BIM技术在装配式建筑构件中的应用

郝芸

济南同圆实业有限公司 山东 济南 250101

引言

随着我国装配式建筑行业的快速发展，装配式建筑市场规模也在不断扩大，有统计表明，装配式建筑PC构件的市场规模从2014年到2019年完成了大幅度提升，2014年市场规模为4.2亿元，2019年市场规模为325.0亿元。由此可见，装配式建筑是目前建筑行业发展的必然趋势。装配式建筑虽然相比传统建筑在施工方面更加高效、简易，但是为了保证装配式建筑质量和安全，仍然要做好装配式建筑的施工管理工作。而通过在装配式建筑施工中应用BIM技术，就可以实现对装配式建筑构件全生命周期的信息化管理、精细化管理，这对提高装配式建筑整体水平具有重要的意义。这是因为BIM技术作为一种建筑信息模型，可以模拟建筑物所有真实信息，从而实现对施工、管理的协调、优化。基于BIM技术的应用价值与优势，就必须加强在装配式建筑构件施工中应用该项技术，充分发挥其价值与作用，为装配式建筑发展助力[1]。

1 BIM技术及装配式建筑构件概述

BIM即建筑信息模型，属于一种数字信息仿真技术，该项技术以三维技术为基础，通过集成所有建筑工程信息从而构建一个可视化工程数据模型，利用该模型，就可以实现对建筑全生命周期的信息化管理、精细化管理，具体包括对建筑工程设计、施工、运维等各个阶段工作的指导。BIM技术在建筑管理中具有可视化、协同性、可模拟性、可优化行、可出图性等几大特点，正因如此，所以应用BIM技术才可以更好地提高建筑管理质量和效率。

装配式建筑是新时代背景下一种新兴的建筑模式。装配式建筑简单理解，就是把传统建筑施工中的大量现场作业转移到工厂进行，在工厂通过施工、加工、制作完成建筑所用的构件、配件等，然后将其运输到建筑施工现场，在施工现场只需要通过连接、装配而完成的建筑。装配式建筑构件就是装配式建筑的重要组成部分，如楼板、墙板、楼梯、阳台等都属于装配式建筑构件（如图1）。装配式建筑与传统式建筑具有较大的不同，如装配式建筑采用的是标准化设计、工程化生产、装配化施工，其在管理与应用方面也更突出智能化、信息化，所以装配式建筑可以说是现代工业化生产的重要体现。不仅如此，装配式建筑还强调对可持续技术的应用，保持使用各种节能技术、绿色材料，同时装配式建筑本身也可以在很大程度上减少建筑污染，提高建筑施工效果[2]。基于装配式建筑特点，近年来，装配式建筑构件行业的发展也得到了有力的推动。据统计，2016年至2019年，我国装配式建筑面积持续增长，增长率高达55%，其中2019年面积为418000km2，相较于2018年，增长44.6%。

图1 装配式建筑构件

2 BIM技术在装配式建筑构件中的应用价值

装配式建筑构件属于一种预制构件，统一在工厂生产完整，然后运输到施工现场进行组合、安装、装配施工即可完成建筑工程建设。与传统建筑施工相比，装配式建筑施工更加高效、简易、绿色，这对提高建筑施工整体质量和效率具有重要意义。但是就装配式建筑构件从设计到施工完成的整个过程而言，则具有较高的技术性、专业性，需要考虑如何完成统一设计、如何实现高效构件制作、如何高质量进行装配等。为了保证装配式建筑构件整个生命在周期的质量，就必须加强管理与控制。而作为一种信息化管理技术，BIM技术就发挥着重要的作用。比如应用BIM技术下的仿真模型，可以实现对构件设计、加工、运输、施工全流程的可视化、智能化、精细化管理。以构件设计为例，传统构件设计往往需要设计人员自行想象，或通过平面设计进行想象，而利用BIM技术就可以构建三维设计模型（如图2），这对优化设计具有重要的意义。同时，BIM技术在装配式建筑构建中的应用具有诸多价值，包括优化设计、控制成本、提高效率、节约人力、优化管理等[3]。

图2 装配式建筑构件三维设计图

3 BIM技术在装配式建筑构件中的应用策略

3.1 构件设计中BIM技术应用

装配式建筑构件在建筑工程中的应用与设计有直接的关系，如设计存在问题、数据存在误差，那么都会对构件的质量、安装、装配造成影响，甚至会导致构件不可用。所以提高对构件设计的重视十分重要。装配式建筑构件设计本身就是一项复杂、系统的工作，为了提高设计水平，就必须加强对现代管理技术的应用，BIM技术在优化构件设计方面就有着重要的作用。传统构件设计主要通过平面画图完成，而很多复杂构件、大型构件则难以通过平面图展示其结构、组成，对此，通过应用BIM技术就可以实现可视化、三维化设计。

在具体应用中，可以通过BIM技术，结合建筑工程需求和要求，基于设计规范生成装配式建筑结构三维模型，三维模型不仅可以清晰、全面展示各个结构之间的关系、组成，同时还可以实现拆分展示、动画展示，这更有利于设计人员发现设计的不足和问题，进而不断优化设计水平。除此之外，BIM技术在构件预留预埋设计中也发挥着重要的作用。装配式建筑作为一种组装建筑，很多预制构件都需要进行预埋、预留设计，且预埋、预留设计必须精准、精细。而通过应用BIM技术，就可以实现高精度的预留预埋设计。在具体应用中，可以应用BIM技术构建装配式建筑工程信息共享平台，进而构建标准化的装配式建筑构件库，设计人员可以从构件库中获取相应的信息，并进行装配、组装、碰撞检测，利用检测来对预留、预埋设计进行优化[4]。

3.2 构件生产及运输中BIM技术的应用

构件生产是装配式建筑建造中尤为关键的环节，其生产质量将直接决定建筑质量。基于此，做好构件生产管理也显得十分重要。BIM技术在构件生产管理中的应用也发挥着重要的价值，如利用BIM技术构建装配式建筑三维模型，就可以实现从各个角度对生产的观察与管理，而在构件生产前，可以通过提取构件库中的尺寸参数、设计标准直接要求厂家进行生产。在构件质量检测方面，BIM技术也有着显著作用。在具体应用中，需要利用BIM技术构建构件尺寸及质量监测系统，该系统即可以按照构件库中的尺寸要求、参数要求实现对构件质量的检测，当检测出构件误差、变形问题时，可以及时提出问题，进而避免存在质量问题的构件运输至施工现场。

在构件运输中，也可以应用BIM技术实现运输管理。如BIM技术构建的装配式建筑工程信息共享平台，可以实现对施工现场构件数量的实时监测，进而根据生产情况，基于数据分

析，规划出所需要运输的构建数、运输车次、运输方案等，这对提高运输管理水平具有重要的意义[5]。

3.3 构件装配中BIM技术的应用

构件装配是装配式构件应用中尤为重要的环节，其直接决定了构件的稳定性、安全性。如何做好构件装配质量与进度控制是构件装配中需要重点考虑的问题，对此，就需要加强对BIM技术的应用。

在构建装配过程中，如没有BIM技术的支持，主要根据设计图纸进行装配，这种装配方法过于盲目，不够系统，而基于BIM技术的应用，就可以通过BIM可视化虚拟装配技术，对建筑装配的整个过程进行模拟，装配人员只需要按照动画模拟即可准确、快速完成装配。这一动画模拟中，包括各个装配节点、操作关键点的精细化展示，可以实现施工现场的无差错安装，进而有效提高装配质量。构件装配进度管理中，也可以应用到BIM技术。具体实践为，工程管理人员将构件装配施工计划、进度规划等导入到建筑信息模型当中，利用信息分析技术，对所导入的信息进行整合，进而就可以帮助工程管理人员得到四维施工方案，进而基于该方案就可以实现对进度、质量的跟踪管理。当实际数据与计划方案发生偏差时，需要及时将偏差导入至信息模型当中，以实现不断优化、调整，以此来确保施工进度与工程质量得到有效控制。BIM技术的应用，可以实现对构件装配整个施工过程的实时、精细监控与管理，这对提高装配式建筑整体水平具有重要的意义[6]。

3.4 构件运维管理中BIM技术的应用

装配式建筑构件在建筑工程中的应用离不开科学合理的运维管理，因此运维管理也是装配式建筑构件应用中尤为重要的一项工作。科学合理的运维管理可以更好地保证构件施工质量、施工效率、施工成本，进而保证装配式建筑的整体质量和运行效果。

在构件运维管理中，也可以利用BIM技术进行科学运维。比如在装配式建筑工程项目完成后，就可以利用BIM技术对建筑中的预制构件进行监测管理。传统构件运维是一项很复杂、繁重的工作，而利用BIM技术就可以对在很大程度上提高这项工作的质量与效率。在具体应用中，可以利用BIM技术构建装配式建筑工程信息共享平台，该平台中包括整个装配式建筑的完整三维模型，且其中储存了每一个构建的位置、信息等，通过登录该平台，就可以随时查询、检测不同构件信息及状态，进而更加精准、有效对其进行管理。该信息共享平台还可以根据所有的信息，通过分析构件应用状态进行预判性评估，包括分析构件的耐久性、安全性、综合性能等，这对及时有效维修、维护构件，保证装配式建筑安全及质量具有重要的意义。基于BIM技术的信息共享平台中包括所有构件完整的数据库，当构件达到设计使用寿命时，其还可以实现对构件的分析检测，从而判断构建是否可以继续循环使用，实现资源的节约[7]。

4 结束语

BIM技术是促进21世纪建筑行业发展重大改革的重要技术，在推进建筑行业发展、装配式建筑发展方面都发挥着重要的作用与意义。在装配式建筑构件施工中，通过应用BIM技术可以实现对施工的信息化、规范化、全程化管理，这不仅有利于提高装配式建筑构件施工的整体管理水平，同时也有利于更好的保证施工质量与效率。因此，装配式建筑企业必须提高对BIM技术的应用，为了充分发挥BIM技术的作用与价值，要加强对该项技术的研究与开发，不断提高技术水平，从而更好地为装配式建筑发展提供支持。