装配式建筑全过程管理及BIM技术的应用

龚勋

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 引言

为了适应现代建筑的发展需求，装配式建筑也因此发展起来，对装配式建筑占新建建筑的比例，我国住房和城乡建设部在《建筑产业现代化发展纲要》中做出了具体规定，在2020 年占比为20%以上，直到2025年，占比将在50%以上[1-2]。在如今大数据背景下，现代建筑行业对于建筑速度和建筑质量提出了更高的要求，传统技术已经无法适应现代建筑的行业的发展，BIM 技术不但可以有效提高装配式建筑的建筑效率，而且可以在装配式建筑全过程管理中发挥出有效的监督作用，同时也大幅度提高了建筑行业的信息化管理水平，因此被广泛应用[3]。

2 BIM技术

2.1 BIM技术的概念

BIM 技术是依托三维数技术，集成建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，同时该技术也是对工程项目设施实体和功能特性的一种数字化表达[4]。一个完善的信息模型可以将建筑项目不同阶段的数据、资源和过程进行连接，同时也能完整地对工程对象进行描述。BIM 有单一工程数据源，不但可以有效解决异构工程中的全局共享和一致性问题，还可以实现建设项目生命周期中动态工程的信息管理、创建以及共享。此外，BIM技术还可实现建筑工程的集成管理，有效提高建筑效率，降低风险[5]。

2.2 BIM技术的特点

BIM技术具有模型信息完备性、模型信息关联、模型信息一致性的特点。BIM技术参数化的信息不但有利于对模型信息进行修改，而且有利于保持模型的完整性，通过利用其三维可视化和仿真性特性可以对工程项目进行直观研究；优化性、可出图性以及信息完备性不但有利于建筑方案优选，而且有利于为建筑施工提供全面指导。通过利用Revit 等BIM 建模软件进行三维工程模型的建立，建立出来的精细模型可以在不同项目阶段中应用；利用BIM5D可以在软件中集合不同专业的模型，而且还可以对建筑施工进度进行模拟；多个专业模型进行碰撞检测，可及时发现在建筑设计中存在的问题[6]。

在装配式建筑的设计阶段，可以利用Affinity等软件进行方案设计和利用Revit、PKPM 等软件进行设计深化；在装配式建筑的施工阶段，可以利用BIM5D 和Hibim 等软件机械能施工管理和造价管理；在装配式建筑的运维阶段，可以使用ArehiFM软件进行运维管理[7]。通过BIM 技术还可以实现工程项目信息的及时分享与传递，对可能发生的问题进行实时调控，同时还可实现调整方案下的成果可视化，实现设计单位、施工方以及业主的协同管理。

3 装配式建筑

3.1 装配式建筑的概念

和传统的现浇钢筋混凝土建筑不同，装配式建筑的构件是可以直接在工厂进行预制的，构件制作好后再运输到使用现场进行吊装拼接。建筑装修一体化不但可以同步开展主体阶段和装修阶段，还可以使设计过程更加规范，构件更加标准，同时还能提高生产效率和降低建筑成本[8]。

3.2 装配式建筑的特点

装配式建筑可以根据业主需求进行房间分割，开间进深更自由；装配式建筑对房间进行分割设计使用的是轻质隔墙，充分实现了空间的有效自由。在工厂进行装配式建筑的构件预时，可以直接进行墙体保温层的添加，不但确保了房间的保温性能，而且还增强房间的隔音效果，充分满足业主的需求；在进行装配式建筑的构件制造时还可以使用不燃或者不易燃材料，保证建筑的防火性；轻质的装配式材料使连接更加方便，同时也提高了抗震效果[9]。

现浇式建筑施工流程：先进行工程投标，在投标成功后进行基础施工，基础施工完成之后再进行主体施工，主体施工完毕后在进行装修施工，竣工后再进行验收，这样不但建筑施工工期长，而且需要耗费很多劳动力，再加上管理复杂，增加了建筑成本，工程质量也很难保证[10]。而装配式建筑可以有效缩短工期、提高施工效率、降低建筑成本，通过机械化吊装拼接施工，不但确保了施工的安全，也保证了施工质量，对项目质量管理和安全管理具有积极意义。

4 BIM 在装配式建筑全过程管理中的应用

4.1 设计阶段

在装配式建筑的设计阶段，有效管理和降低建筑成本是非常重要的。在项目的全生命周期，成本曲线是呈现出下行状态的，这表示在项目前期设计阶段必须要对成本进行控制。装配式建筑设计工作人员可以利用Revit 软件进行装配式建筑的BIM 模型的建立，集合更多的专业化信息，通过三维可视化状态进行碰撞检测，可以及时发现设计中存在的问题，并及时将问题向相关设计人员进行反馈，不但可以减少工作失误，而且可以有效提高工作效率。BIM的多方协调联动性可以高效便捷地对模型进行修改，有利于设计效率的提高；在进行工程施工前先分析、模拟安装和优化建筑项目，及时发现其中存在的问题并对问题进行解决，最后使用最佳设计方案对施工进行指导，可实现预制构件模型的优化，提高设计效率和设计质量，有效降低设计成本[11]。

4.2 施工阶段

使用集成信息平台BIM5D，将物料采购、资金配合、施工进度检测、施工方案模拟、技术交底等方面进行集中管控是装配式项目施工阶段应用BIM技术的体现[12]，可以降低施工成本，而且有利于对施工进度和质量进行优化。

4.2.1 工厂生产阶段

在装配式建筑成本的管控中，材料费用是建筑造价最大的影响因素，这也表示在最终成本的控制中，加强对生产环节中材料成本的管控是非常重要的。在装配式建筑的施工阶段利用3D+时间+成本生成的BIM5D 模型，不但可以虚拟施工过程，而且可以对施工进度进行直观查看。在进行建筑构件生产时，工厂工作人员可以在Revit软件获取构件相关信息，并根据获取的模型信息规范生产构件，可以防止因为尺寸错位导致材料成本浪费的问题。

4.2.2 施工现场安装阶段

利用BIM技术可以进行可视化三维场地布置和对各个不同区域进行合理安排和划分，为施工现场的布置提供有效信息。利用BIM5D 软件导出虚拟施工动画可以实现三维技术交底，可以将施工难度降低，便于施工人员对图纸进行理解。施工组织和BIM5D 信息集成平台的有效结合可以将物料进出场时间和顺序导出，从而保证施工效率和施工进度。

4.3 运维阶段

使用预埋传感器在项目后期的运营维护中对安全参数进行实时动态监测，并将信息反馈到BIM 软件中，对建筑的耐久力和承载力进行分析，对可能出现的问题进行预防，避免了不必要的支出，确保装配建筑的质量。利用三维视图可更快速地找出问题源头并跟踪到具体构件，从而对设备进行及时维护。

4.4 基于BIM的装配式建筑建造系统

4.4.1 BIM集成管理系统总体框架

首先应对装配式建筑过程及施工现场管理结构全面了解，同时，应具备信息化建设功能。为了提高装配式建筑工程建设效果，应将所有施工环节进行分类。项目施工设计阶段根据设计方案对所需部件进行加工，通过专业物流系统将其运输至施工现场，参照图纸在施工区域进行拼装。施工质量管理是装配式建筑的前提保障。在工程建设过程中应借助BIM技术提高信息传输速率和存储能力。

4.4.2 关键系统设计

关键系统主要有四个模块。首先是设计计算模块，以BIM 模型搭建为基础，对碰撞设计进行构建。由于BIM 运行程序与多个终端设备相连，可实现跨专业实时协作，模型可展示建筑工程全部参数，并显示拼装过程中的专业冲突和受力模型进行校对，实现多专业协同设计。其次，加工预制模块是各单元结构的组成部分，同时对部件的工厂量化进行前期统筹。对设计计算模块所需要的部件材料、数量等进行精细化生产，确保构件符合装配式建筑施工要求。再次，运输保障模块是构件厂商和施工现场的中间环节，对建筑建造所需的拼装部件和仓储运输信息实现远程管理，拼装部件应张贴二维码或者植入ID芯片，在运输、分类过程中读取信息码，提高构件储运信息化要求。最后是施工管理模块，这是建筑施工管理的终端，对前期各环节进行连接，同时采集施工现场信息采集，确保构件拼装的质量。

4.4.3 支持系统设计

该系统设计是服务于关键系统，确保数据传输和存储的效率。其中，数据存储系统功能包括信息存储、应用和控制，确保不同专业数据在平台实现共享，确保数据口径一致。网络传输是在开放的通信网络条件下，确保总体框架通信系统的集成性和交互性，打破地域壁垒，实现数据信息共享，确保网络管理系统平台满足装配式建筑施工管理的需要。

5 结语

目前，装配式建筑正蓬勃发展，对装配式建筑进行深入研究可以加快建筑行业发展进步的步伐，在装配式建筑发展过程中，重视BIM 技术在其中的应用，可以对装配式建筑进行客观分析。在装配式建筑全过程管理中应用BIM 技术，不但可以促进装配式建筑的信息化发展，而且还有利于现场精细化管理的实现，因此，应该重视BIM技术在装配式建筑全过程管理中的应用研究，充分发挥BIM 技术在其中的作用和价值。