装配式建筑工程施工过程中BIM技术应用实践

2023-01-07李成顺

散装水泥 2022年2期

李成顺

（平原县职业中等专业学校，山东德州 253100）

1 引言

随着建筑行业不断向绿色建筑发展，装配式建筑已经成为行业内的焦点。与传统的建筑模式有所不同，装配式建筑中加入了很多预制材料，工厂把预制材料加工好，然后，将其运送到施工现场进行装配。这种建筑形式既能节省人力及费用，又具有可持续发展性，已成为新时代建筑工程施工的首选方式。许多知名建筑企业在工程项目中运用装配式建筑，并且取得了比较可观的收益，为装配式建筑进入市场起到了引领的作用。

2 装配式建筑工程概述

装配式建筑在设计建筑阶段对建筑的结构构件进行选择预制，并规定了结构构件的装配工艺。然后，在个体建筑施工阶段进行构件的组装及装配施工。通过装配式的施工方式，提高了整体建筑施工效率。装配式建筑构件是由工厂生产完成的，可以快速实现保温、隔热、装修一体化设计和施工，保温隔热板及装饰面可随预制构件在工厂生产完成，达到保温隔热、确保装修质量水平的效果，进一步加快项目整体的施工进程，有效减少施工中产生废料，减少对环境的污染，最终达到节能减排的目的。总之，装配式建筑体现了工业产品社会化生产的理念，准确地说，从设计阶段到施工阶段都是各个专业相互协调配合完成的，一般需要设计、生产运输、安装等行业人力、物力协同配合，这样才能顺利完成装配式建筑的建造。

3 BIM技术优势

BIM技术在我国当前建筑行业迅速发展的过程中得到了广泛的应用，就装配式建筑工程施工而言，其可以体现可视化、协调性及模拟性等优势。

3.1 可视化

装配式建筑工程建设施工在我国的应用时间并不长，很多施工单位都没有研发和利用新的技术形式，导致工程项目建设受到了较大的制约。BIM技术的可视化特征可以将装配式建筑工程建设的平面图纸转化为三维图纸，以立体事物的形式呈现出工程建设施工的要点内容，便于设计人员和施工人员观察。装配式建筑施工需要利用多种类型的构件，存在较大的施工难度。技术人员可以利用BIM技术展现不同构件之间的互动关系，从而凸显可视化特性。

3.2 协调性

一个完整的装配式建筑工程项目在建设施工过程中需要以各个分项目之间的有效配合作为基础，其中涉及较多协调与合作关系。在具体操作时，需要对各个主体之间进行协调，从而提高装配式工程建设施工综合质量。BIM技术的应用可以让技术人员和管理人员掌握建筑工程建设施工的数据信息，明确分析其中的矛盾冲突，对各部分工作内容进行有效协调，从而减轻技术人员压力。

3.3 模拟性

模拟性是BIM技术最显著的特征，也是与其他技术形式之间最主要的区别。BIM技术可以帮助技术人员构建立体化模型，其不仅可以建立3D模型，还可以构建4D模拟系统，掌握项目建设施工的进度和成本情况。施工单位可以组织技术人员和管理人员利用BIM技术进行现场布置，在落实项目建设施工具体操作之前，结合其中的安全隐患和质量隐患进行综合分析，加强信息之间的整合。在模拟现场施工时，还可以利用不同的参数值完成建模工作，一旦发现模型与现场施工情况不符，可以直接调整相应的参数，完善建筑工程生命周期。

3.4 信息完备性及一体化

信息完备性是指BIM技术对建筑工程进行分析和处理的过程中对描述内容以及信息整合进行更加专业化和系统化的实施。参数性指BIM技术在进行参数化建模的过程中对各种参数和数值进行建模，BIM技术中的图纸是通过各种构件形成的，所以，通过修改参数就能够反映出不同构件的信息。一体化指BIM技术能运用到建筑工程的整体建筑环节中，并且对建筑工程的全过程进行系统指导。

4 装配式建筑工程施工过程中BIM技术的应用

4.1 设计阶段

很多建筑施工单位都存在过于注重施工阶段的工作而忽视设计阶段工作内容的现象，导致设计阶段各项工作效果难以得到有效控制。利用BIM技术，可以在设计阶段体现技术实效性。

4.1.1 图纸绘制

设计人员的职责就是根据工程建设施工标准和要求设计施工图纸，让施工人员在建设施工中以其作为基础依据。在图纸绘制环节，利用BIM技术可以组建完整的BIM模型，根据设计标准和模型掌握装配式建筑施工的实际要求。同时，还需要分析结构类型和材质参数等，提高图纸绘制的合理性。BIM技术的应用可以让设计人员最大程度地掌握施工中的有关数据信息，从而提高整体设计水平，避免在绘制图纸的过程中出错。

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4.1.2 协同设计与碰撞检查

BIM技术可以实现各项参数的有效管理，在我国当前信息化技术不断发展的过程中，很多建筑施工单位都创建了工程项目建设施工信息交互平台，从而实现不同设计模型之间的交互与合并。尤其是装配式建筑施工中需要利用多种管线，很容易产生碰撞问题，影响后期建设施工效果。BIM技术的实施可以通过BIM碰撞软件分析系统全面分析建设模型，让设计人员和施工人员掌握各类管线的走向，确保后续施工质量和安全管理实效性。

4.1.3 优化整体设计方案

在一般情况下，设计人员会设计几种工程设计方案，结合具体施工情况选择最优方案。在设计阶段需要考虑的因素较多，尤其是我国装配式建筑工程还在不断创新发展中，设计人员要满足更高的要求，落实方案设计和规划工作。其在完成方案设计工作之后可以利用BIM技术检查重点部位的连接情况，找到潜在的误差；还可以建立标准化和可视化模型，对细节内容进行完善，直接找到潜在漏洞，促使工程建设施工方案优化调整。

4.2 前期准备工作中的应用

设计环节已经构建出BIM模型，所以，构件加工工厂可以利用已经构建的设计模型和现有设计图纸对设计图进行细化分解，通过对设计图的分解，进而了解各构件的具体形状和尺寸，不但有助于提升构件的生产速度，还能规避材料浪费。施工准备阶段，在相同的BIM平台上对各个专业的施工过程开展有效的模拟实验，利用模拟实验明晰施工过程中的重点和难点工序，预测各项基础设施的具体安装位置，如安装设备管线或施工设备等，以确保施工活动有序开展，防止施工环节出现过多问题，影响施工进度和质量。同时，针对拼装过程开展有效的模拟实验，最大限度还原实际施工环境和流程，一方面，有利于发挥人员和各项施工设备最大价值；另一方面，能规避重复施工或返工等情况发生，节省不必要的成本支出，还能减少施工环节产生的噪声和环境污染，满足绿色施工的基本要求。

4.3 制造阶段

构件制造是装配式建筑工程建设施工的核心，其与传统建筑工程建设存在较大差异。施工单位需要在组织施工人员落实现场施工操作之前检查构件的制造情况，所以，需要在其生产制造阶段合理利用BIM技术，提高构件质量。很多厂家在制造构件时，对于装配式建筑生产过程的了解程度不足，导致构件的尺寸、大小和规格等达不到设计要求，从而出现质量问题，不利于工程项目建设施工作业的开展。利用BIM技术可以将技术与构件生产相互结合，厂家可以根据信息平台掌握构件生产要素，通过分析具体的数据信息了解构件生产的要求，还可以把握构件生产进度。在完成构件生产制造工作之后，将有关信息上传到信息平台，并且能够予以展示，让设计人员根据构件生产情况制定适当的施工方案，对于提高工程建设施工质量管理效果有很大的帮助。在制造构件的过程中，还需要注意构件运输问题。厂家在完成构件生产制造任务之后，需要对构件在运输当中可能产生的问题进行分析，制定合理的运输路线，确保有关工作顺利开展。在运输构件时，可以在车辆当中安装芯片，结合BIM技术对运输车辆进行定位，收集相关的信息，帮助厂家选择更加合理的路线和运输工具，确保装配式建筑工程的预制构件在运输过程中的平稳性和安全性。

4.4 施工阶段

施工阶段是建筑工程项目建设施工的重点阶段。在实施装配式建筑工程建设施工作业时，施工人员需要加大重视程度，提高建设施工效率，为装配式建筑施工的安全控制和质量管理打好基础。在施工阶段，利用BIM技术完善装配式建筑工程建设施工效用，需要做好以下几项工作。

4.4.1 做好预制构件管理工作

装配式建筑工程建设施工中涉及的预制构件种类较多，近几年，我国建筑工程建设规模逐渐增大，工程项目中预制构件数量非常庞大。所以，很多施工单位在实践操作中容易产生预制构件丢失或构件运用出错等问题。在这个阶段可以利用BIM技术跟踪了解预制构件的使用情况，结合装配式建筑工程建设施工要求管控施工目标。在预制构件进入到施工现场时，还可以利用BIM技术检查构件的数量和质量，按照要求将其运输到具体位置，提高项目建设施工管理效率。

4.4.2 利用BIM模拟技术

BIM技术的一个主要特征就是模拟性。部分施工人员在施工阶段虽然可以体现自身的职能，但是，在具体建设施工当中还是容易产生差错，尤其是在安装构件时会存在错漏。利用BIM技术，可以在施工之前利用模型模拟现场施工情况，施工人员可以根据设计方案中具体内容对施工工艺和流程进行模拟，达到严格的工艺、质量等方面的要求。BIM模拟技术的应用还可以让施工人员找到设计方案中的不足，尤其是可以对施工材料、设备等应用形式进行准确分析，避免产生材料浪费等问题。

4.4.3 处理潜在问题

装配式建筑工程施工形式在我国应用时间不长，很多区域的工程建设施工工艺尚未成熟，容易产生潜在的施工问题。利用BIM技术可以对施工中的潜在问题进行模拟处理，在数据库中导入构件参数建立相应的模型，便于施工人员查找工程建设施工安全和质量隐患。在处理潜在问题时，施工人员可以及时发现设计方案中不符合实际建设施工情况的内容，与设计人员协商对其进行调整、优化，促进施工作业顺利实施。

4.5 运行维护阶段

工程运行维护是当前装配式建筑工程建设施工管理的要点，在开展这项工作时，要根据工程项目建设施工的后期运行进行合理分析，给业主营造安全、舒适的居住环境，达到我国现代化建筑工程建设管理的根本要求。装配式建筑工程与传统的建筑工程存在较大的结构差异，如果施工单位在完成工程建设施工任务后，对工程的后期运行置之不理，很可能会产生工程质量和安全隐患。就装配式建筑工程的后期运行维护来说，工作人员需要将火灾预防作为核心，防止火灾因素对工程项目结构产生影响。在利用BIM技术开展这项维护工作时，技术人员可以精准定位发生火灾的区域，对建筑物中的人员进行疏散，确保人员安全，提高火灾处理效率。在维护装配式工程项目时，需要了解工程结构，结合BIM技术查阅构件信息，分析各类构件的规格和参数，找出构件存在的质量问题，从而制定可靠的解决方案提高维护效果。维护人员要结合具体装配式建筑工程项目建设施工情况对其中产生的质量问题进行细节分析，尤其要处理好各个环节中的信息，利用BIM技术找到问题所在。在这个阶段，维护人员和业主方都需要明确自身的责任，在找到问题之后深入分析，利用合理的方法予以解决，确保装配式建筑构件的使用寿命达到预期，全面提高建筑施工质量管理效用。

4.6 核算工程总量与调配人力资源

建筑工程施工最终的目的是实现利益最大化。可是，根据建筑施工行业目前的发展情况来看，在EPC工程总承包模式的影响下，工程施工所能获得的利润空间正在被急剧压缩，想要提高利润空间，必须对施工进度进行精细化测算。以单一工程而言，在工程项目所需建设规模非常大、工程量非常多的情况下，项目施工周期必然会非常长。基于此，只有利用准确的核算方式明晰工程总量、合理调配各项资源，才能规避项目施工受到的不利影响，提升项目总体的经济效益。将装配式建筑设计和BIM技术两者相融合，不仅能准确计算出项目工程具体的总量，而且能为项目施工提供强有力的数据支撑，帮助项目工程减少施工环节遇到的各类型风险。项目规模比较大的情况下，项目所需管理的人力和物力等资源量也会非常多，因此，将有效的调配模式运用到整个项目的管理中，可以提高项目管理能力，发挥出各项资源的最大利用价值，缩短项目整体的建设周期。BIM技术的运用能准确获取施工项目中各项数据信息，结合对这些数据信息的分析，制定出精细化的管理模式，提升项目规划合理性，保障项目施工环节质量。

4.7 安全管理实践中BIM技术的具体应用

安全管理人员通过应用BIM技术，能对装配式建筑工程遇到的各类风险因素和安全隐患制定出预防措施和应对方案，提高危险化解与处理能力。与此同时，还能够对完整的施工过程进行模拟和还原，这个过程会对安全事故类型进行明确，有效守护施工人员的人身安全，减少工程建设中的成本支出，实现经济效益与社会效益的有机统一。此外，还可以应用BIM技术直观呈现各类外部因素对于施工活动的影响，对危险性进行深入分析研究，借助BIM模型对安全管理方案进行优化完善，进一步增强其可行性与实效性。借助BIM技术中所包含的VR，模拟装配式建筑的预制结构构件安装过程，将发现的问题反馈给装配人员，减少安装过程出现失误与事故的可能性，确保装配活动的安全性。