装配式建筑工程施工中BIM技术的运用

刘子翔 孙 智 杨 陈

(湖南航天建筑工程有限公司，湖南 长沙 410000)

与普通建筑工程相比较，装配式建筑施工具备施工快速、环境污染程度低、经济性高等诸多优质特点，因此，装配式建筑受到广大民众的普遍欢迎和青睐，装配式建筑是由国外引进而来的一种建筑形式，我国装配式建筑尚处在发展初期，在具体施工和技术措施等方面难免有一些不足，因此对装配式建筑工程质量造成负面影响，而在装配式建筑项目施工中合理应用BIM技术，可借助该项技术的应用优势，为施工作业的顺利高效开展提高有效保障，所以，相关人员应深入开展BIM技术在装配式建筑施工中的应用研究。

1 我国装配式建筑发展情况

在我国建筑开发历史上，很长一段时间混凝土浇筑是大多数建筑项目所采用的建造方式，但事实上另一种装配式建筑方式已经在全球范围内得到了广泛应用，随着全球化进程的进步深入，各种先进技术开始在我国社会生产生活领域出现，装配式建筑作为当前建筑形式的重要组成部分，具备了工期短、建筑方式简单、经济性强等多种优势。相比较传统的混凝土建筑，装配式建筑已经越来越多的应用于我国建筑项目当中。相比较传统的混凝土建筑装配式建筑对相关技术的要求较高，所以在很长一段时间内受制于技术不足的影响，装配式建筑的发展速度和应用水平都较为缓慢。随着我国经济的快速发展，人民生活水平的提高，对于房屋建筑的数量和质量要求越来越高，同时劳动力日渐短缺与十四五建筑业碳中和任务，传统的混凝土建筑已经无法满足人们的购房需求与国家要求，加之我国科学技术水平的发展弥补了此前装配式建筑所提出的高标准高要求，所以装配式建筑近年来在我国建筑领域发展速度较快，同时也受到了购房者的关注，越来越多的建筑企业开始采用装配式建筑作为建筑产品的主要生产模式，装配式建筑的优势也逐渐得到了有效凸显。

2 BIM技术概述

BIM技术是最早由美国人提出的建筑管理模式，该模式通过建立建筑工程的三维模型，并将建筑物的各项信息和数据与三维模型进行有效关联，可以将建筑物结构内部装置通过可视化进行清晰的展示，除了能够将建筑物的相关技术参数进行清晰的展示之外，BIM技术还能够对建筑项目在施工过程中所涉及的各类材料施工工序信息进行有效的管理。BIM的概念起初只是一个形态较为单一的模型产品，其所能涵盖的建筑数据和信息也并不全面，然而随着计算机以及互联网技术的快速发展，在全球化的大背景下，信息技术的快速发展帮助BIM技术实现了更多的管理内容和项目支撑工具，在建筑领域通过对BIM技术的应用，颠覆性的改变了建筑行业传统的运营和管理模式，使得BIM技术成为了当前世界范围内应用最为广泛的建筑工程管理技术。

BIM技术在我国被称之为建筑信息模型技术，该技术能够将建筑项目所包含的各项内容进行数字化处理，在我国建筑领域中应用BIM技术最广泛的领域为工程项目的设计建造部分。通过BIM技术能够将建筑工程项目所包含的各类信息和数据全面的展示在三维模型中，通过BIM技术的共享传递功能，将建筑工程项目的所有信息进行清晰的展示，建筑项目的信息再通过BIM技术进行整合分析之后，能够帮助建筑工程在设计过程中提供重要的数据和信息支持，这使得在传统建筑工程项目设计过程中所出现的各类弊端也得到了积极有效的改善，不仅有效的提升了建筑工程设计的质量和效率，同时工程项目在资源分析、施工流程以及项目交付等三个重要环节进行有效的管理，极大的提高了施工效率，降低了施工流程，同时对于施工过程中可能产生的各类风险得到了有效的控制，因此BIM技术成为当前建筑行业中最重要的基础应用，是建筑技术领域研究项目最多最广泛的技术。

3 BIM技术的优势

3.1 建筑优势

建筑单位在开展建筑工程设计的过程中需要同与项目有关的各方进行积极有效的沟通和交流，并且需要通过某种方式对建筑工程的施工过程进行有效的管理和把控，从而保证工程施工的顺利开展。同时，还应当保证项目工程质量。建筑工程项目中需要建筑单位进行有效管理的内容常常包含如何有效保证工期能够依照合同约定的时间完成，其次需要建筑工程单位在施工过程中采取各种措施和手段来进行成本和安全风险控制。BIM技术的出现使得建筑工程管理逐渐简单清晰起来，通过三维模型的可视化效果能够增加建筑工程的实时状态，进行有效反应，同时可以利用BIM技术的方案定制工具，将不断完善的施工方案进行有效的传达，以此提升建筑工程的施工效率。

3.2 设计优势

在开展装配式建筑施工之前，首先要制定相应的设计方案，通过BIM技术的三维模拟优势依据数据信息或实物信息来开展三维模型的模拟过程，并以此为基础生成建筑设计方案，同时通过对三维模型的调整，来将建筑物或建筑物部分内容放置在不同的场景中，通过多个角度的不断模拟找到最佳的施工方案。通过BIM技术的三维模拟可视化操作能够对建筑工程设计方案中的缺陷进行查找，高效的数据处理能力能够帮助建筑工程对建筑各方面的功能需求进行调整，使得装配式建筑的设计方案具备更高的可行性。

3.3 构件优势

装配式建设的核心内容是如何提升构建的精细化水平，因为装配式建筑其本质上是将完整的建筑体系进行有效的分割，通过对分割的构件进行预制生产，最后进行组装，完成装配式建筑施工的整体流程，因此要保证构件与构件之间进行连接时所产生的差异足够小，才能保证建筑结构的完整性和稳定性。通过BIM技术能够使得构件之间的精确程度达到最高水平，这也是BIM技术的信息处理优势所在，通过对各个构件所具备的尺寸来进行数据统一，然后将构建的设计方案交给构件生产商开展预制构件的生产，不仅降低了生产成本，同时也能够保证构件尺寸的精细化程度。

3.4 施工优势

在进行构件组装的过程中，可以通过BIM技术来对施工现场的数据信息进行模拟，通过对所有部件进行有效的监控和配置调整，降低装配式构件出现数量错误的情况，对于装配式建筑所包含的每一个构件和信息都能够通过BIM技术进行查找，这使得装配式建筑的每一个构件都具备自身的结构信息和位置信息，这有效的降低了装备过程中可能出现的错误，极大的提升了装配效率和装配成功率。

4 装配式建筑工程施工过程中BIM技术的应用案例

某建筑项目室外场地绝对标高4.5m，5号楼±0.000相当于绝对标高4.8m；5号楼实际建筑高度超过了22m，为了提升施工效果，采用BIM技术进行模型搭建与分析。

4.1 构件应用

预制结构的构建生产是装配式建筑工程整体质量水平的反应，也是装配式建筑工程最重要的流程，通过BIM技术能够保证工程所需要的各类装配式建筑构件生产过程符合施工设计标准，其核心工作流程为通过BIM技术所具备的信息数据收集和处理技术，对工程信息进行有效的收集和汇总，并通过后续的参数化处理流程来组成有效的构件设计方案，通过BIM技术中包含的模拟工具对构件进行检验，降低图纸和构件实物的差异，通过BIM技术能够高效快速的修改设计内容，使得构件的标准化程度更高、更准确。在生产构件的过程中，BIM技术能够降低实物和图纸的误差，BIM设计内容能够高效的分享至生产商，生产商拿到标准参数后便能够在生产过程中提高构件的精确度，最终提高整个工程的完成效率，并且，利用PKPM-PC软件手动修改预案构件的尺寸，对建立墙预制构件的起点与长度进行参数设置，尽量减少构件的重量，使其能够满足吊装的重量要求。图1为该项目中楼板构件的模型图。

图1 楼板BIM模型图

4.2 工程施工

BIM技术还能对工程施工过程中产生的各类数据进行有效的归集和存储，这使得技术人员能够通过BIM技术掌握施工过程中的流程和资源分配工作，通过制定有效的施工计划，使得工程项目能够不断的延伸。

4.2.1 基于BIM的安全管理

因为涉及众多的装配式构件，所以装配式建筑工程需要更加高效的工序管理流程，有效避免在装配式建筑施工过程中出现混乱的局面，装配式建筑施工能够按照清晰的施工流程开展工作。同时能够通过监测手段来对工程施工进行监控，通过内建的应急机制，保证在施工过程中如出现突发事件，就能够第一时间按照预案来控制风险，提高了施工过程的安全水平。

4.2.2 基于BIM的生产进度管理

生产装配式构件通常会涉及到预埋预留件的安装配置、模具的使用、混凝土的配置和浇筑等多个流程，装配式构件生产的过程中，要通过指派专业人员对生产过程中的重要内容进行记录和分析，并通过对构件生产流程的追踪和记录来对应用进度进行清晰的掌握。

具体的执行过程中，专业人员通过RFID设备来对标签开展扫描工作，此时通过扫描各个不同构件，能够将其对应的状态反馈到管理平台，平台会显示出构件所包含的丰富信息。开展构件施工前，施工方会通过BIM平台进行吊装计划的制定工作，并且通过BIM平台将吊装计划共享给参与安装的工作人员，这能够有效的提升施工现场的施工效率，避免出现构件积压的问题。BIM同样还应用于构件的生产模拟过程，通过将所有的构件生产流程纳入BIM的管理范畴内，可以实现通过对构件的信息共享来提升管理水平，这些信息涵盖了构件生产过程中的尺寸、生产节奏甚至预埋件的位置和大小等具体信息。通过对生产过程中收集的相关数据来进行生产过程的模拟，并以此调整生产效率。BIM模型技术能够有效的对某些构件进行分析，并在此基础上对生产方案进行分析和调整。

4.2.3 基于BIM的施工进度管理

在具体的装配过程中，工作人员能够通过对构件生产的相关信息进行收集，例如构件装配、运输、完成等时间周期进行管理，具体到在安装过程中提供构件的状态信息搜索和查找功能，同时也能够实现与指定责任人相关的追溯机制。通过BIM软件的4D模型制定能够将建筑内部的照明系统以及插座的线路铺设工序进行充分模拟，使得铺设过程更加科学合理。传统的施工过程中，因为不能对施工现场的设备线路进行清晰的模拟，所以缺乏对施工现场流程进行有效的管理。同时还能够通过其他辅助软件所包含的测量和漫游功能来测量净空高度，使得对施工现场的管线安装进行可能性分析和判断，这可以有效避免因为测量失误带来的误差导致施工进度受到影响。同时，在Navisworks进度模拟中检查进度计划，可以发现施工中潜在的问题，指导现场施工人员做好准备和预案。图2为该项目5号楼一层结构柱现浇的模拟效果。

图2 结构柱现浇模拟效果图

本项目采用BIM技术进行构件深化设计及施工管理，整体项目节约资金81 236元，成本控制效力更高，项目经济效益更好。

5 结 语

由于装配式建筑具有经济环保等特点，与我国节能环保和高质量发展战略不谋而合，因此多家相关部门对装配式建筑给予了大力推广，从而实现了装配式建筑在我国的快速发展，BIM技术作为一种专用于建筑领域的现代化高新技术，将其科学性的应用于装配式建筑项目施工，有利于保证施工的顺利推进和工程质量的可靠性，所以，笔者呼吁相关人员对BIM技术在装配式建筑施工中的应用进行深入且广泛的研究探讨。