基于BIM技术的装配式建筑施工技术分析

文／卢骏 浙江新华建设集团有限公司 浙江金华 321300

引言：

BIM 技术能够基于当前装配式建筑施工的要求基础上，从施工准备阶段、施工阶段和后期阶段把控施工质量，掌握整体工程的所有数据。依托于先进的BIM 信息技术，基于装配式建筑的特点，促使建筑设计建立起三维立体建模，对每一处建筑设计细节进行细化，进而有效提升装配式建筑的施工质量。

1、装配式建筑工程

1.1 装配式建筑工程的概述

装配式建筑工程从某种角度来说属于系统工程，包括设计、生产、运输、安装等环节。选择装配式建筑，从设计阶段就要注意选择合适的预制构件，并确定构件的装配工艺，经过生产和运输，最后在施工阶段进行构件的组装。从整个流程来看，在施工作业之前需要先设计好高精准度的预制构件，避免装配环节由于尺寸不合适造成成本的提高、工期的拖延。由工厂进行预制构件的生产，既能提高资源的合理利用，也能改善因湿作业导致的施工工地环保不达标的情况。装配式建筑符合当前行业高质量发展的要求，符合绿色环保节能可持续发展的战略要求。

1.2 我国装配式建筑工程的发展现状

近年来，我国房地产业的高速发展给装配式建筑的发展提供了契机。传统的施工方式与人们持续增长的住房需求不匹配，存在较突出矛盾，这就要求建筑工程的建造模式必须革新。随着科技的发展，装配式建筑出现在人们面前，经过大量的工程实践，装配式建造水平得到提高，装配式建筑工程成为建筑行业发展的大趋势。

2、关于BIM 技术的相关特点

2.1 模型集成

建筑设计人员能够在BIM 技术的应用下量化所有的建筑结构设计环节需要用到的各项数据，进而对其所得的相关数据展开合理的总结归纳，创建涵盖了各种建筑结构重点内容的数据信息模型。该部分模型的集成可以准确地呈现出建筑结构里的所以构件地点与相关性，同时还可以反映出实际情况中的墙、柱、梁等关键支撑构件的状态。建筑设计人员还可以结合BIM 技术全面查看工程构造具体状况，科学合理的预判装修效果，最大化降低设计人员在设计过程中形成的重大失误，也可以防止安全事故出现。

2.2 协同性

BIM 技术还能够对建筑单位进行相应的协调工作，其目的是强化企业各个单位之间的了解交流，因为施工项目具有一定的烦琐性，应该在实际操作期间促进多方的交流。之前的管理措施基本上为事后交流，通常是在问题出现后才找到相应的方式处理，以至于工期出现延迟，还对工程质量造成影响。而通过BIM 技术可以高效的解决该种不足，还可以提前预判施工环节中出现事故的概率并立即上报给有关部门实施协调处理。

2.3 传递性

BIM 技术能够串联建筑设计工作中全部种类的信息数据，并且在技术人员对建筑设计里的某个部分进行调节之后，就不用再对建筑施工图纸提出优化处理，就能改进和调整以往的信息构造。除此之外，还能对施工步骤进行模拟，工程设计人员只用将基础模型建立完成就可以将其应用起来分析施工期间大概率发生的问题，并且合理有效的省去设计环节的时间，极大加快工作效率。

3、分析BIM 技术在装配式建筑中应用的基本内容

3.1 预制构件质量管理

3.1.1 构件生产

在BIM 技术应用下，可完成生产厂家与设计单位的高效对接，有效控制了造价成本，并使得构件生产工期得到缩减，保证预制构件整体生产质量与安全。在BIM预制构件模型单元的支持下，生产厂家只需要及时更新BIM 建筑构件模型，则可获得相关建筑构件生产加工的详细参数与信息，并了解设计人员的意图，为后续建筑构件批量化生产提供保障。与此同时，在BIM 模型支持下，生产企业可以直接调取，预制构件详细生产信息，如几何尺寸、加工精度、材料种类、数量要求、工艺标准、零配件匹配度等，便于生产企业及时调用资源，避免出现资源闲置问题，影响到企业整体经营效益。施工单位可基于BIM 模型信息的支持，对预制构件的生产进度与质量进行合理监督。

3.1.2 构件运输

装配式建筑预制构件进行运输管理时，应当采取科学合理的运输管理对策，以实现预制构件运输管理的质量安全。鉴于建筑构件特殊性，在实际运输管理工作开展阶段，主要突出时间维度与空间维度的管理。在建筑构件运输时，应当遵循当地交通规则与法律要求，以保证构件及时运达施工现场。如大型建筑预制构件进行运输时，必须对运输时间进行合理规划，避免影响到施工现场的进度。为避免大型建筑预制构件，在运输途中出现质量受损问题，必须根据构件尺寸大小，评估空间运输的危险因素，进而规划核实的运输车辆、运输路线，保证预制构件整体运输工作可行性。

为提高预制构件的整体运输质量，在构件运输质量管理时，应当合理应用BIM 技术，将构件信息进行整合，搭建信息共享平台，并基于RFID 技术的支持，实时了解施工现场实际进度，并将其施工进度信息进行及时反馈。建筑预制构件管理人员，可基于施工现场的构件安装诉求，以及构件的生产与库存信息，编制科学动态的建筑预制构件运输计划，并利用BIM 技术进行构件运输模拟，评估构件运输方案的可行性，有效规避运输危险的出现，保证预制构件的整体运输安全性与可靠性。

3.1.3 储存管理

装配式建筑进行建造施工阶段，必须保证建筑预制构件的质量与安全。为此，在建筑预制构件进行储存管理时，必须制定科学严谨的储存管理方案，以保证后续构件运输应用的安全性。在建筑预制构件进行库存管理时，应当考量场地的安全性、承载力、塔吊的旋转半径、车辆运输路线等，保证后续装配式建筑工程的整体建设质量与安全。鉴于建筑预制构件的应用特殊性，在预制构件进行库存管理时，必须对预制构件的堆放量进行合理控制，因为在预制构件堆放、转运、出入库工作开展时，需要消耗一定的人力物力。若没有进行科学有序的库存管理，则可能会导致库存管理工作成本的增加，不利于装配式建筑工程的有效建设开发。为合理提升装配式建筑工程，预制构件的库存管理水平，应当将BIM 技术与RFID 技术进行有效结合，灵活应用到预制构件的库存管理工作当中。在RFID 芯片的支持下，可储存所有预制构件的安装信息、具体施工用途、质量信息等，工作人员可快速获得芯片的相关信息，进而了解不同预制构件的用途与施工计划安排，进而对预制构件进行科学合理的放置存储，提高预制构件的库存管理整体效能。

3.2 施工现场质量管理

3.2.1 施工仿真模拟

通过对装配式建筑工程进行解析可知，该类建筑工程的施工工艺复杂，且机械化施工程度非常高，要求进行严格的安全防护，才可保证装配式建筑工程的整体开发建设可行性与安全性。为此，在施工质量控制管理时，应当在工程建设前期，合理应用BIM 技术，对装配式建筑工程进行仿真模拟。通过仿真模拟工作的有序开展，能够对装配式建筑工程的施工方案与施工流程进行合理优化完善，以保证预制构件后续安装的整体效率与安全。在施工仿真模拟工作开展阶段，可基于装配式建筑工程的设计建造图纸，进行BIM 建筑模型的碰撞检查，及时发现施工中可能出现的隐患与问题，进而尽早采取针对性处理对策，保证后续建筑工程的整体建设质量与效率，提高装配式建筑工程开发的整体经济效益。

3.2.2 清单式质量控制

装配式建筑施工质量管理时，为提升质量管理水平，需合理应用BIM 技术，开展清单式质量管理控制。在控制工作开展阶段，基于质量控制检查对象，对施工构件或项目进行编号，并自动生成唯一的ID 识别码，在BIM模型的支持下，可对基本信息进行快速调用查看，提高质量管理控制的有效性与可行性。施工阶段进行质量控制管理时，工作人员应当收集建筑物的相关数据，如项目建设质量标准、工作分解结构资料包、工程建设进度计划等。为实现预期质量控制要求，则需要细化质量控制要点，如建筑项目本体的质量控制时，需基于项目设计文化、企业建设标准、验收技术规范等进行落实，而施工技术措施管理时，应当基于具体的施工工艺，参考企业的施工标准与验收规范进行控制，有效提高质量控制管理成效。

BIM 建筑模型建构完成后，可直观地了解建筑物的物理数据与功能特点。而在清单式质量管理控制时，为保证其工作开展的有效性与可行性，应当基于工作分解结构要求，对建筑本体与施工技术措施的质量要求进行分解，如契合装配式建筑工程具体项目的建设要求，对施工结构、施工工艺、施工流程进行详细界定，进而将建筑工程的整体质量控制工作，分解为具体的建筑预制构件施工质量哦内置，使得施工质量控制工作得到细化，保证施工质量控制的有效性。

在清单式质量控制工作开展阶段，将会生成大量的施工质量信息。通过BIM 建筑模型的支持，实现对施工质量信息的分析处理，以保证各个预制构件式施工质量与安全，有序推动施工建造进度，契合施工进度计划，保证装配式建筑工程整体开发建造的质量与安全，体现出BIM 技术支持下的清单式质量控制工作开展可行性。

在实际清单式质量管理控制工作开展阶段，应当基于装配式建筑工程施工现场的实际情况，对质量数据进行全面有效地收集整理，体现出质检员的工作效能，并在BIM 模型的支持下生成质量管理清单，即从建筑预制构件到施工工序应用过程中，详细标注每一个建筑预制构件的质量信息。在质量清单载明的构件ID 信息中，质检员能够清晰地了解，每一个建筑构件在BIM 建筑模型中的具体空间位置，并基于建筑构件的清单顺序，将建筑构件的质量信息及时录入清单表当中。与此同时，质检员应当对以下质量控制信息进行录入，如工序安排、环境温湿度、施工班组安排、施工设备、施工方法、工具仪器、设备编号等，为后续装配式建筑施工质量管控提供基本保障。

新时期装配式建筑基于BIM 技术建造时，为充分发挥出清单式质量管理工作效能，能当合理应用现代信息技术，提高质量数据信息采集的整体效率，进而在BIM技术的支持，快速建构相关的质量控制模块，如工程数据库模块、地理位置信息模块、质量控制清单模块。通过将对应的数据信息储存在特定的数据单元当中，并在局域网或移动终端设备的支持下，实现BIM 模型与施工现场的无缝衔接，有效提升质检员的工作开展质量与效果。如质检员进行施工质量控制时，可基于位置信息，向BIM 数据库发出数据请求，进而获得针对性的质量控制清单，辅助质检员对建筑构件、施工工序、质量验收标准进行准确掌握，保证施工现场质量控制的有效性与可行性。

质检员手持的智能终端设备采集质量控制管理信息，可基于局域网或无线通信技术支持，及时将相关数据信息进行上传，反馈到BIM 数据信息库当中，进而基于数据层视域，使得BIM 数据库得到更新，保证BIM 模型运行的整体稳定性，更加真实、客观的反馈装配式建筑工程的设计方案与施工现场情况。在后续施工现场质量控制工作开展阶段，应当基于清单式质量控制数据的量化分析，进而判断施工过程，是否处于统计控制状态中，及时对施工管理工作进行调整，确保施工现场始终处于可控状态，保证装配式建筑工程整体建设质量与安全。

4、工程案例

4.1 工程概况

本项目为某装配式建筑，建筑总面积1.24 万m，其中，地上1.12 万m、地下0.12 万m，建筑高度86m，地上28 层、地下2 层。建筑结构形式为框架—剪力墙结构，采取预制装配式技术整体成型方法。

4.2 基于BIM 技术构建装配式建筑模型

本项目利用Revit 软件对预制构件进行建模分析；完成建模分析与初步优化后，对装配式建筑结构、设备各专业不同预制构件进行模拟拼装，通过碰撞检查发现错误，并及时修改，落实深化设计工作；深化设计后，将模型上传至BIM 平台，构建装配式建筑整体模型。本项目充分考虑项目装修与建筑设备、结构有机结合，管线布置、设备结构安装均需一步到位，为此及时将BIM模型信息传入数据库内，包括：预制构件钢筋位置、整体结构预留孔洞位置、预制构件项目信息等，为后期建筑装修提供可靠参考。

4.3 基于BIM 技术的装配式建筑施工技术要点

4.3.1 场地模拟

本项目施工前为科学安排施工工序与人员，对施工场地进行模拟，通过施工场地三维扫描信息、临时设施方案、机械设备方案、建设项目BIM 模型等构建施工场地BIM 模型，直观查看现场塔吊位置、道路与设备布置情况等。对于不合理处及时优化，并再次对方案进行预演，主要模拟要点包括：第一，运输机械进出场路径，检查运输过程中是否存在碰撞点，并及时修改。第二，施工现场多台塔吊与堆场的协调工作，通过BIM 技术模拟构件吊装过程，检查起重臂碰撞点、分析起重臂碰撞原因，对塔吊或堆场位置进行调整，优化塔式起重机方案。第三，道路布置情况，检查机械进出场道路与施工道路可能存在矛盾点，并调整方案。

4.3.2 模拟施工

通过BIM 技术运用可对装配式建筑关键部位进行模拟施工，提前发现施工中存在的问题，如：管道碰撞、净高不足等，可利用BIM 三维模拟与现场实景效果对比示，通过模拟作业实现了对现场施工的有效指导，减少人为主观因素所致的错误施工，提高施工效率与质量。

4.3.3 施工组织计划

本项目利用BIM 技术完成场地情况、关键部位施工模拟后，利用Project 编制项目施工组织计划，并与BIM 技术结合模拟施工进度，通过实际进度对比分析，有效控制施工过程。具体要点如下：借助RFID 技术对构件运输状态实时监测，并及时安排人员实施进场验收，开展下一步构件吊装工作；构件吊装过程中，施工工序的合理搭接是关键所在，可将编制好的施工进度计划甘特图导入BIM 相关软件中，将构件工作集与施工计划关联，模拟施工方案，指导实际施工作业有序开展；结合构件生产管理与物联网监测系统，对比计划进度与实际进度，及时分析偏差及其产生原因，据此调整装配式构件生产及运输计划、现场拼装计划与模型数据，精确控制项目进度，保证项目按时竣工。

4.3.4 设备信息化管理

装配式建筑系统包括建筑结构系统、外部维护系统、设备与管线系统、内部安装系统。本项目装配式建筑施工过程中，BIM 三维模型中除了集成了配式建筑勘察设计信息、预制构件吊装位置等信息，还涵盖了建筑设备、设施的几何尺寸、空间位置、设备性能参数、品牌、厂家等信息。由此，通过BIM 技术实现了设备的信息化管理，有利于施工、运维人员掌握设备型号、维修历史等，有利于实现智能居住、节能环保运行管理。

结语：

综上所述，我国现代建筑行业发展中，装配式是一大重要方向，其代表着我国建筑正在走工业化、信息化之路。装配式建筑建造中，BIM 技术发挥越来越重要的作用，大幅度提高了预制构件在生产安装、不同专业之间协调配合等方面的工作效率及质量，同时通过可视化交底、智慧建造管理，实现了BIM 技术与装配式建筑施工的深度融合，更有利于推动装配行业的进步，从而真正打造优质项目。