BIM技术在新型装配式绿色建筑中的应用

高 磊

新型装配式绿色建筑改变了传统建筑繁琐的生产方式，缩短了施工工期，而且避免了大量建筑垃圾、建筑噪音等环境污染问题。最主要的是，装配式建筑构件采用了批量生产的模式，能够保证质量，有效控制成本，解决目前建筑生产中面临的各种难题，是备受建筑行业推崇的一种新兴建筑方式。但是由于新型装配式技术发展时间短，设计、生产、装配等施工程序出现分离现象，导致无法保证新型装配式技术的施工质量，因此需要配合建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术，实现装配式建筑各个环节的有效衔接，为更好地控制施工质量、避免施工问题的发生创造有利条件。

1 新型装配式绿色建筑和BIM技术概述

1.1 新型装配式绿色建筑概述

随着城市化进程加快，人们对建筑的需求越来越高，提高建筑效率、创新建筑生产模式是当前建筑行业需要考虑的现实问题。在传统建筑模式弊端日益明显的情况下，如何实现节能降耗、减少环境污染显得尤为重要。新型装配式建筑无需在现场浇筑施工，只需装配组合预制构件即可，不仅简化了施工过程，减少了噪声污染，还能避免出现大量的施工垃圾，具有环保、经济的属性。

装配式建筑是指提前制作建筑工程建设所需的部件，采用现场安装的方式完成建筑系统构造的建筑体系。由于预制构件采用机械加工的方式，加工精度较高，能够更快地筛选出劣质品，因此能够保证构件质量，满足施工要求。从性能上来看，装配式混凝土结构是根据建筑需求设计的一种稳定、可靠的结构形式，与建筑整体衔接良好，能够起到支撑、稳固的作用，保证建筑的各项功能。相较于传统施工作业，装配式建筑不用参与浇筑、支模、养护等施工程序，施工更加简单，而且现场施工多为机械吊装，不需要太多施工人员，减少了用工量，降低了用工成本。

1.2 BIM 技术概述

BIM 技术是一种综合多种建筑信息的模型，在该模型下集合了所有相关的建筑模型，形成了一个建筑信息数据库。通过数据库构建建筑模型，利用模拟方式进行建筑分析，可以发现建设中存在的问题，对建筑各方面进行优化，确保建筑建设符合应用需求。建筑工程建设日益复杂，BIM 技术的应用不断普及，其应用特点主要体现在以下几个方面。

第一，可以模拟建筑结构，形成可视化的建筑体系。BIM 技术可以将所搜集的信息转化为建筑模型，展示建筑结构的空间情况，揭示空间结构各个部分之间的关系，具有直观性的特点。

第二，具有综合性、协调性、统一性的特点。综合性是指BIM 技术可以将所有建筑部门的工作囊括到该体系中，如设计部门、施工部门、采购部门等；协调性是指各个部门之间根据BIM 系统中提供的信息可以更新本部门工作，保证和其他部门相辅相成；统一性是指在BIM 模型下能够及时发现问题，根据存在的问题实现统一管理，保证建筑工程顺利进行。

第三，具有模拟功能。在设计中，模拟建筑施工过程可以达到提高设计水平的目的；另外，通过施工模拟可以明确施工工序和施工内容，保证施工质量。

第四，能够达到不断优化建筑工程的目的。建筑工程是一个复杂的施工体系，在整个建设程序中，由于受多方面因素的影响，容易发生施工变更。通过BIM技术能够实现建筑工程优化，为科学施工提供信息保证和方案支持。

1.3 BIM 技术在新型装配式绿色建筑中的创新应用

绿色建筑理念符合时代发展趋势，得到了人们的广泛认可。新型装配式绿色建筑是建筑行业中新型的建造方式，随着技术的不断发展，其优势越来越明显，并不断应用于建筑建设中。但是，新型装配式建筑中各个工序关联并不紧密，出现生产与装配施工之间协调不畅的问题，无法保证建筑质量，采用BIM 技术可以解决这一问题。

首先，BIM 技术通过构建一个综合的建筑体系，将预制构件设计、材料选购、生产以及装配等环节的信息综合在一起，实现智能化、信息化管理，为减少新型装配式绿色建筑的施工问题，实现环保性能以及建筑效益最大化提供了保障。其次，BIM 技术的创新应用还表现在可以连接预制设备，实现自动化管理，减少预制构件的生产问题，能通过扫描的方式实现出厂检验，对保证预制构件生产质量具有重要作用。最后，BIM 技术有助于新型装配式建筑实现绿色施工，在具体施工中通过运用BIM 技术可以实现多种建筑信息的有机整合，整改所涉及的环境问题，并设计出相应的解决方案，对减少环境污染、实现节能减排具有重要意义。

2 BIM 技术在新型装配式绿色建筑应用中存在的问题

2.1 缺乏健全的技术标准

在装配式绿色建筑的应用过程中，只有做到BIM 施工方案和具体施工相统一，才能达到较好的建筑效果。但是，在施工中由于缺乏健全的技术标准，导致无法保证施工质量。例如，由于施工标准不健全，一些施工程序缺少技术标准依据，即使按照BIM 技术所提供的方案进行施工，遵循了绿色施工原则，还是无法保证施工质量[1]。

2.2 相关法律法规有待完善

利用BIM 技术所形成的绿色装配式建筑结构模型符合新时代建筑特点，能够达到节能、降低环境污染的效果，具有一定的科学性。但是，从目前我国建筑企业的发展来看，装配式绿色建筑施工缺乏法律保障，一些施工程序无法实现，具体表现在以下两个方面。第一，相关的施工验收程序缺少法律依据。绿色装配式施工需要进行相关的配套设施建设，建筑结构需要按照绿色装配施工标准进行，由于缺乏法律依据，导致建筑施工质量不符合要求。第二，应用BIM 技术的装配式施工缺乏法律保障。和传统施工相比，BIM 装配式施工缺乏法律保障，施工处罚、施工规范等都缺乏法律依据，致使一些不法分子钻法律空子，无法保证装配式绿色建筑的施工质量。

2.3 管理方面缺乏协调统一

装配式绿色建筑体系是多个建筑部门共同参与的施工体系，需要多方共同合作完成。但是，在具体工作中仍然存在工作衔接不当、重复工作等不良现象，导致BIM 技术无法有效应用到装配式绿色建筑工程中。例如，设计部门和生产部门协调不当，导致所生产的预制构件无法满足工程需要，增加了施工成本，影响了工程效益。又如，设计部门和施工部门缺乏协作，导致施工部门装配工作不符合设计要求，无法保证施工质量。此外，装配式绿色建筑施工管理具有综合性的特点，在具体施工中需要根据不同的施工工序安排施工人员，并做好施工技术培训工作。但是，由于施工管理部门管理不科学，导致施工人员不具备BIM 技术的应用能力，很难实现BIM 技术在装配式绿色建筑工程中的有效运用。

2.4 缺少专业施工人员

我国新型装配式绿色建筑的发展年限较短，一些工作人员并不能熟练掌握该建筑形式的施工技术。此外，绿色建筑中运用的一些新型技术难度系数较高，普通施工人员难以达到相应的施工要求。而招聘专业的技术人员会增加施工成本，建筑企业往往选择以普通人员代替，导致施工技术水平无法满足。同时，建筑企业对施工人员缺乏专项培训，或培训内容陈旧，不符合装配式绿色建筑要求，人员经过培训后也无法充分运用BIM 技术展开施工，导致新型装配式绿色建筑体系难以落实[2]。

3 BIM 技术在新型装配式绿色建筑中的应用

3.1 在预制构件设计中的应用

在新型装配式绿色建筑中，建筑设计以及构件生产是非常重要的环节，关系着整体施工质量。在这两个环节中运用BIM 技术可以保证设计水平，提高生产质量，其具体应用主要表现在以下两个方面。

第一，采用BIM 技术实现可视化设计。相比传统的二维设计，可视化设计可以体现涉及的所有建筑信息，更容易发现设计中存在的问题，保证设计科学合理。另外，鉴于新型装配式建筑工程生产程序之间的衔接性，在施工阶段，各部门人员可以运用BIM 技术提出相应的施工建议，从而为装配式建筑设计提供更多参考，为建筑设计的质量保证提供更多信息支持。

第二，可以实现协同设计。新型装配式绿色建筑设计中包含了机电、建筑、结构以及施工程序等多方面的设计，传统设计需要将这些信息综合在一起，通过整合、梳理、商讨制订出较为全面的设计方案。使用BIM 技术可以实现所有模型的汇总，只要所有参与人员使用该模型进行设计，均可以实现数据同步，对不同专业进行设计自查、修正、优化具有重要的作用。此外，在BIM 技术应用中可以根据不同的建筑需求搭建应用平台，打造多方建筑部门共同参与的建筑应用软件，保证信息的全面性，充分发挥BIM 技术的应用价值[3]。

3.2 在预制构件生产中的应用

除了设计阶段，BIM 技术在预制构件生产中也得到了充分应用，主要包括以下几个方面。

第一，BIM 技术可以为构件生产提供详细的生产信息。BIM 技术能够实现信息共享，预制构件的生产可以通过BIM 技术提供的构件生产参数进行，如构件长度、厚度、尺寸、材料等，减少生产失误，保证生产质量。

第二，可以同步生产信息。在新型装配式绿色建筑中需要科学把握施工环节，控制好施工时间，其中预制构件生产属于重要环节，耗时较长。运用BIM 技术可以将构件生产信息上传至建筑信息模型，能够更好地安排施工时间，做好施工规划，保证构件生产数量满足施工需求，从而减少构件不足或者构件生产超额的现象。

第三，可以实现生产和设计同步，将BIM 技术和射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）有 机结合在一起，确保构件的生产和设计相匹配，避免生产成本增加。

第四，运用BIM 技术实现自动化生产。结合BIM 技术所提供的生产标准，运用计算机辅助制造技术（Computer Aided Manufacturing，CAM）构建信息化生产系统，实现计算机设备和生产设备的有效衔接。

运用计算机技术将BIM 信息传递到生产系统中，实现自动化生产，不仅可以降低传统生产中的失误率，而且能提高生产效率，实现设计和生产、生产和装配施工等多个环节的协调统一，为更好地控制施工工期，实现施工效益最大化创造了有利条件[4]。

3.3 在管理工作中的应用

新型装配式绿色建筑中所涉及的工程内容较多，且不同工程内容中又包含不同的施工工序，因此可以应用BIM 技术做好各个施工内容、施工环节的协调，确保装配式绿色建筑工程顺利进行。

首先，为了减少施工过程中出现失误，保证科学施工，可以运用BIM 技术来模拟施工。通过施工模拟，设计人员可以更好地设计施工程序，发现当前施工设计中存在的问题；施工人员还可以通过施工模拟来明确施工重点，制订科学的施工计划。此外，对于现有施工模型的更改均可以实现信息同步，形成新的设计、施工、管理方案，无需通知各个部门进行修改，保证了建筑信息共享的时效性。

其次，可以运用BIM 技术管理施工现场。在装配式建筑施工中，由于预制构件需要现场组装，占用大量空间，导致施工材料堆积，无法保证安全、绿色施工。运用BIM 技术可以协调施工资源以及施工设备入场时间，做好施工区域划分，保证充分利用施工空间，减少施工安全隐患的发生。

最后，可以做好人员安排。运用BIM技术进行装配式绿色建筑施工，可以更好地查看施工体量及所需的专业技术人员，科学组织人员，避免安排不合理影响施工[5]。

3.4 在施工阶段的应用

第一，在新型装配式绿色建筑施工中，需要做好技术交底工作，为施工人员出具图纸。运用BIM 技术可以打印出不同文件格式的图纸，施工人员根据图纸能够明确施工内容、施工步骤和技术要点。

第二，运用BIM 技术可以模拟装配施工。预制构件如何组装、如何施工都可以通过三维模型进行模拟，通过模拟系统认识装配构件，更好地了解建筑场地和空间结构，为装配施工的顺利展开提供技术准备。

第三，运用BIM 技术可以进行碰撞检查。在装配式绿色建筑施工中，管线之间、钢筋之间的衔接是否紧密，建筑结构的稳定性能否得到保证，均可以运用BIM 技术进行模拟，并通过模拟优化衔接部位。

第四，将施工信息载入BIM 技术中可以实现施工工序的有机整合，处理好构件装配、吊装等施工环节，实现对施工质量和施工效率的控制。

4 结论

新型装配式绿色建筑符合社会发展趋势，是建筑企业突破发展瓶颈的有效手段。由于其施工体系复杂，包含内容较多，因此需要多个建筑部门配合才能完成。另外，由于缺乏健全的施工标准和完善的法律支撑，需要运用BIM 技术构建科学的装配式绿色建筑施工体系，整合多方建筑信息，实现各个部门之间的有效衔接，为减少施工资源浪费，实现施工效益最大化提供有利条件。