BIM技术在装配式建筑施工中的应用分析

曹跃进 正 清 张建宏

（1.安徽马钢资源集团姑山矿业有限公司；2.中国十七冶建设有限公司技术中心；3.安徽马钢资源集团矿业公司）

成熟的BIM 技术势必会成为建筑行业未来技术竞争的核心力。目前，传统的施工工艺已不适应装配式建筑施工。工程施工可视化智能管理通过智慧工地建设提高工程管理信息化水平，通过对装配式建筑施工中BIM 地应用研究，提高装配式建筑工程质量，逐步实现绿色建造。

1 BIM施工总图策划应用

1.1 施工过程动态划分

基于相对成熟的工程项目管理经验，装配式建筑工程通常可分为地基与基础工程、主体结构工程、装饰装修工程、总图绿化等4 大施工阶段，现场总平面布置应根据不同阶段的施工需要进行动态管控。随着项目施工阶段的变化，现场的施工机械、安装设备、材料及堆场、劳动力的需求也会随之改变，现场总平面布置必须随之调整，变化较大的是地基与基础工程、主体结构工程、装饰装修工程3 个阶段。因此，科学的项目管理应针对装配式建筑不同的施工阶段进行动态地调整，利用BIM 技术进行现场总图布置更为直观，较传统的平面设计效果更佳。

1.2 设计平面图导入为现场总图布置

在进行项目策划时，首先可利用设计单位提供的总平面图及各单体工程CAD 图纸，绘制出基坑平面布置图以及拟建建筑物平面布置图；这两份图纸可作为地基与基础工程、主体结构工程、装饰装修工程3 个阶段现场总平面布置的基本图。根据施工总体安排，确定不同阶段现场的设备、材料及临时设施的布置需求。平面图的导入通过Autocad 和Revit 两种软件来实现。

1.3 地基与基础施工阶段现场总图布置

该阶段可根据设计方提供的图纸，分别对基坑、地下结构、主体结构、临时设施等进行单独建模，单独模型统一链接到中心文件中，可提高软件使用的流畅性。这一阶段总图布置的主要内容为临时道路、临时用水、用电线路、施工机械、办公大楼、生活大楼、辅助用房、围墙等。

重点确定施工机械类型，将具有参数属性信息的施工机械模型导入，建立与建筑物平面、空间关系；临时道路要充分考虑重型车辆的转弯安全半径，将前面建立的主体结构模型与道路模型导入到Navisworks 软件中进行模拟，检验车辆在行驶过程中，是否与建筑物及临时设施产生冲突，从而最终确定地基与基础施工阶段的现场总图布置。滁州某体育场馆总体布置实景及总图BIM布置见图1、图2。

1.4 主体结构施工阶段现场总图布置

主体结构施工过程相对于地基与基础施工阶段，总图布置涉及的实物更多，环境更复杂。如塔吊、施工电梯、卸料平台等特种设备，需要考虑安装与拆卸路径中与各建筑物的空间关系和位置设置，以及他们的安装位置与材料堆场的空间关系。通过BIM三维可视化技术和之前建立的建筑物模型，可直观地了解建筑物的具体造型与塔吊臂长覆盖范围、扶墙设置、拆除路径等之间的位置，发现空间设置的不合理之处，从而避免因场布不合理给后续施工带来的困扰。某工程塔吊空间布置及某工程塔吊布置见图3、图4。

1.5 总图布置方案的比选

通过BIM 技术，不仅可以对现场所有施工设备进行实时监控，还可以在总图布置方案策划过程中，将设备的参数信息录入模型中，将模型属性信息与设备数据相结合，形成信息实时自动更新的数据库，再通过数理统计，统计出不同类型的设备清单，动态调整设备的数量及参数；在三维可视化条件下，建筑物与临时设施的关系、施工进度计划与场地的关系、施工设备进场次序等都能直观的展示；现场的总图布置就如同儿童搭积木游戏一样，可以快速形成多种组合方案，通过三维立体模型，直观地进行现场总图方案的比选，直观且效果佳。

1.6 总平面布置的出图

通过比选确定的总图布置方案，利用Revit 软件可以直接生成施工现场总平面布置图及三维模型图，施工过程中还可以针对现场情况的变化，动态地进行调整。相比传统的CAD 二维图绘制，可有效减轻技术人员的工作强度，利用BIM 技术实现一次建模，多次使用，利用其参数化、信息化特点，能够快速精准表达施工空间关系，针对不同施工阶段进行总图布置方案设计，可使得总图地布置更加完善。

2 BIM施工过程管理应用

2.1 BIM 技术在工程进度管理中的应用

工程的施工进度能否达到预期的要求，对工程经济效益有着深远地影响，需要对工程进度的每一个环节进行有效把控，杜绝资源浪费，才能更加有效地把握工程进展。装配式建筑具有构件数量多、安装工序复杂等特点，为突显装配式建筑建造速度快的优势，必须对施工进度进行有效地控制和管理。

由于建筑设计缺陷难以避免，且常会在施工过程中暴露，不可避免地涉及到设计变更；从变更需求、变更申请、监理批准再到建设单位认可，最后再落实到施工单位实施；承包单位需重新编制相关施工方案以及进度计划，还要进行相关的技术论证和技术交底；此外，工程人员对图纸和技术方案的理解存在差异和不足、对施工工艺的熟悉程度和技巧掌握的熟练程度等也对设计变更地实施产生影响；整个过程需要的时间常难以预估，极易造成工程进度的延误［1］。

首先利用Revit 和Navisworks 等软件，对装配式建筑的基础、结构构件、建筑构造、水电气管线、装饰装修等建模，然后将BIM 模型导入到软件中，施工管理过程中，一方面将涉及所有施工工序的施工进度计划载入模型，并将所有BIM 模型信息相关联，可以实现动态三维模拟现场施工，十分直观地监测工程的实时进度；另一方面，由于BIM 模型中的各类信息具有准确性和关联性，其中任何一项参数发生改变，其他相关信息就会自动实时更新，当施工活动中遇到设计变更，则可以根据变更要求和施工现场的实际情况，及时调整相关参数，实现动态变更；变更后的施工进度计划也随之调整，实现自动调整［2］。

通过BIM 技术实施施工进度的管理，实现动态调整关键参数，控制关键路径，实现最优化的施工进度，具有管理直观易掌控，更加科学、有效、智能和可视化等优点，能够更好地把控整体工程的施工进度，有效缩短工期，进一步降低工程成本及投资。

2.2 BIM模型在施工技术交底活动中的应用

传统项目管理中的技术交底通常以文字描述为主，工程管理人员以口头讲授的方式对工人进行交底。这样的交底方式，不同的管理人员对同一道工序往往有着不同的理解，口头传授的方式也五花八门，作业人员文化层次和技术水平参差不齐，理解程度存在差异，容易出现理解错误，从而导致施工工艺上的错误，对工程存在较大的质量风险和安全隐患，对工程安全质量管理控制不利［3］。

通过BIM 技术应用，管理人员能够更快、更直接的向施工作业人员进行三维可视化的技术交底，作业人员能够得到三维立体的直观教育，从而更容易接受和理解交底内容，快速理解和掌握施工工艺技术和要求，使得交底效果显著增强。

装配式建筑工程通过BIM 技术进行可视化交底，可对构件复杂节点的施工工序进行优化模拟并指导现场施工。模型优化完成后，通过可视化模拟演示对装配式构件吊装作业人员进行三维动态的技术交底，相对于抽象的技术术语，作业人员会更容易理解，交底活动会进行得更彻底，操作人员的作业活动会更加顺利和符合要求，从而加快构件安装施工工程进度，有效节约项目成本及投资［4］。

3 BIM设计施工图审查

施工图会审是指工程各参建单位在工程施工前对设计文件的审阅，提前熟悉图纸，发现问题，可提高施工质量，节约施工成本，缩短施工工期，提高经济效益。

3.1 基于BIM的施工图会审

图纸会审是工程施工前不可少的一项重要工作，应用BIM 技术的三维可视化辅助图纸会审，能快速查找出图纸中存在的各建筑标高不统一、建筑物间间隔不合理、空间布局不合理、管线布置碰撞、装配式构件尺寸不匹配等，均可通过BIM 云平台信息中的大数据导出，直接列表，行成图纸会审记录，快捷准确，形象直观，可节约大量的时间及人力成本，还可减少由于人的因素而造成的错漏。

3.2 基于BIM的施工图会审重点

BIM 模型的建立过程也是虚拟施工的过程。在这个过程中，可提前发现诸多在平面图纸中较难发现的问题，如建筑结构与水电等多专业间图纸不契合的问题，建筑结构施工操作过程的难题，水电预留孔洞与土建相关施工措施间有冲突等。针对这些相关问题，利用BIM 技术三维可视化特点，提出基于BIM的可视化图纸会审，对图纸设计中存在的问题进行检查，辅助图纸会审，可提前优化相关图纸问题并形成图纸会审记录［5］。

3.3 基于BIM的施工图会审实施流程

基于BIM的施工图会审实施流程见图5。

4 结语

BIM技术能够促使施工管理中的科技含量大大提升，实现社会效益和经济效益的最大化，提高设计人员的工作质量和效率，减少设计错误及后期设计变更给工程建设带来的延误和损失。由于各个专业间可进行BIM 数据的共享，通过三维模型可直观地监测工程进度，动态调整施工方法和工程目标，可采取模型中数据快速形成材料和设备清单，精准地计算出工程成本，也能够通过这些信息进行管理，从而减少库存和运输成本，最终降低整个工程造价。BIM技术在装配式建筑施工管理中推广应用的意义十分重大。