BIM技术在装配式建筑项目中的应用

钱甜甜

传统建筑项目施工中，施工团队多会现场配比混凝土进行浇筑。而装配式建筑施工则不同，它会提前设计与生产混凝土建筑构件，在正式施工后，由施工团队直接将预制构件运至施工现场进行装配。例如，阳台、立柱、隔板梁等重要建筑构件均可通过装配式进行拼装，缩短了施工周期，节约了施工当中的人力支出。

将建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术融入装配式建筑项目中，可在设计阶段、构件设计构造、施工阶段、预制构件安装、碰撞检测以及运营维护等多个环节发挥作用，全面提高建筑的建设质效。

1 BIM 技术概述

BIM 技术又称建筑信息模型，在构建模型时，工作人员将建筑工程项目的各项相关数据信息作为模型基础，凭借数字信息仿真模拟建筑物的真实信息。目前，此项技术被广泛应用到建筑项目全过程管理中，贯穿项目施工设计到建造运营的整个施工周期。

在建设实践中，施工团队可用BIM技术为支撑，有效收集建筑工程项目的属性信息，构建建筑模型，为项目设计、项目施工以及后续运营等提供数据参考与指导。在应用实践中，此项技术具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等技术特点[1]。

（1）可视化。BIM 技术可将过往线条式的构件以三维立体实物图形的形式呈现出来，于构件间实现互动性与反馈性的可视效果。在装配式建筑施工模型中，整个过程的可视化程度高，可视化结果能够以效果图或者报表的形式呈现。此外，在装配式建筑设计、建造、运维等各个环节，均可在可视化情境下进行沟通、互动、研讨与决策。

（2）协调性。在传统的装配式建筑施工中，各部门间的沟通与协调难度较大。一旦沟通不充分，便会出现施工冲突，导致设计图纸与实际施工存在出入，影响施工设计方案的落实质效。将此项技术融入装配式建筑施工中，能够促进各部门间的协调沟通，实现了数据的互通互联。例如，在碰撞检测中，设计人员和施工人员可借助BIM 技术发现设计图中的不足，及时着手设计图的修改工作，降低后续施工中的返工风险。

（3）模拟性。BIM 技术可模仿、虚拟整个建筑施工全过程。在设计阶段，设计人员可运用此项技术实现节能模拟、日照模拟；项目施工环节，施工团队可运用BIM 技术模拟工程施工过程；运维管理阶段，管理人员可进行地震模拟、火灾紧急疏散模拟等。

（4）优化性。装配式建筑工程施工过程中会产生大量的工程文件，若管理不当导致原文件丢失，不利于后续施工。引入BIM 技术后，能够将文件管理人员从传统的人工管理模式中解脱出来，优化并丰富了文件管理形式。例如，管理人员可将文件以音像、图文等多元化形式存储起来，出现施工问题后，施工人员可第一时间调取信息，并制订优化方案，有效解决问题。

（5）可出图性。与传统的建筑图纸相比，BIM 技术可出图性优势较为明显。此项技术在装配式建筑工程建模中的应用，能够对建筑模型实施全方位展示、协调、优化与模拟操作，实现高效出图。常见图纸包含综合管线图、结构留洞图、碰撞检测报告以及相应的改进方案等。

2 BIM 技术在装配式建筑项目中的应用优势

2.1 实现施工过程模拟化

BIM 技术可以装配式建筑技术参数为依据，在电脑中实现建筑建造全过程，为建筑团队营造虚拟化的施工环境，全方位模拟装配式建筑的建设周期。同时，建设团队可在模拟情境下及时发现装配式建筑施工中潜在的问题，强化技术人员、设计人员以及施工人员等建设参与主体间的沟通与交流，全面优化工程设计、工程施工与后续运营，从而减少项目建设中的质量隐患，降低建设成本，提高装配式建筑的施工质效。

2.2 设计可出图性高

在建筑信息模型支撑下，建设参与方可全方位了解建筑施工全过程，动态掌握装配式建筑项目各个部分的构造、配件与施工环节。

在设计环节，设计人员已将建筑各项参数输入模型，当建设参与方需要单个构件或建筑模块时，便可快速调出相关图纸。此外，以BIM 技术为支撑，施工团队可在模型基础上进行评估试验，发现问题后及时整改，规避了重复性、机械性的检修工作。在设计施工图纸出图环节，可以减少设计人员反复修改，不仅提高了设计效率，还提升了预埋套管图与管线综合图的出图速度[2]。

2.3 施工环节协调性强

与传统建筑相比，装配式建筑建设中，施工团队需在现场组装建筑各部分构件，对施工技术人员协作性提出了较高要求。传统建筑施工过程中，一个工序完成后方可开启下一个工序，因此施工团队只需协调好关联工序即可。装配式建筑项目多会提前进行预制构件生产，并将构件运至现场组装，缩短了施工周期，且强化了预制构件设计、生产、现场组装等各个环节间的配合，规避了后期操作中的各种问题，节省了工程建设成本，提高了装配式建筑的施工效率。

2.4 提升图纸可视化水平

传统建筑模式下，施工图纸多为二维平面形式，三维立体效果欠佳且缺乏精准性。装配式建筑多以“搭积木”的形式完成建筑施工过程，设计人员在初始阶段即可清晰了解每个施工模块与施工环节。融入BIM 技术后，项目团队可借助该技术的三维设计功能，全面提升施工图纸的精确性、指导性与可靠性，施工人员可精准掌握建筑设计、施工、后期运营等各个环节的情况，提高装配效率，降低施工难度，取得良好的施工效果。

3 BIM 技术在装配式建筑项目各阶段的应用

3.1 装配式建筑前期的应用

3.1.1 建立标准化族库

将BIM 技术融入装配式建筑设计环节前，设计人员需结合建筑中的各个构件搭设三维仿真模型，精准设计预埋件埋设、孔洞预留、钢筋下料长度等参数。在构件组装拼接前，施工团队需开展模型碰撞检验，发现构件设计中的不当之处，制订修改方案。以上工作的顺利进行，均离不开相应的数据支撑。因此，施工团队需以BIM 技术为基础，构建装配式标准化族库，有效设计不同规格、型号、用途的构件。此外，设计人员可结合设计需求从标准化族库中调用组件，顺利完成参数调整与构件拼装，高效构建装配式建筑三维实体模型。由于BIM 技术构建的装配式建筑模型并不能全面满足深化设计需求，设计人员可利用Revit 软件设计各类构件族，优化构件结构，对参数化节点实施配筋操作，从而建立完善的标准化族库[3]。

3.1.2 设计阶段的应用

为顺利构建装配工程仿真模型，设计人员可从BIM 建模软件平台收集建筑项目信息，仔细对比分析建筑工程与建模软件中各项数据参数之间的差距，以此判断装配环节的合理性以及建筑工程项目预设参数的科学性，确定数据参数无误后，方可进入软件模型分析流程。此外，设计人员需结合传统平面图纸绘制立体三维模型，并将施工现场勘查收集到的真实环境信息融入模型中，防止设计误差。凭借三维设计图，施工团队可直观模拟工程建设中的各项参数信息，在对比图纸与参数信息的基础上，构建指导性强的建筑模型，推动后续装配工作的顺利进行[4]。

3.1.3 装配式构件生产与运输

预制构件是装配式建筑中的核心建材，其质量直接影响到建筑设计与施工成效。因此，装配式预制构件生产尤为重要。在生产环节，设计人员需积极与生产厂家交流互动，确保生产厂家严格规范生产流程，防止预制构件出现生产失误。在构件运输环节，运输单位可强化BIM 信息系统与构件管理系统间的联结，实现数据互通互联，并帮助生产者与建筑项目施工单位动态管理预制构件的运输。此外，施工团队可通过BIM 技术模拟功能预演预制构件的运输流程，合理规避装载、装配过程的突发性问题。

3.1.4 构件预拼装检验

在正式生产装配式预制构件前，生产厂商可通过3D 打印技术打印并试制三维实体构件，将构件进行预拼装。在装配式建筑施工环节，会涉及建筑、结构、给排水、电气以及暖通等不同专业的施工。通过BIM 技术构建装配式建筑三维实体仿真模型后，施工团队可着手各个施工类别的构件碰撞测验与错误检查工作，检验内容涵盖设计方案管线布置、建筑结构平面布置以及竖向高程方案协调等。若存在管线重叠、交接或者管线与建筑间距离过大等问题，则会增加装配式建筑施工中的安全隐患。因此，施工团队可结合检验中存在的问题生成总结性的模拟报告，并制订调整与优化方案，防止构件拼装中出现交叉、碰撞以及叠加等情况。

3.2 装配式建筑施工阶段的应用

3.2.1 模拟施工过程

在装配式建筑施工过程的模拟环节，建设团队可通过BIM 技术模拟构件装配以及预制结构与现浇结构的施工过程，及时发现装配式建筑施工中的问题，制订整改方案，提高装配式施工的安全性。例如，在装配式预制构件的吊装环节，施工团队可利用BIM 软件制订完善的吊装方案，并与施工方案融合构建管理模型，全面管控构件属性与吊装进度[5]。在模拟装配式建筑施工过程中，施工团队可将施工现场的场地模型数据、建筑结构模型数据以及装配式建筑施工计划等录入BIM 软件中，由软件动态执行施工节点的装配内容，强化不同节点装配作业间的衔接，生成装配式建筑施工动画，方便一线施工人员在施工前进行施工预演，并结合施工中的问题针对性地调整施工计划。

3.2.2 装配式建筑材料管理

为推动建设工作顺利进行，施工单位需紧密连接装配式建筑构件预制、运输、施工等各个环节，避免在施工场地内堆积大量的施工材料与预制构件，优化预制构件的生产与储存环境。因此，可将BIM 技术与装配式建筑材料管理相融合，保障施工现场预制构件的充足性。此外，施工团队可借助BIM 技术预演装配式建筑的施工过程，确定施工中所需的预制构件量，为生产单位采购原材料、运输单位制订运输计划等提供数据支撑，规避了施工现场预制构件或建筑材料的积压问题。在材料验收环节，BIM 技术可为管理人员提供全面的构件信息、原材料采购方案等数据信息，帮助管理人员对比材料采购计划、构件生产计划以及现场施工计划，动态跟进材料的使用与损耗情况，确保装配式建筑原材料管理工作顺利进行[6]。

3.3 装配式建筑运维阶段的应用

3.3.1 运维管理

BIM 运维管理体系拥有一套集成项目全生命周期信息的数据库，可合理规避传统运维管理模式中实效性差的问题，方便管理者及时获取、整改与管理各个建筑阶段的数据信息。将BIM 技术应用到装配式建筑运维环节，可提升管理的可视化水平。在BIM 运维管理体系内涵盖了各类信息共享平台，装配式建筑项目各建设主体可同步了解建筑项目内的各类信息，避免因人为因素导致信息丢失或信息模糊等问题，实现信息的交换与共享，减少信息传递中的时间消耗。此外，借助BIM 可视化操作平台，运维管理人员可直观、全面掌握装配式建筑各项业务情况，实现对各类信息的实时、动态监控，结合发现的问题制订针对性的整改方案，从整体上提高运维管理的精细化水平。

3.3.2 装配式建筑设备故障检修

BIM 技术可将建筑设计与施工图纸中的二维装配式建筑结构以三维可视化形式展现出来，施工人员可直观查看预制构件间的联系，全面掌握装配式建筑中给排水、电气以及暖通等隐蔽性的建设信息。在建筑设备出现故障后，便可通过BIM 软件的三维实体仿真模型找出故障设备点，制订检修方案，提高设备检修的针对性。

3.3.3 应急综合管理

BIM 平台中包含丰富的装配式建筑项目经济管理资料，施工团队可将其作为应急综合管理依据。例如，为防止建筑施工中的火灾风险，施工团队可从BIM软件中提取出综合性资料，分析工程施工中的火灾隐患，标记出建筑工程施工中的高危地区，做好火灾排查工作。火灾发生后，施工团队则可借助BIM 软件精准定位火灾地点，及时开展扑救工作，将火灾造成的负面影响降到最低。

3.3.4 绿色运维管理

施工团队可在BIM 技术辅助下，有序开展装配式建筑施工绿色运维管理，实时跟进与管控建筑施工中的物料、能源使用与消耗情况。若能源或者建材消耗量超出预定范围，则可分析BIM 模型数据与施工数据，找出能耗原因，有序调整施工方案，优化施工工艺，助力绿色装配式建筑施工的顺利进行。

4 结语

目前，装配式建筑凭借节能、施工周期短、节约施工成本等诸多优势，成为未来建筑工程的重要发展方向。在实际施工中，施工团队需将BIM 技术全面融入施工前期工作、施工过程与运维管理等环节，制订完善的融合方案，以此全面赋能BIM 技术，助力装配式建筑朝着现代化、节能化、高效化方向发展。