BIM技术在装配式建筑工程施工中的应用

王炜平 王成成

（江苏建科工程咨询有限公司，江苏 南京 210000）

0 引言

装配式建筑融合了设计、施工、装配和管理等要素，施工中借助大数据等技术提升了应用的效果[1]。可见，装配式建筑已经成为建筑业转型和发展的主要方向，设计人员根据具体的项目需求构建不同的3D模型，在直观形象地与业主方开展沟通，做好协调工作。BIM在建筑建模和碰撞检测、预算计算等方面具有较大优势，施工中可以通过三维模拟、碰撞检测、材料计算等加强全过程的管理和加强进度控制、施工深化，将其应用到装配式建筑施工中具有现实意义，实现了预制自动化，为预制结构建筑的可持续发展提供了强有力的保障[2]。

1 BIM技术在装配式建筑工程施工中应用的价值

1.1 BIM实现了与物联网平台的建设

BIM技术与物联网的平台的应用主要是指使用BIM或者云数据等工具辅助施工管理的重要形式，借助BIM技术开展施工技术的模拟和质量的管控，通过结合项目实际需求建立项目管理协同工作平台，利用二维码技术开展对预制构件的加工和运输、装配等信息化的管控[3]。

1.1.1 施工过程中构建BIM平台

施工单位还可以将项目BIM模型上传到BIM平台中，借助BIM平台对项目实施过程中的一些工作指导和设计变更等进行指示，施工单位借助该平台开展各项施工操作，在上传施工进度后，通过PC端和移动手机端等完成平台的构建。BIM平台在构建后设置数据中心、资料管理、BIM协作和质量管理、材料管理和成本管理等模块，以为开展施工管理等奠定坚实的基础。

1.1.2 构件资料的上传和应用二维码

预制构件在投入生产之前，企业可以借助相关BIM平台完成上传资料的任务，将使用的一些预制构件上传到建筑模型中，使各构件生成相应的二维码。构件在生产之后需要喷上不易脱落的二维码，将其同步在BIM模型中，以便于施工单位在施工中或者安装这些构件时能够安装到正确的部位[4]。拼装在完成之后，施工方也可以将施工进度等上传到BIM平台中，以实现信息的同步。如二维码展示出工程的名称、产品的类型、重量、方量、产品编码以及生产单位等，再上传构件资料，如构件安装的各个部位和节点等，从而切实保障构件生产和安装，使得施工企业在施工中能够按照制定的设计方案进行施工。

1.2 施工模拟

在项目施工过程中会遇到很多的问题，在这种情况下，开展施工模拟的工作能够实现预知和交互的功能。项目中各个参与方能够借助BIM平台积极应对出现的问题，在进行问题的分析、模拟和处理后，能够达到标准要求。同时，BIM技术在项目建造过程中可以借助数字化建造对施工现场的各个工序进行模拟，通过施工后过程的模拟，使现场布置工作、建造过程、方案的预演和工序的预演等流程变得更加简单，从而达到降低成本的目的。例如建筑企业可以借助BIM4D软件进行施工阶段的动态模拟，直观地展示出施工阶段过程中的一些重要施工工艺，在对多种施工方案的可实施性进行比较后，能够为施工企业提供最终的方案。另外，BIM技术在应用后还能够对施工材料进行动态的追踪，加强对施工工期的估算等，从而帮助企业及时发现问题和提出解决的对策。

1.3 多层次的深化设计

对设计的图纸进行优化设计后，对PC构件施工阶段的复杂节点或者可能存在的问题进行深化设计，帮助企业提前掌握设计中可能存在的不合理之处，通过提前解决的方案后，减少后期的变更。

1.3.1 PC构件的优化设计

装配式PC构件在拆分时需要根据拆分的标准，深化设计引用了BIM技术。凭借其可视化的演示和立体化的演示等，构建出三维信息模型。下面对主要深化设计的控制点进行分析，见表1。

1.3.2 构件预留孔洞的深化设计

BIM软件能够对机电管线的预留孔洞进行建模，借助BIM可视化技术对管道的走向或者预留洞口的高度等进行检查后，能够对碰撞点进行核对，施工企业在及时将设计院设计的图纸进行完善和修改后，能够避免后期出现施工返工或者变更等情况，从而使施工质量得到全面的提升[5]。如图1所示。

图1 预留孔洞深化设计

1.3.3 对管线进行综合优化设计

装配式施工单体中管线的布局相对集中，在借助三维模型演示后，能够帮助施工企业提前对管线开展检查和浏览，从而在检查后找出存在的问题，并及时进行完善和修改。

1.3.4 施工现场的安全管理

根据BIM对装配式现场模型进行三维可视化模拟，能够对安全风险因素进行明确，在确定不同等级的安全风险后，能够开展指导性的施工工作[6]。由此可见，施工企业人员在对现场中存在的危险进行识别后，对危险源进行风险的评估，在确定风险等级后，确定风险预防和控制的措施。

2 案例分析

2.1 案例的概述

该文研究的案例是位于深圳的太广风会项目，其主要是由本地某房地产公司建造。该项目由甲方提供相关的信息，并提供电子地形图底图文件或者相关的电子图纸。该项目在施工前需要选用BIM三维建模技术做好撞击检测，通过模拟施工以降低建筑施工中存在的问题，降低不均匀的影响。该项目在使用BIM技术搭建好平台后，在对应的施工进度中设置了不同的施工任务（生产进度、施工进度；质量的管控等）通过关联模型构件或者相关的任务，对现场的真实情况进行精准定位，帮助管理人员借助BIM技术平台进行查询，做好处理的方案。同时，这一平台的构建还能够让施工人员或者管理人员掌握工程动态信息，随时核实现场施工的情况，有效保障施工现场的安全。

2.2 施工阶段中BIM技术的应用

BIM模型主要是将装配式构件的实施状态和施工情况等直接反映到该平台中，选择不同的颜色进行区分。这样做的目的就是管理人员通过该平台进行跟踪和定位，其主要从生产进度、施工等方面进行管理。

2.2.1 生产进度的管理

装配式构件生产的工艺流程主要包括混凝土配置、模具安装、预留预埋件放置和混凝土的浇筑、脱模和蒸汽室养护等几个方面，各个参建人员通过对装配式的构件生产流程等关键节点等进行跟踪和分析，通过对这些生产流程等进行跟踪和检测能够获取生产过程中实际应用的进度。

生产管理人员借助手持终端对RFID标签进行扫描，通过将构件当前的状态上传到管理平台中，施工人员就能够在该平台中查询到构件的信息。在施工前，施工方在开展下一步吊装计划时主要借助BIM共享的平台将一些信息传递给专门的技术人员，从而有效避免现场中出现构件堆积现象，在构件生产之前，主要借助BIM技术对构件进行生产模拟。

表1 构件的深化设计

BIM模型在深入每个环节后，能够借助信息的共享等对进度进行有效的管理。这些信息在反馈后主要包包括构件的生产节拍、构件的尺寸大小和预埋件安装中所需要提供的时间、洞口的预留等，再借助现场生产反馈相关的信息开展生产模拟工作。另外，该公司借助BIM模型对深圳的太广风会的5号楼剪力墙构件进行分析，尤其是对该构件的3个生产排版方案进行分析，其已知的标准层剪力墙构件长度见表2。

2.2.2 施工进度

管理人员在装配过程中通过对构件的出库时间装配的时间、完成时间和验收时间等对构件从入场到装配合格的状态信息进行查找，并制定责任人，确定信息追踪机制。借助BIM软件进行4D仿真，其主要得出的结论如下：卫生间能够进行试水、照明和插座引出线等工序；每个房间都能够照明、插座引出线；客厅可以安装吊顶龙骨。在传统的施工过程中，技术人员不能对现场中出现的施工情况进行模拟，也无法实现现场的可视化施工和管理。深圳的太广风会5号楼在施工过程中采用NavisworkS软件中所具有的漫游功能和量测的功能等，对净空高度进行有效地测量，以此对地下室能否进行机电管线的安装与地面的施工等进行判断。同时，这一应用还能够对工作中存在的交叉工作面进行查找，进而直接找出隐藏安全问题，如图2所示。

表2 剪力墙构件尺寸参数值

2.2.3 质量的管理

该文主要采用BIM技术对复杂的构件生产过程或者装配的方法等运用模型或者视频等直观地展示出来，施工人员通过采用这一技术全面把握施工中存在的问题，在把握难点后，对其中潜在的质量问题等进行有效的处理。因此，这种可视化的展示模式，不仅便于施工人员的理解，还能够直观地体现技术人员所展示的流程等。在运输完成后，质量运输人员通过采用专门的设备进行采集和监测装配式构件，技术人员再将产生的信息、图片和数字化信息等传递到BIM平台中，以全面加强对这些信息的管控，并建立追求质量责任机制。

在传统的建筑模式中，在施工现场中如果发现这些问题，不能及时解决出现的问题，其在解决这些问题时都需要经过更长的时间，只有将存在的问题进行一一的剖析后向上级提出相关的反馈，这样才能有效解决存在的问题。但是该项目的施工单位借助BIM模型进行施工管理时，能够帮助技术人员和管理人员随时掌握构件质量和一些安全信息，进而对现场中存在的一些不安全因素和质量影响因素等进行明确，从而有效控制装配式现场施工。例如采用BIM技术所建立的模型对比设备的模型数据和所使用构件的模型数据，在深度审核后对预制构件和相关的设备等加强检测和控制。BIM建模技术的应用能够实时监控质量，把控施工的动态，这样才能有效避免出现质量事故问题。

2.2.4 成本动态的管理

某栋楼通过构建1个动态成本管理方案，在使用过程中借助施工模型能够输入一些企业施工中关于成本方面的信息，如物资消耗和物资支出、物资费用等方面的信息，将成本信息都输入每个构件中，然后借助已有建立的模型对预算成本进行有效的运算，如下所述。

预算成本=计划完成工作量×预算价格

已完成的工作预算成本=实际完成工作量×预算价格

实际完成工作的实际成本=实际完成工作量×实际的价格

在对这3种成本开展比较时，主要借助BIM5D预算模型和BIM5D模型、BIM5D实际模型进行成本动态的分析和管理。

2.3 运营阶段中应用BIM技术

某栋楼在完成交付之后，借助BIM技术在内部构建空间信息化管理系统和设备等，在保证这些运维管理人员能够随时掌握这些设备的运行情况后，能够帮助企业及时开展维护和保修，相关的设备在对整个施工设备进行扫描后，能够指定位置的二维码，帮助维修人员在现场进行检查和管理，通过使用BIM技术进行信息化管理，及时对设备的运行能耗进行把控。以该楼的空调设备为案例进行分析，BIM系统能够对室内和室外温度传感器进行的维护和保修，维修人员在根据设备制定的二维码等进行指定后，对现场中存在的问题进行维修，即开展自动化的识别和智能化的调节、控制室内的温度，从而能够达到更加舒适的要求，满足智能化和绿色化的要求。同时，BIM技术的信息共享功能较强，能够给予施工人员或者技术人员等更多的便利。例如方便这些人员找到更多的建筑施工信息和工作的信息等，进而在施工中加强对各个环节的有效管理。管理人员借助三维模型等及时对管线碰撞的问题进行处理，能够有效节省检查的时间，增强碰撞检查的效率。另外，装配式建筑建筑工程在安全施工时也需要借助BIM技术实时定位施工现场，在获取更多明确的信息后，对这些信息进行分析和整理，进而帮助管理人员及时做好相关的准备，使得建筑物的运行工作更有保障。

3 结语

将BIM技术融入项目中，能够达到建筑绿色化需求，BIM技术在构建出三维模型后，借助数字化的手段为装配式建筑施工全过程提供了重要依据和保障，由此可见，将BIM技术应用到装配式建筑中已经成为未来建筑领域中的1种主要发展趋势。