BIM技术在预制装配式住宅设计及其绿色施工中的应用研究

王长卫 唐赟潇

摘要：随着我国经济的快速发展，人民的生活水平也在逐渐提高，人们对住宅要求也越来越高，因此建筑业迅速崛起，对建筑工程质量提出了更高要求。预制建筑作为一种新型建筑工程建设方式应用于工程中具有很好的前景，为了加快我国房屋工业化进程，能有效提高资源利用率，促进节能环保型住宅以及经济适用房建筑的推广应用，BIM技术在建筑业发展迅速，将信息技术运用于建筑工程设计中，能够有效解决传统施工图纸和工程结构表象、材料用量等问题。绿色施工理念下的预制装配式住宅能够有效降低生产成本，确保房屋建筑项目的设计能更加符合人们需求，必须要采用先进、高效技术来改善传统施工方式。BIM作为一种新理论和技术被广泛应用到建筑中，以后将会大大提高工程建设效率，在保障人民生命财产安全方面有著非常重要的意义与作用。

关键词：BIM技术;住宅设计;绿色施工

一、引言

我国建筑行业的发展现状以及预制装配式住宅设计和施工中所应用到BIM技术，对我国经济建设带来很大作用。本文主要研究了预制装配式住宅的设计、施工及其在建筑业中的应用，装配式建筑的发展历程、优势特点以及在绿色施工中所具有的重要作用，根据BIM技术的相关理论知识运用到实际施工当中，以及它与装配式住宅设计之间存在何种联系，根据工程实例来分析在实际运用时可能会出现影响，分析研究该技术对我国传统预制混凝土结构设计及应用效果，系统地介绍BIM和可持续发展等相关内容及其使用方法，预制板材、梁柱节点处模板制作过程中产生问题及原因并提出解决措施，BIM技术与绿色环保理念相辅相成和可持续发展，最后对我国目前所使用的传统工程项目进行分析总结，并展望未来发展趋势。

二、预制装配式住宅、BIM与绿色施工的相关理论

（一）BIM相关软件及技术

BIM技术的绿色施工管理模式是我国建筑行业发展过程中一个新阶段，在建筑业中应用 BIM技术是一种以三维模型为基础，建立起可视化、动态设计和优化等信息处理手段与方法。该软件能够将绿色、安全以及质量等因素都纳入到数据库内，通过将虚拟现实技术应用于建筑工程项目的施工过程后能够有效提高工作效率以及工程质量。在这一新型时代背景下，如何更好地促进传统设计理念与实际工程项目的有效结合成为了当前必须解决的问题，对BIM软件平台下绿色施工及装配式住宅，各结构梁柱节点连接方式进行研究分析，并实现其在预制构件加工阶段的精细度控制问题，为进一步推广应用提供指导性作用。

（二）BIM技术的应用前景分析

BIM技术的应用前景广阔、多样和变化莫测，通过BIM信息建模软件系统的建立与使用来实现，运用BIM技术的优势进行绿色施工，并且还对传统的工程项目建造成本以及使用问题做出分析，以及该绿色施工方式对我国建筑行业发展所带来的影响以及发展现状，并对其在建筑行业中应用进行研究，重点分析和探讨，通过该方面系统的应用可以大大提高我国建筑工程项目的建设效率和质量，促进我国建筑行业可持续健康发展。本文探讨在预制装配式住宅设计环节，主要体现在：第一，绿色施工可以减少大量资源浪费;第二点是可有效地解决传统现场装配式建筑中存在的安全隐患问题，能够更好、更快、更高效地利用资源。

（三）绿色施工概述

随着我国经济的快速增长，为了更好地利用资源和保护环境、节约建设成本以及提高施工效率，建筑行业也在不断地进步，而绿色施工是当今建筑工程中非常重要且必须实施的一个环节。绿色施工是指在生产、加工以及装配过程中，在保证质量和安全可靠地进行工程建设活动时，使用节能环保措施与技术，以节约资源消耗，减少对环境污染为目的而进行工程管理。在传统建筑行业发展模式下我国大多数地区仍然采用粗放型向集约化转型。传统的BIM模型都是基于二维平面图纸构建而成，而这种三维化设计方式不仅仅在传统建模方式上缺乏一定科学性，同时还会对后期相关工序产生影响，比如说施工人员会出现不规范操作、施工材料浪费以及建筑垃圾随意排放等问题和严重污染环境等现象，所以我们要将绿色理念融入到设计当中去，通过研究应用该系统使其更加完善化、科学化及合理性等特点来达到对预制构件进行全生命周期管理与控制。

三、BIM技术在预制装配式住宅设计中的应用

（一）BIM技术对建筑设计思维模式的影响

伴随着社会的进步，人们对于住宅小区建设质量、设计水平、建筑工程质量和施工安全以及绿色化等方面提出了更高层次要求。传统模式下建造房屋时需要进行大量材料和构件运输工作，传统的设计施工已经逐渐不能满足消费者对绿色居住生活品质需求，而BIM技术可以有效解决这个问题。我国目前尚未建成完善且成熟先进高效地装配式住宅，由于传统施工图纸存在设计人员对工程项目中各个阶段、工序等都缺乏一定了解，导致在实际建设过程中会出现很多难以解决和改正的错误，因此我们应该积极探索BIM技术对于建筑工程绿色施工管理模式产生影响，BIM技术通过三维的模型将建筑信息数字化、信息化，在传统建筑工程中应用BIM技术，能够有效解决设计思维与施工管理之间存在的问题，使得建筑施工阶段各个环节都有一个共同的目标—绿色化、标准化以及信息化。

（二）BIM技术在预制装配式住宅设计中的应用

BIM技术的应用在预制装配式住宅设计中具有明显优势，可以在很大程度上提高设计单位对预制装配式住宅结构施工图纸和工程量计算能力，能够有效解决传统施工图纸存在的问题， 使传统建筑信息模型得到简化，提高工程建设效率。通过对绿色、高效及节能型材料和构件进行科学合理地规划布置，实现产品生产周期，有效节约成本以及减少资源消耗，最后达到节约资源与降低建设成本的目的，实现可持续性发展等优点。

四、BIM技术在预制装配式住宅绿色施工中的应用

（一） 基于BIM技术的预制装配式住宅资源能源节约与利用

（1）预制装配式住宅工程量清单的生成

BIM技术是预制装配式建筑的一个重要发展方向，它能够为我国传统设计理念与施工方式提供新途径，也使其在实际应用中得到推广。BIM技术是通过三维软件建立的建筑模型进行建模，并将其与传统设计手段相结合，实现信息共享，使设计师能够在施工中最大限度地发挥想象力。采用BIM技术，利用三维实体模型进行模拟装配式住宅的设计与施工;根据不同阶段和空间特点编制相应预制构件图集及尺寸、荷载等信息;使用Autocad5.0软件建立工程量清单信息模型以及模板工程的相关构件图纸，通过将信息模型应用于工程量清单编制过程后可以提高工作效率、降低成本，进一步构建整个结构体系和材料空间布局图以达到优化资源配置效果。

（2）预制装配式住宅施工现场分区域材料用量统计

BIM技术通过建立模型并使用该软件可以对各分项构件进行精确统计。施工过程中的工序、工作面以及对空间结构进行合理划分，如何将施工现场用量合理地分配给各个分包单位，同时又能减少对环境污染和资源浪费问题，通过现场情况了解和分析BIM信息管理下绿色建筑工程进度，科学合理地规划布局大跨度梁柱节点部位、优化材料截面组合密度分布以减少施工过程产生的噪声污染，提高工程质量并缩短工期。根据工程量清单对各个分区内房屋结构构件及钢筋用量进行统计和汇总，有效节约工程材料消耗以及能源耗损等各种成本，也能够提高施工人员安全意识与质量管理水平、提升项目整体效益。

（3）预制装配式住宅施工成本控制

我国目前的预制装配式住宅在设计和施工方面还处于初期阶段，对于如何有效地降低工程造价、节约资源等问题也没有得到足够多得关注。配式住宅设计过程中如何运用BIM模型进行规划和制作工作，需要在预制装配式建筑的施工过程中，对其进行全生命周期、动态管理，通过三维可视化模拟，建立起一个更合理、高效、成本低且效率高的BIM技术，绿色施工管理，有效节约成本，提高效率。实现对整个项目造价成本进行有效地管控。

（二） 基于BIM技术的预制装配式住宅施工综合管理

（1）预制装配式住宅施工方案模拟

BIM技术为基础的施工模拟，通过在传统建筑信息模型上建立工程项目，运用该软件对绿色施工进行仿真分析。BIM系统可以模拟建筑物从开始到结束所需要经历得一系列工作。在预制装配式住宅的施工过程，对在建工程设计阶段应用BIM技术，进行绿色建模、材料选择和尺寸确定等方面都有着很大的参考价值。通过三维建模软件建立模型之后，就能得到工程建造各部分构件之间以及各个分项分部与子项目间关系图，还有管线预埋线等相关信息，对传统建筑施工图纸及技术规范、标准等方面存在问题进行分析和探讨，建立有效地动态模拟对象，这样在施工过程中能够及时发现问题并且做出相应处理措施避免返工现象产生。

（2）预制装配式住宅施工进度控制

在我国预制装配式建筑的施工进度控制与国外相比还有很大差距，为了提高建筑工程项目的质量和效率、缩短工程工期以及降低整个建设中可能发生的返工现象等问题。在预制装配式住宅的建设过程中，要根據工程具体情况，采用流水施工法、均衡生产原则和动态控制方法，分别从设计阶段、采购阶段和制作及运输过程三个方面对各工序之间进行合理的组织安排，在预制装配式建筑的施工过程中，要根据工程量清单进行合理规划和设计，对于预制化住宅建设模式下建筑安装工程进度管理有效控制，在以后工作中对其优势所在将进一步完善，从而更好地提高预制装配式建筑施工效率和质量水平。

（3）预制装配式住宅施工安全管理

BIM技术将绿色、环保等理念融入到设计方案中，将信息共享，采用全生命周期管理方法建立起可持续发展机制。目前，我国的预制装配式住宅施工过程，在安全管理上存在着很多问题。首先是设计方和生产方面缺乏相应经验与教训，其次是多数的施工人员不了解什么时候下料制作、加工到最后交付使用等因素，加之我国对于预制装配式住宅还未建立起完善统一标准，所以在后期的实际应用中没有进行有效监管，导致现场出现了许多质量隐患或者事故而造成人员伤亡等情况发生。为了保障施工人员的人身安全，必须要对其进行有效的监督和管理，同时还需要各个方面都协调发展才能达到预期效果;另外还要不断完善相应法律法规与政策体系并制定出一套完整高效且适用性高并且可操作性强地施工监管体制以及责任追究制度，需要对其进行全方面、系统化管理。

（4）预制装配式住宅工程变更管理

在预制装配式建筑的建设中，必须要做好施工前期、中期和后期阶段各个部分的绿色化管理。在预制装配式建筑的施工过程中，要严格按照设计图纸进行，同时还需要对绿色建筑工程质量、安全和环保方面做出有效提升。我们需要对图纸进行完善与优化，通过三维可视化系统建立BIM数据平台来模拟整个工程项目的全生命周期情况并将其直观展现出来;对于现场实际情况以及存在问题制定出切实可行且可操作性强并且符合市场需求及客户要求的方案，用数字建模法对各个阶段间的关系以及各分部分序之间的逻辑关系加以分析研究，通过BIM技术进行优化分析得出结论，模拟真实场地环境，从而达到设计目标与业主共同合作完成项目建设目的。

五、总结

本论文从研究背景及意义、国内外发展现状以及绿色施工的相关理论入手，阐述BIM技术应用于预制构件生产设计与规划中，分析了应用该技术对传统建筑结构造成影响时产生问题原因。通过对比，对其特点做简单分析，指出目前在预制住宅中普遍存在设计与施工问题。，通过研究BIM技术和预制装配式住宅设计两者之间各自特点及共同点分析，绿色施工过程中存在着许多不足。针对我国装配式住宅产业目前发展的情况，提出了有效管理措施。运用BIM可构成本计算软件进行高效准确建模能有效节约工程造价，利用可拆卸技术来实现装配式建筑的全生命周期施工及管理，大大节约成本、提升效率，也为以后类似于预制混凝土剪力墙板等装配式住宅项目提供参考依据。

参考文献

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[2]张渊;.BIM技术在预制装配式住宅设计中的应用[J].建筑，2018：75-76.

[3]闫艺文.BIM技术在预制装配式住宅中的应用研究[J].居舍，2019：82.