基于BIM技术的装配式建筑智慧建造

程文钏

(中国矿业大学徐海学院 江苏 徐州 221008)

1 装配式建筑的发展

目前，我国的建筑产业正在经历一个重要的阶段，既要完成转型升级，又必须不断开拓创新，走出一条新的道路。以现场手工作业为代表的依靠低廉的人力成本进行施工的模式已经逐渐没落，随着科技的发展，科技带来的新成果也被不断运用到建筑业当中。可装配式建筑就是在这个趋势中不断发展的一项技术。装配式体系具有绿色环保、效率较高等优点，非常适应我国当前人力资源成本提高、对环境保护的要求更加严格的状态下建筑业升级的实际需要。

在我国，已在多个省市发展起了装配式建筑产业相关的园区。这些产业化基地涵盖方案设计、构件制造、建筑施工及相关装配设施制造、装修等各个环节，足以满足装配式建筑的建造需求，装配式建筑产业及其配套产业的空间规划已初见雏形[1]。

2 装配式建筑的特点

可装配式建筑具有一个非常突出的特点：设计、制造、装配、维护整体化。在以往的建筑行业的工作模式下，设计、制造、装配、维护几个元素被失去了一致性，由不同的人员去进行。这种模式阻碍了信息的传递与交流，为不同环节之间的合作带来了巨大的困难、专业间的协同配合带来了阻碍，并且这是与建筑的工业化趋势背向而行的。

装配式体系解决了这个问题，它对于建筑业的各个环节之间的协同与合作提出了更高的标准，同时也对各个环节的技术能力进行了优化。

在装配式体系的建筑模式下，设计占据了核心地位。在传统建筑行业中，很多环节只有在施工的过程中才会进行考虑。但是在装配式体系下，在设计之初就需要对施工过程中的很多问题进行提前考虑，这也是装配式建造的一个重要特点。比如钢筋的干预检查，管线的布置，建筑的装饰装修等等。而在后续的施工过程中，设计人员也需要继续提供必要的技术支持和指导。这就要求设计人员不仅仅能够完成设计，还必须具有把控全局的思维方式和对整个产业链的深入理解[2]。

在装配式体系的建筑模式中，自动化生产和“精益制造”是装配件制造流程中体现的重要特征。装配件的生产商会根据设计方提供的订单需求来进行生产，这时会引入企业资源计划系统(Enterprise Resource Planning，ERP)来高效地管理从购买，生产，物流，贮存等整个进程。而生产商同时也需要进行相应的研发工作，来匹配构件装配环节的自动化生产加工技术来提升整体的品质。

另一方面，在功能上，装配式的建筑模式采用系统化的思维方式。整个建筑系统由建筑结构系统、外围防护系统、设备与管线系统、内装系统四个子系统结合而成。在设计与装配的过程中，各个部门需要严密合作协同，进行整体的技术优化，将装配件以模拟与数字协同、模块结合、接口连接、节点建造和施工方式等手段进行总体性的构建。可以说，装配式建筑体系并不仅仅完成了建筑物的架构，而是在施工过程中就考虑到了建筑的各项功能并实现。

3 BIM技术在装配式体系中的应用

我国的装配式建筑体系经历了二十多年的停滞。技术存在断层、缺乏生产经验，相对于其他国家具有更高的发展难度。当前，大多数研究聚焦于国外的发展经验与技术体系，而对BIM系统与装配式建筑之间的关联缺少认识。实际上，BIM技术与装配式体系在很多因素上存在共通之处。首先，装配式建筑需要工程项目各个参与方的写作，从设计到生产施工待机电装修，都需要紧密配合。BIM可以满足这个需求，实现各个专业的参与方的信息与资源集成；其次，在装配式体系中存在很多数据与操作的复用，如果缺少合理的管理手段，很容易出现纰漏，而使用BIM软件能处理这些困难；最后，装配式体系的建筑最终的目标是环保建筑，强调在建筑物的整个使用阶段中都实现良好的管控，这也符合BIM技术强调全周期生命应用的特点。

3.1 设计阶段

在这个阶段，BIM软件起到主要的作用。利用BIM软件可以对建筑、结构、机电进行建模，在软件的协助下，能够完成构件的拆分设计，而碰撞检查功能可以协助排除构件与钢筋和现浇部分、设备与管线之间的各种干涉问题。在完成建模后，BIM软件还可以生成构件详图、统计工程量，并生成BOM清单等。

在设计阶段引入BIM技术可以大大提高设计的效率与质量。BIM软件参数化的设计方式和实时协同的工作模式可以协助各个参与方，在设计方案需要调整时降低人员之间的沟通成本。另外，BIM软件平台的搭建，可将重要的设计信息，BIM模型等上传至服务器，从而完成模型与设计图纸之间的自动更新，自动纠错等功能。通过设定一定的模数规则，可以积累各类预制构件构件库。利用各类标准化构件库，不断丰富和积累设计构件，能够同时满足建筑设计中标准化和多样化的需求。

3.2 生产阶段

新型建筑工业化的目标是在信息技术的帮助下，逐渐实现智能化的建造系统，使生产模式从大规模批量建造向大产量定制建造转化。目前，装配式体系下的构件生产，尤其是在部品部件加工环节上，仍然以依靠手工居多，浪费大量的时间与劳动力。在生产阶段，BIM系统对构件生产带来的升级主要在于研发基于BIM的部品部件计算机辅助制造(CAM)和生产管理系统——通过将构件的BIM建模转换为MES系统在生产构件所需要的数据，由MES系统传输给设备端，并由CAM系统完成输出。

3.3 施工阶段

在建筑工业化中，施工阶段是最重要的一个阶段。装配式体系下的施工方式并不仅仅是将现浇建筑拆分成构件，并在施工现场进行组装。在建筑工业化的体系下，对整个项目的规划布局，安装时的精度都有更高的标准。

目前BIM系统主要用于场地管理管理、场地布局优化、构件施工模拟、3D可视化模型施工交底等，还有巨大的发展空间。在未来，可以与RDIF，激光扫描等技术相结合，从而在BIM系统的协助下，进行更加精细化的流程管控，质量核验等工作。

4 结语

BIM技术在国内外的建筑领域得到了深入的应用，为装配式建筑的发展提供了信息化集成保障。以BIM技术为核心，推动装配式建筑的发展，可以体现装配式建筑“集成”的思想。基于BIM技术的装配式建筑集成体系打通了设计、制造、装配、维护、管理等各个环节，将建筑业的集成化推向了新的高度，形成了一种多角度宽领域的集成。

但目前装配式建筑及BIM技术的的合作运行仍在初期，缺少统一的设计规范和相关的人才。在实际实施时可能出现预期以外的问题。在后续的生产与研究中，还需要针对各个环节进行进一步优化，使结合了BIM技术的装配式建筑体系可以取得长足的进步与运用。