BIM技术在装配式建筑中的应用

2021-03-30韩冰

智能建筑与智慧城市 2021年10期

韩冰

（中国建筑第二工程局有限公司华东公司）

1 引言

建筑业一直都是我国国民经济发展极为重要的组成部分，它对国家经济增长有极强的拉动作用。在国家将生态文明建设和绿色可持续发展作为城市建设的新战略要求的背景下，我们要在重视建筑业发展速度的同时，认识到传统建筑业存在的环境污染和资源浪费问题，针对这些问题，进行升级转型，以适应新时代的发展和要求。

目前，现有建筑工程主体结构大部分采用的是混凝土现浇施工方式，其结构强度高、抗震等级高，使用范围广泛。但是，这种结构在施工时有无法避免的缺陷——工程质量和工程周期都会受现场因素影响，管理者无法完全把控。那么，如何通过信息化技术改进现有的生产方式，完成建筑业的转型升级显得尤为重要。装配式建筑作为新一代现代化的建筑建造方式，能够效解决这一难题[1]。

装配式建筑引入了构件的概念，通过工厂统一生产标准化的构件，在施工现场方便机械化的标准施工，杜绝了现场加工的不确定性。这样在施工阶段就能节约材料，缩短工期，污染和噪音也能得到有效控制。再加上BIM技术的使用，信息化模型能够更好地处理标准参数模块。基于构件的装配式建筑对BIM技术有着天然的兼容性，两者结合可以更容易达成建筑全生命周期的信息化管理。

2 BIM技术的概念和特点

2.1 BIM技术的概念

BIM技术替代传统的平面图纸，使用三维模型体现工程项目的全过程，在BIM设计中，数据和参数可以同模型实时更新，这样就避免了因为交流失误和延迟造成的设计错误。

BIM技术的概念可以用三点来概括：

①BIM技术使用的三维信息模型以数字化方式整合工程中所有的数据；

②BIM属于信息摘要机构，是工程建设各阶段参与组织之间合作的重要平台，用于提取信息，实现BIM平台上信息的实时传输；

③建筑工程的各参建单位可以实时修改和更新各专业三维信息模型的数据，加强不同部门、不同专业的工作人员的协同工作效率[2]。

2.2 BIM技术的特点

BIM技术具有可视化、可模拟、可追溯数据源头等特点。传统的基于CAD的设计模式需要大量设计人员多次修改才能完成，交付的图纸没有过程数据，空间信息也难以表达，构件参数等数据更是缺乏。BIM技术的特点能够很好地解决这些问题，并且还能实现数据的集成、设计过程的追溯、协同工作等内容。

3 我国装配式建筑的发展现状

目前，我国装配式建筑还处在发展阶段，在推广应用的过程中遇到很多问题。比如，缺乏对应的技术规范、配套产业链不成熟、相关管理机制不完善等。但是，装配式建筑是未来绿色建筑的发展方向，在BIM等数字技术手段的支持下，随着各方面配套的不断成熟和完善，其应用前景令人期待。

区别于传统建筑模式，装配式建筑对规范标准及过程管理的要求更为严格。

装配式建筑的构件都需要根据统一的参数标准，在预制工厂进行大规模标准化生产。现阶段，我国在这方面还没有统一的标准。标准的缺失使构件的设计和施工阶段的审批、验收混乱，再加上能满足生产标准的预制工厂不足，设备精度和构件生产的要求不符合，批量生产难度大，导致工程项目的效率极低[3]。

装配式建筑需要全生命周期的管理，这就要求对其中每一个阶段的管理都不能放松。目前，大部分项目还是使用传统的现场湿作业施工，并不符合装配式建筑安装管理的要求。同时，由于甲方和施工单位对装配式建筑的工业化生产、安装、建造模式重视程度不够，在实际工程项目中没有组建相应的管理部门，因此，在施工中经常会出现与管理脱节，甚至监管不到位的现象。

4 BIM技术在装配式建筑中的应用

装配式建筑是建筑业升级转型的必经之路。BIM技术能够为装配式建筑工程的数字化管理提供平台，使更多技术人员开始探索BIM技术如何在装配式建筑建造中发挥作用。

4.1 生产阶段

在装配式建筑构件的生产中，传统方式是按照二维CAD图纸来进行加工生产。因为平面图纸承载的信息受限，技术人员读图时容易误解设计意图。

而BIM模型中的数字化信息流转在整个生命周期中，通过BIM模型可以将装配式建筑所需的构件详细数据发送给预制工厂，数据包括完整的三维模型和参数数据。同时引入物联网技术，还可以实现对构件生产阶段和运输阶段的跟踪，便于施工单位精准安排施工进度计划。

应用BIM技术建立构件的三维模型时，要给出对应的参数和材料，并不断反复验证，保证数据的精准和真实[4]。

构件生产需要根据项目的整体施工进度进行运输安排，管理人员需要查询、定位运输中的构件，了解构件的具体信息。预制构件进入工地现场，在卸载之前，质量部门要按照编号和批次，将相关信息传输至BIM模型中，并进行存储和处理，通过对RFID标签的扫描，提取相关信息。

4.2 施工阶段

在装配式建筑的施工管理中，BIM技术可以对预制构件的进度、质量和成本进行管理。

4.2.1 施工准备阶段

1）深化设计

深化设计是装配式建筑施工过程中的重要一环。只有通过深化设计，让工程项目的各参与方都能得到精准的图纸数据信息，才能有效减少钢筋和构件的错误埋放问题。

2）模拟施工方案

深化设计方案完成后，还需要通过BIM模型对施工方案进行不断的验证、更正、优化，最终比选出最优方案，交付给施工单位。这样做，可以提前模拟出施工过程中会产生的问题，通过模型的预警，进行解决，确保施工的顺利进行。

4.2.2 构件管理阶段

1）精确获取生产信息

通过BIM技术进行预制构件的三维设计，并生成详细的构件参数，使管理人员可以在模型中随时查找构件的相关信息。

2）模具数字化设计

装配式建筑构件是由模具设计人员设计出模具后，才可以组织规模化生产。根据建立好的装配式构件模型来进行模具的设计，能够尽可能确保构件模具制作的精细度。

4.2.3 现场装配阶段

1）质量验收

预制构件在出厂时会经过第一道质量检验，在施工现场时，由于模型的参数随时在变，所以还会对构件进行第二次质量检验，主要是通过对构件的RFID标签进行扫描，以获取构件的相关质量管理信息。

2）装配过程质量控制

装配过程的质量直接影响着装配式建筑结构的整体性。在装配预制构件时，施工人员可以通过手持终端扫描构件上的RFID标签，获取关键节点装配的具体操作流程以及装配质量控制要点，并借助GPS对构件进行定位，以此来判断装配是否到位。

4.2.4 运营阶段

对预制构件装配式建筑信息数据的管理是运营管理的重点。与传统手写记录进行管理的方式相比，使用BIM技术可以大大提高工作效率。BIM模型储存着关于项目从起始到结束的全部信息，可以随时监控和查阅，方便管理人员了解工程现状和设备运行状况。

1）设备信息化管理

对设备进行信息化管理，尽量延长设备的使用周期，在装配式建筑的运营管理中，管理人员可以将设备的型号、参数、安装时间、检修记录等信息录入BIM模型中；如果设备出现故障，维修人员可以扫描标签，获得设备的详细信息。借助BIM技术，维修人员可以对设备进行快速维护，并可以在系统中查找配件的相关信息，便于维修工作的进一步开展。

2）空间信息化管理

BIM技术是现实和虚拟结合的技术，可以通过模型中对空间区域的划分，观察空间的使用情况。

3）应急信息化管理与决策

在现代化的建筑中，消防应急设备的智能化程度非常高，但是对这些设备的管理才是关键。将BIM技术应用到装配式建筑中，遇到突发情况时，BIM系统会自动发出报警信号，同时将位置信息传送给救援人员，确保在最短时间解救被困伤员。