基于BIM技术的装配式结构施工技术研究

张舒平

(湖南城建职业技术学院，湖南 湘潭 411101)

在传统的建筑工程施工中，因为技术和工艺的局限性，各种构件在设计、生产、运输、吊装的过程中无法满足施工要求，容易延误工期，造成一定的经济损失，对此工程单位可以有效利用BIM技术对装配式结构施工进行全过程管控，以此促进装配式结构施工技术的稳定发展。另外，我国建筑工程项目不断增加，建筑市场存在高耗能、长周期、质量通病、管理不到位等问题，对此需要工程单位采用现代化施工技术和方法进行改进，以此打造绿色、节能工程。

1 BIM技术和装配式结构概述

1.1 BIM技术概述

BIM技术是指建筑信息模型，其是在建筑工程项目各种信息、数据整合的基础上，通过数字技术将这些信息仿真、模拟成为可视化的信息数据，其可以通过三维模型和数据库结合形成一种综合模型，该模型可视化、数字化、可控制性强。且BIM技术也可以通过模型构建促使各种建筑信息通过参数形式呈现出来，便于工程建设人员进行分析、管理，对建设过程进行调整、控制，以此提高建筑工程施工的专业性、可靠性。对于装配式结构施工而言，就可以通过BIM技术数据合成，对建筑工程项目信息进行管控，以此优化设计方案、施工工艺、流程、优化配件，并对施工现场进行全过程管理，以此提高建筑指标的合理性，提高建筑施工质量和效率[1]。

1.2 装配式结构概述

装配式结构是一种垂直、系统式的结构造型，其需要将工程项目生产线中的各种构造、配件等，比如墙体、横梁、楼板等有效拼接在一起形成一个整体结构，在此拼接下可以进行立体化、平面型等多种结构设计，多功能模式。并对施工装配进行优化改进，促使其更急现代化、专业化、规范化，便于人们进行管理和应用的一种现代化建造模式。在装配式结构下可以推动建筑行业向着绿色、节能、环保的方向发展，当前我国一些一线城市大力推广模式，通过应用实践发现，装配式建筑结构体可以有效节约能源、降低能耗、成本等，并有效提高施工效率，其具体如下图1所示。

图1 装配式混凝土结构房屋

2 基于BIM技术的装配式结构施工技术特点

2.1 优化装配式构件的生产运输

在BIM技术下，可以精准设计预制构件的结构，根据建筑工程项目单元、标准等确定其结构、类型，并明确预制构件生产、运输、安装内容，最终确保装配是结构施工的专业化、程序化、一体化。

2.2 提高施工质量

在BIM技术下可以有效审视整个施工进度、材料、人员、施工工序等情况，以此确保施工过程的规范化、专业化、现代化，最终从根本上提高施工水平，确保建筑项目质量、安全合格[2]。

2.3 增强环保效益

装配式结构主要由预制场生产的各种预制构件组成的，对此在施工现场需要选择合理的吊装机械设备和吊装技术对构件进行组装，在此过程中需要进行节点连接，为了确保连接的可靠性、稳定性，需要借助BIM技术来优化安装流程、安装方案，把握安装要点。以此有效减少各种建筑物垃圾的产生，并控制施工粉尘、噪音等污染，最终实现节能、环保目标。

2.4 缩减施工工期，降低施工成本

通过BIM技术可以对施工现场情况进行模拟，以此确保预制构件的合理使用、入场、堆放等，因为建筑工程项目施工需要用到较多的预制构件，这些构件体积大、占地面积大，其运输和存放都有一定的要求，对此可以借助BIM技术进行管理，以此确保其满足装配式施工要求。且利用BIM技术也可以对施工现场进行合理规划，以此明确交叉施工和独立施工，专项施工范围，并优化施工流程，最终提高施工的整体性、衔接性。另外，因为装配式施工都需要依赖大型机械设备辅助预制构件搭接、放置，可以有效提高施工效率，保证施工安全[3]。

3 基于BIM技术的装配式结构施工技术应用

3.1 施工工艺和施工方案的确定

装配式建筑施工主要是将现浇混凝土建筑整体拆分成为各种预制构件，通过钢结构来安装和拼接，以此形成一个整体结构，在此过程中对于各种预制构件需要厂家严格根据建筑物拆分过程中的柱、梁、板、阳台等构件实际情况进行生产、运输。并在现场合理管理预制构件，在此过程中就可以借助BIM技术来优化施工工艺，在该技术下可以借鉴集成思想，通过BIM技术模型将整个预制构件的设计、生产、施工、管理、安装等流程有效连接起来。明确施工周期和进度，通过数字技术进行模拟，信息化的呈现整个建筑结构的要素，最终确保设计和施工实际同步进行。在BIM技术辅助下可以实现工程建筑的信息化，可以确保工程量信息数据的共享，可以确保各种装配的可视化，也便于对各个连接节点进行检查，最终形成一个完整的施工链条，实现施工全过程的信息化整合。总之，利用BIM技术可以有效模拟现场情况、施工方案，便于选择最佳施工场地和施工方案、工序等。另外，还需要明确施工方案，需要在行业标准、技术要求的基础上，根据工程项目具体情况来设计、优化确定施工方案，并利用BIM模型对方案的可行性、可靠性、完整性进行检测，对比，便于发现各种问题，以此为设计图纸提供借鉴。

3.2 BIM模型的碰撞检查

在BIM模型下可以清晰的了解建筑信息，并有效发现设计图纸中的各种问题，以此帮助工程单位进行碰撞检查，确保建筑结构体、构建位置和空间的合理，装配式结构构件检查主要是对各种预制构件在施工现场吊装的过程中进行碰撞检查。传统的预制构件检查主要是对构件进行重新设计、生产、加工，其会延长工期、增加成本，对此需要通过BIM模型来对预制构件和现浇构件进行碰撞检查，具体包括预制板、预制梁、现浇梁、现浇柱等。其具体检查如下所示：第一，预制板和现浇柱检查，该检查主要查看预制板和现浇柱的切角位置，检查其是否有裂痕、缺陷、连接不良的情况，便于在后期施工安装时可以确保构件吊装顺利、安全，以此顺利进行现浇柱钢筋施工。第二，预制梁和现浇柱检查，因为叠合梁需要通过吊装放置在现浇柱上，对此需要严格控制叠合梁的尺寸，避免其影响现浇柱的纵向钢筋搭接顺序，如果尺寸不合格会导致施工工序的调整，施工工期的延长、施工成本的增加。第三，叠合梁和叠合板的检查，叠合板也需要通过吊装放置在叠合梁上，一般需要控制放置长度，避免其和叠合梁上的箍筋发生碰撞。且叠合板钢筋和叠合梁箍筋也容易发生碰撞，因此需要进行检查，确保后期施工顺利进行。第四，叠合主次梁之间的碰撞检查，叠合主次梁在进行开口设计时需要检查是尺寸大小，以此确保两者可以紧密衔接，如果尺寸不合格则会导致施工延期，并导致成本增加。总之，在以上碰撞检查结束后需要得出碰撞报告，将其递交给设计单位，便于修改、完善施工图纸，以此缩短工期，降低成本，加快进度，优化布置工艺[4]。

3.3 装配式4D施工过程

第一，工程量计算。利用BIM技术可以对施工进度进行模拟，以此对施工中的各种PC构件进行计算和汇总，并根据现场构件的具体使用情况，对其生产和运输、进场都可以有效指导和监管，确保其和现场施工同步进行，以此满足构件的使用需求。且通过BIM技术也可以优化进度计划，便于反馈进度计划情况，以此形成BIM4D管理模型，最终优化管理，有效把控施工进度。

第二，PC构件流程追踪。在PC构件施工中流程繁琐，且因为PC构件类型和规格的多样会影响施工进度，容易因为某一个环节施工量的增加影响整个工期的顺利进行，对此需要通过BIM技术构件模型图，以此对PC构件施工的每一个环节进行追踪，并要求相关责任记录现场情况。且通过构件计划进度和实际进度的对比，以此有效判断出工序的合理性，是否影响施工进度，其具体如下图2所示。

图2 预制装配式PC构件施工图

第三，施工材料控制。工程单位还需要对施工材料进场进行管理，依据BIM模型，严格检查材料数量、规格、质量、型号等，把控材料质量，便于后期顺利开展施工。

3.4 优化设计方案

第一，构建模型模拟。装配式结构施工对施工方案要求高，对此需要利用BIM技术明确节点预留孔的位置，并有效控制设计误差，以此确保施工方案合理、可靠，并将其作为装配式施工质量控制的要点。利用各种BIM软件来创建建筑模型图，将初步设计中的节点参数、预留孔等参数信息输入其中，以此形成不同的构件模型。启动软件后可以对整个构件安装过程先进行模拟，后判断构件之间的连接牢固性，如果存在误差需要技术调整，并及时发现各种碰撞问题，以此确保设计方案符合设计预期目标，最终确定最佳方案，提高方案的可靠性。

在方案优化后可以明确工程外墙和剪力墙中各构件的数量，其中外墙板数量和斜撑数量多，其次是楼梯和剪力墙，为了提高外墙之间连接的稳定性需要适当的增加外墙构件数量，并选择最终的拼接方法[5]。

3.5 基于BIM技术的装配式结构施工成本管理

利用BIM技术可以生成工程量报表，便于人们统计数据，该方法可以有效解决传统管理模式的不足，更加精准的管控现场的材料配置、人员配置、施工进行情况，最终帮助工程单位提高经济效益，其具体管理如下所示：第一，PC构件的工程量对比。对某个建筑工程建筑面积、地基面积、楼板预制、主次梁预制、柱预制工程量进行统计，通过PC项目模型对部分构件进行工程量汇总，将其和生产厂家的PC工程量进行对比，以此发现各种问题，最终针对性的解决和控制。第二，预算成本和实际成本的对比。主要对建筑工程项目的土建、钢筋、PC构件的工程量进行统计，通过BIM模型进行对比，结果发现，总钢筋工程量多出很多，不符合预算目标，高于预算成本，对此需要工程单位进行控制。

3.6 施工材料控制和流程控制

首先，施工单位可以利用BIM技术对建筑现场进行分析，把握工程预制构件的需求数量和特点，根据具体情况制作和设计预制构件，避免出现各种浪费情况，且还可以利用BIM模型图对现场材料的施工情况进行检查。如果发现各种问题可以及时调整材料方案，以此保证整个施工过程可以顺利完成，且在施工后期也可以通过BIM模型图将预期设计和现场实际情况进行对比，最终分析模型的优缺点，以此为后期施工提供指导。其次，工程单位还可以利用BIM技术对整个施工流程进行模拟控制，通过相关软件对工程结构模型、场地、项目计划、施工流程进行优化、调整。比如在构件安装中出现各种连接不到位的情况，技术人员可以查看模型参数是否正常，如果异常需要重新构件模型，并调整和变动参数信息，以此确保和工程实际情况相符，最终从根本上提高工程施工质量。

3.7 明确方法，优化采购区域

将BIM技术应用到装配式结构中可以对PC建筑设计、制作、安装等各个施工环节进行精细控制，以此得出先进、可行的装配式建筑BIM设计方法，该方法具体包括：根据建筑工程方案设计预制装配结构，并根据业主实际需求创建BIM模型图，并分析模型功能、特点、参数等，以此根据其具体模块，选择相对应的结构，并根据一定的组织关系来组合。后根据建筑物结构、设备类型对其进行组织、设计，以此形成完整的结构模型，最终确保整个施工方法专业、规范、严谨。此外，也可以在BIM平台上对该模型进行碰撞检查、施工模拟、施工组织、施工优化。另外，在BIM模型下也可以帮助工程单位提高经济效益，形成完整的施工信息链，并帮助工程单位优化预制构件采购区域[6]。

4 结 语

总之，将BIM技术应用于装配式结构施工中是装配式结构建筑行业的主要发展方向，其可以通过创建模型图、数据库，形成工程量清单表，并将各种工程项目装配式预制构件信息输入其中，以此帮助工作人员更好的把握构件的类型、特点、数量等。另外，通过BIM技术也可以优化施工方案，加强现场管理，进行碰撞检查、场地选择，降低成本，并精准控制节点误差，最终从根本上提高施工质量和效率。