探究装配式建筑工程施工中BIM技术的运用

苏艳刚

摘 要：随着时代的进步与发展，人们对于建筑的需求也日趋多样化、多元化，目前傳统的建筑设计体系已经不能满足建筑行业的需要。将BIM技术应用到装配式建筑工程施工过程中，在三维系统中可以清晰地看到设计者设计的线路，看到每个区域设计的构造，BIM（建筑信息模型简称“建模”）可以对建筑设计起到检查、整改、完善的作用。但是相对来说由于装配式建筑发展时间较短且BIM技术应用在装配式建筑工程的技术还不够完善，因此在实际使用的过程中还存在一定的问题，本文对此进行了详细分析并提出相应的建议，以期能够推动我国装配式建筑工程的进步和发展。

关键词：装配式建筑;工程施工;BIM技术

中图分类号：TU318  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2022）02-0028-04

引言

装配式建筑是一种崭新的建筑模式，凭借其突出的特性和优点以及便捷多样的设计手段，在当今我国的建筑工程行业中取得了飞速发展。装配式建筑简单来说也就是采用预制构建拼接而成的建筑，建筑的未来发展趋势就是这种装配式的建筑手法。通过将不同构造的多边形组合起来形成不同的多边形，通过插件将其连接在一起。而且这种新兴的模式还增加了空间的利用率，在满足人们对于房间不同形状的要求之外，更增加了绿化的空间并且还能起到节约土地的作用。

1 BIM的概念和优势

1.1 BIM技术的概念

BIM又称为建筑信息模型（Building Information Modeling）简称建模，是近几年被提出来的新概念，采用的是最新最先进的建筑软件设计理念，其中的“建筑信息”是建筑项目空间的设计与建筑项目设计的数据信息，而“模型”指的是在项目开始之前，对项目的过程的描述、建筑工作进行模拟，因为采用BIM技术可以提前了解项目的设计情况，因此BIM有着“一套描述建筑建造生命周期过程的信息模型”的称号，BIM设计是由多个专业共同完成的，所以BIM设计是一个综合多元化、信息化于一体的设计模型，其中涵盖了对于整体工程项目的设计和建模、数字化建筑模型的搭建、项目在整个生命周期中的管理，能够完美展示出自己所设计的建筑物在施工过程中所处的状态，使得施工人员更加清楚地看到自己正在做这个项目的具体施工规划、设计目标、设计结果、预算设计时间等。

BIM必须依靠相应的设计软件来进行完善处理，而BIM中存在着大量的数据信息和设计理念，因此BIM必须依附于最新的信息技术，这个技术可以有效地处理庞大的图像与文件信息，而且更重要的是在设计的过程中，每个行业都有各自行业的准则和规章制度，通过计算机对其进行数据分析与资源共享，在建筑项目的生命周期内，设计人员根据自己的专业知识，利用BIM整合所有的信息，对这些信息分别进行处理，可以使建筑设计的施工人员减少营建工程成本以及增加工程质量，提高工作效率。

1.2 BIM技术的优势

1.2.1 覆盖面广

BIM技术的应用贯穿整个建筑项目工程，对项目从设计到施工结束都能进行全面地控制，可以让业主、施工方与设计方都能随时了解到项目的进度，在项目建设过程中，对存在的问题进行及时解决沟通，实现共同参与。

1.2.2 可视化强

随着时代的进步与发展，人们对于建筑的要求也就越来越高，传统的设计方式已经不能满足建筑结构形式的多元化发展。BIM技术采用的是三维立体成像，相较于传统的二维平面设计图来说，成像更加清晰且对于设计人员而言不需要很强的空间感。

1.2.3 模拟性强

当发生紧急问题时，需要对人员进行紧急疏散或者是要给建筑通风，BIM技术可以对建筑的构造进行模拟，对建筑的现实情况进行具体分析，从而在第一时间解决问题。BIM技术在这方面的优势是无法被取代的。

1.2.4 协调性强

建筑施工过程中，一般需要多个部门紧密配合，传统的设计技术在问题发生时，需要由不同部门的工作人员协作处理问题，而BIM技术给解决问题提供了一个平台，相应人员可以通过平台联系解决问题，提高了工作效率[1]。

2 BIM技术应用到装配式建筑工程中的优势和问题

2.1 优点

2.1.1 提升施工效率，缩短建设周期

装配式建筑是通过各种预制构件相互拼接组成一个完成的建筑，因此预制构件是装配式建筑施工的核心，传统的装配式建筑将做好的预制构件运输到工地后，需要工人结合图纸以及施工的具体情况对预制构件进行拼接，而在拼接过程中由于精密度不够可能会出现各种问题，但是想要确保装配式建筑的施工质量，就需要确保预制构件的准确，传统的施工模式不仅严重影响施工效率，还会严重影响建筑的质量。而在装配式建筑施工的过程中引入BIM技术，通过BIM技术的模拟作用及可视性，可以提前对预制构件进行模拟，这样不仅能够确保施工的精确度，而且能够找到拼接过程中存在的问题，起到减少资源的浪费、缩短建筑施工周期的作用。

2.1.2 降低施工成本

装配式建筑的材料就是一个半成品，预制构件都是由工厂统一进行生产，而不需要由工地工作人员施工，这种生产方式可以有效减少外界以及人为因素的影响，从而有效提高产品质量的同时还有效减少成本的消耗。将BIM即使应用到装配式建筑中可以提前对建筑进行碰撞检测以及预制构件安装方案的敲定，对存在的问题提前进行解决和准备，减少施工过程中存在的问题，减少返工现象的发生提高工人的施工效率，确保工程的施工质量，从而有效减少施工成本的投入。

2.1.3 提升施工现场布置的合理性

装配式建筑工程和目前传统的现浇工程有很大的区别，传统的建筑施工都是将需要的材料进行提前购买，确保材料的供给能够满足施工的需求，但是大量的材料给仓库以及现场都会带来不良影响。而采用预制构件对建筑进行施工的过程中，预制构件相对来说较大而且材料相对来说较少，能够确保现场的管理。除此之外，预制构件相对来说对现场的要求较高，因此就需要利用BIM技术对现场进行模拟，依据现场施工的具体情况制定合理的区域堆放预制构件，进而确保现场施工的有序进行[2]。

2.2 问题

将BIM技术应用在装配式建筑工程施工中已经成为业内的共识，但目前在实际生产的过程中，仍存在以下几个问题。

2.2.1 设计与生产、施工的脱节

虽然装配式建筑模式在我国发展时间相对较短，但由于装配式建筑相较于传统建筑来说具有更安全、更节约等特性，在国内发展速度相对较快，而装配式建筑与传统建筑有较大的不同，传统设计人员对装配式建筑的了解程度不足，也会在实际生产过程中影响项目的质量。除此之外，由于预制构件是对结构进行大批量生产，但是人们的审美需求处于不断变化中，单一的预制构件会让人产生审美疲劳，再加上制作厂商的资质、工艺和设备条件存在问题，使得生产出来的预制构件与生产施工有较大差距，存在预制构件质量不合格、设计不合理以及模具利用率低等问题，增加项目成本的同时还影响了装配式建筑的质量。

2.2.2 BIM建模成本高利用率低

BIM模型的建立需要耗费大量的人力，并且BIM模型可以应用到建筑过程的各个阶段，但就目前我国装配式建筑工程施工的现状来看，BIM模型仅仅应用在某个特定的阶段，并没有充分发挥模型真正的作用，这就使得企业的投入和收益不成正比，这样不仅会造成成本的增高，而且还会浪费工作人员的精力。除此之外，甚至有个别企业将已有的预制构件深化图纸翻成BIM模型，但却仅用于三维展示宣传，这无疑浪费了大量的人力物力，并且也没有将BIM模型的作用充分发挥出来。

2.2.3 BIM软件间数据的交互性差

BIM技术可以应用在装配式建筑的设计、施工等多个阶段，由于不同阶段涉及的专业也有所不同，而不同专业所采用的软件也各不相同，虽然目前BIM软件对外宣称可以通过IFC、API等格式与其他BIM软件相互转换，但在实际使用的过程中存在部分结构无法导出的现象，这样使得融合完成后的信息出现数据丢失，无法识别等现象，这不仅浪费工作人员的时间，而且也妨碍了信息交流的准确[3]。

3 对策

3.1 上下游产业链的整合优化

想要充分发挥BIM模型的作用，就需要设计生产等部门之间紧密配合，建立起BIM应用标准化体系，通过各部门之间的明确分工、协调配合，才能使BIM技术在装配過程中畅通无阻的运行。一般来说大型建筑企业内部都具有完善的设计、生产、施工部门，经过长时间的磨合沟通比较容易形成内部配合，除此之外也可以通过大型设计院、预购件生产企业和施工单位之间的协调配合，从而充分提高模具的利用率，进而有效减少企业的成本压力，并通过上下游之间的合作使装配式建筑，更符合大众审美。

3.2 BIM软件间数据的可交互性

目前BIM软件想要完全做到数据共享、兼容具有较大难度，而BIM软件之间的交互性差严重影响了项目的运行。但这也促使BIM软件公司产品的多元化发展。企业在选择BIM软件的过程中应遵循细节可操控、软件成系统的原则，这样设计工作者可以依据自己的意图对设计空间进行改造，而通过软件成系统的方式，能够使不同数据之间无损流转，有助于信息传递的稳定性，并加快技术工作人员之间的沟通和交流。

3.3 综合型高级技术人员的协调运作

装配式建筑需要涉及不同行业，因此对工作人员的要求也较高，其不仅能熟练运用BIM软件，而且还能根据已有的图纸将其翻译成三维立体模型，但是项目的完成仅仅依靠一个人是不可能的，需要技术人员之间的协调配合，根据现场施工工艺以及预制构件的装配流程进行BIM模型构建，对存在的问题提前解决分析，通过高级技术人员之间要信息交流，确保施工能够顺利进行[4]。

4 装配式建筑工程施工过程中BIM技术的应用

4.1 在装配式建筑施工数据采集中的应用

就目前BIM技术在装配建筑施工进程应用的情况来看，BIM技术对推动项目进程以及提高项目质量有重要作用。虽然BIM技术无法完全找到建筑施工中存在的所有问题，但是可以提前预知到许多设计或施工中存在的问题，因此为了确保装配建筑工程施工的准确度，就需要将BIM技术充分运用其中。在施工内容安排上，需要完善工程建设计划的组织，然后根据施工图纸进行合理编排，充分发挥BIM模型在设计中的作用，然后依据BIM对整个施工内容进行有效监控和管理，同时根据施工实际存在的误差对模型进行数据更正，这样不仅能够确保数据的准确性，而且有效减少因施工问题而造成的设计变更。

4.2 在装配式建筑施工组织中的应用

从建筑过程组织模拟来看，装配建筑工程的施工组织，不仅提供了具体的施工内容，而且负责施工环节的材料资源协调工作，将BIM技术应用在施工组织中，可以通过模拟了解建筑施工的流程，从而有针对性地做好提前准备工作，并对接下来的工作计划进行详细管理，对施工计划管理内容进行划分，确保装配式建筑工程施工的精确度。除此之外在装配建筑工程施工的过程中，需要运用大量的机械设备，通过提前模拟，可以充分提高机械设备的利用率，从而降低企业成本的损耗。

4.3 在装配式建筑施工造价管理中的应用

从工程造价管理方面来看，在装配式建筑施工过程中BIM技术可以模拟工程设计，采购人员可以依据模拟结果制定详细的计划对材料进行采购，在实际生产过程中，只需要结合实际情况对采购计划进行微调即可，并且利用BIM技术可以对建筑所需要的材料进行提前检测，从而确保使用材料的质量。将BIM技术应用在装配式建筑工程施工中，能够有效提高企业的安全管理，有效降低安全事故发生的概率，确保工程建筑的高质量和高效率完成，为推动企业多元化发展创造了条件。

4.4 在装配式建筑施工人员管理中的应用

在实际生产过程中，由于施工阶段是一个动态化的过程，因此许多项目内容的实施都需要结合实际情况，但近些年来随着人们需求的不断攀升，建筑物的复杂程度也有了明显的提高，这无疑增加了施工的规模和难度。而建筑项目的复杂程度增加，也会增加管理人员的压力，在施工过程中也会出现意想不到的问题。为了确保施工的质量和效率，就需要通过BIM技术做辅助管理，进而实现工程进度的无缝衔接[5]。

4.5 BIM技术在施工准备阶段的应用

虽然装配式建筑相较于传统建筑来说构造工艺简化许多，但是在预制构件的安装上，其精准度和技术要求反而更高，任何一个构件位置或顺序的错误，都会对整个项目造成难以预计的结果。若在安装过程中预制构件安装存在问题，采用传统的工艺是无法处理的，在这种情况下只能进行返工，但这样重复的返工，反而会使装配式结构低成本的优势无法完全发挥。因此在这种情况下，将BIM技术应用在装配建筑工程中，通过将建筑的各个参数输入软件中利用三维立体模式展示出来，就能够清晰的看出设计图或材料构件中存在的冲突和问题，从而提前对存在的问题进行准备和解决。

在施工准备阶段，由于BIM技术具有较强的适用性，因此可以让不同专业的设计放在统一的BIM模型中进行模拟，这样可以提前发现施工中存在的问题点。由于装配式结构对施工的要求较高，所以对于关键施工步骤，可以安排专业人员进行施工，通过BIM技术可以将关键部位的节点展示出来，有助于帮助施工人员进行施工方案编排。根据BIM模型的最终演示成果，可以预先制定工作计划和施工工序，确保后续工作的顺利开展。

4.6 BIM技术在构件管控方面的应用

由于装配式结构是在工厂制作的，所以材料的质量对项目最终的稳定性和安全性有重要影响，而预制结构的主要构成成分是混凝土结构，国家也对装备式建筑的质量有了明确的要求，因此就应充分利用BIM技术以及RFID技术对工程构件的质量进行全方位管理，通过RFID技术实现对生产信息的有效传递，然后将信息传送到BIM平台中，依据BIM技术的分析功能，对预制构件从生产到运输储存的整个流程进行监控。并且在实际建筑过程中通过RFID扫描技术可以即使发现图纸名称和所拿型号之间是否相同，减少因拿错预制构件而造成返工的现象。

4.7 BIM技术在施工进度管理中的应用

装配式建筑工程相较于传统建筑工程来说，具有对环境的要求较小、安全度高以及减少施工时间的特点，因为预制构件是提前在工厂生产出来的，所以在天气不是很恶劣的环境下，都能够正常进行施工。而将BIM技术应用到装配建筑施工中，可以对预制构件的安装进行管理，借助BIM技术制定出完善的施工计划表，实现劳动力的使用以及材料消耗的优化提升[6]。

4.8 BIM技术在材料供应方面的应用

将BIM技术应用到材料供应方面，一方面能够做到对库存的及时清点工作，结合现场材料与施工需求的变化，在短时间内实现对材料的动态调整，确保材料的流动性。另一方面能够实现对现场材料的规范化管理，有效减少因人为因素以及储存不当而造成的材料二次破坏，确保施工材料的质量，达到了节约成本的效果。

5 结语

综上所述，将BIM技术应用到装配工程建筑施工中，能够有效加快建筑工程施工进度、确保工程质量的同时还能有效减少企业成本的投入，因此将BIM技术应用到装配建筑工程施工中，是时代和社会发展的要求。通过将BIM技术应用到工程施工的各个阶段，充分發挥BIM技术的作用，进而推动我国装配建筑行业进步发展的同时，也必将为现代化城市建设发展做出贡献。

参考文献：

〔1〕王志辉，魏凤.装配式建筑工程施工中BIM技术的运用[J].居业，2020，31（07）：146-147.

〔2〕张铭言.装配式建筑工程施工中BIM技术的运用[J].工程技术研究，2020，5（12）：40-41.

〔3〕刘媛莲.装配式建筑工程施工中BIM技术的运用[J].居舍，2020，43（17）：51-52.

〔4〕崔荣荣.装配式建筑工程施工中BIM技术的运用[J].江西建材，2020，29（03）：110+112.

〔5〕敬耀辉，杨丹萍，施航.装配式建筑工程施工中BIM技术的运用[J].黑龙江科学，2020，11（02）：154-155.

〔6〕李宣睿.装配式建筑工程施工过程中BIM技术的应用研究[J].住宅与房地产，2019，15（28）：194-198.

收稿日期：2021-10-10

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