装配式建筑BIM深化设计分析

高俊峰，宋书显

摘 要：BIM技术作为一种数据化管理工具，主要通过信息传递、信息共享等作用，将建设数据进行透明化、实时化传递，目前该管理工具已被充分应用于工程设计、工程建造以及工程管理等方面。基于此，通过文献研究等方法，从构件内部精准设计定位、制定设计施工计划、优化资源配置保障质量3方面，分析BIM技术在装配式建筑设计施工中的应用价值，从研发规划阶段、勘察设计阶段、生产制造阶段建造监理阶段，对装配式建筑BIM技术应用进行分析。

关键词：装配式建筑；BIM技术；建筑工程

中图分类号：TU201                                文献标识码：A                                 文章编号：2096-6903（2023）10-0038-03

0 引言

与传统的现浇建筑等建筑模式相比，装配式建筑不仅简化了传统建筑模式的施工工序，还能保障建筑工程项目的施工进度和施工质量。BIM技术作为立足于现代信息科学技术的数据管理工具，被应用于建筑工程领域，可通过信息建模等实现对建筑工程的全过程管理。利用BIM技术，保障装配式建筑的工程质量已成为建筑工程领域的研究重点。

1BIM技术在装配式建筑设计施工中的应用价值

1.1 实现构件内部精准设计定位

对装配式建筑进行精准设计定位是装配式建筑项目建造的根本与基础。在装配式建筑前期施工准备阶段，应用BIM技术能够通过建立模型、数据导入、数据验证等工作环节实现对装配式建筑预制构件的精细化设计，通过采样、定位、放线等方式实现对预制构件内部组件的精准定位[1]。

1.2 合理制定设计施工计划

装配式建筑施工计划制定是开展施工质量管理、施工进度管理、竣工验收等多个环节工作的基础与保障。在制定施工计划的环节，生产厂家可利用BIM模型提取有关装配式建筑项目构件的重要信息，例如几何尺寸、细部构造等，从而为生产制造制定计划[2]。生产厂家在生产过程中对构件埋入RFID芯片，在芯片中存入BIM模型，能够实现构件的信息溯源，为后续的施工、竣工验收、运营维护提供保障。施工人员和监理人员能够依靠BIM模型，按照施工计划和监理计划开展施工管理，从而实现装配式建筑工程的全过程管理。

1.3 合理优化资源配置保障质量

施工过程利用BIM技术有助于合理优化资源配置，保障装配式建筑工程的施工质量。在施工过程中，施工方利用BIM系统对施工现场的场地进行布置，规划预制构件、设备材料的运输入场路线以及对场地堆放做出合理规划模拟，能够有效减少二次运输所产生的人工成本。施工方可通过BIM系统调取构件中的信息，例如生产时间、出入库信息、运输路线、运输批次等，在实现对构件的质量进行检查的基础之上，对安装步骤进行校核，从而提高施工现场的管理质量[3]。

2 装配式建筑BIM技术应用分析

2.1 研发规划阶段

研发规划是装配式建筑项目建设的关键环节，该环节BIM技术应用质量直接关系到整个项目的建设决策。装配式建筑研发规划阶段的目的是要通过数据分析评估项目的可行性与市场潜力，从而提供数据供后续勘察、生产、施工等阶段使用，防止意外事故发生。装配式建筑研发规划阶段需要对项目进行规划调整，在投资估算、征地拆迁、环境评估等方面利用BIM技术能够采集到更精确的数据，为编制可行性方案奠定基础。

装配式建筑研发规划阶段BIM技术应用可分为投资估算、场地分析、总图规划、环境评估4大板块，具体如图1所示。其中投资估算包括对工程量、工程造价、工程风险进行估算；场地分析主要对建筑面积、建筑地形、单体模型进行分析；总图规划主要对交通通行、景观、管线进行规划；环境评估主要对日照环境、风环境、热环境、声环境等进行评估[3]。

2.2 勘察设计阶段

勘察设计是装配式建筑项目监造的关键环节，也是装配式建筑建造的基礎。装配式建筑勘察设计阶段会涉及多个上下游产业，而利用BIM技术建立一套适用于装配式建筑模数原则的工作模式尤为重要。装配式建筑BIM技术应用需要从功能、专业等多方面进行考量。装配式建筑BIM模型设计可在全专业选取组合，经过协同更新、碰撞检测后形成含有项目设计信息、施工信息的专业设计模型，以便下游产业进行生产制造，具体模型如图2所示[4]。

装配式建筑勘察设计阶段BIM模型包含装配区域确定、构件拆解、构件设计、整体拼装设计4大板块。其中分体构件设计需要保障建筑、结构、设备的准确性。现阶段装配式建筑由多个单元组装而成，该环节利用BIM技术以数据协调统一的组件为搭建基础，从而实现布局多样性和模块相容性。分体构件设计主要根据不同区域特征进行设计，从而建造出具有构件联系的单体构件，该阶段使用BIM技术主要是解决不同类别的接口问题。装配式建筑标准层比重最大且包含了装配式建筑绝大部分的附属构件和设备，该环节使用BIM技术主要对附属构件、设备进行设计，以解决分体构件连接及内部问题。整体拼装设计则是在分体构件的基础上对不同功能需求的建筑层进行设计规划，通过连接各层和辅助构件的方式完成整体拼装设计[5]。

2.3 生产制造阶段

装配式建筑与传统的现浇建筑有着本质的不同，其最大的区分点就在生产制造阶段。装配式建筑生产制造阶段需要做好“构件拆分”“构件生产”两大工作。在实际工作中，生产制造阶段需要对各生产技术进行分析，例如预留孔洞、管线预开槽、预埋灌浆套筒等，同时立足于装配式建筑特征，对加工生产、运输、堆场等提出特定要求。

加工生产与运输交付阶段，装配式建筑预制构件生产前需要做好准备工作，以便于现场安装。在此阶段，需要充分考虑产品加工的通用性、复用性、可替代性和扩展性，而生产完毕的构件需要将构件信息（出入库信息、订单信息、运输物流等）进行录入，从而便于排产、运输和交付。该环节依托BIM技术的高精度、高时效等特征，将设计模型直接交付工厂，从而规避传统作业模式中信息流失、信息不对称等问题。同时，还可将模型与企业ERP系统联系，根据软件信息下料生产，避免出现资源滞费问题。

而从堆放工作而言，该环节使用BIM技术能够与溯源物联设备相结合，考虑到堆场、运输、现场实际情况合理规划路线，做好防护措施，从而保障构件顺利交付。在交付过程中，生产方与施工方可利用BIM技术系统核对构件身份信息，例如对构件的装车路线、吊装条件等因素做出确认，从而为后续工作奠定基础。

2.4 建造监理阶段

装配式建筑监造要对监造监理工作原则与生产制造等环节熟知，利用BIM技术对施工现场实行动态管理，从而达到减少人工作业成本、改进施工方案、对施工对象和进度实现全过程跟踪的目的。装配式建筑监造监理阶段需要对施工阶段进行事前控制、事中控制和事后控制。其中事前控制主要对施工准备、开工报告进行审核控制；事中控制主要对施工过程图纸设计及审查、施工安装过程、产品质量进行控制；事后控制则是主要开展施工质量监测、工程质量鉴定等工作。

2.4.1 施工进度管理

基于BIM技术的装配式建筑施工进度管理是在施工前建立模拟系统，并将各元素加入模拟系统，开展预施工分析，以便于对施工要素进行优化。基于BIM模型建立的4D模型可直观反映监造过程，并为施工人员反馈施工管理问题，从而提前制定解决预案。装配式施工进度管理需要对项目特点、施工进度做出分析，以设计模型为基础，关联施工组织模型，所有直接影响进度管理的信息可在模型内做出调整和更新。根据施工过程所收集的信息分析比对BIM模型，实现动态化管理施工进度。

2.4.2 施工质量管理

影响装配式建筑施工质量的因素主要是“人”“机”“料”“法”“环”5大方面，所以施工质量管理需要从以上五大方面入手，而从宏观施工质量管理角度而言，以上5大方面工作直接贯穿施工质量前期准备、施工装配等环节[6]。

从施工质量前期准备阶段而言，施工人员需要在前期工作完成后开始质量管理工作。在构件入场后需要通过扫识别码的方式获取构件配置、安装方法、质量要求、质检信息等，并且结合BIM模型中所标注的关键点形成质量管理信息。在施工装配过程，现场质量管理员则需要根据实际过程内容、验收标准、环境因素实行动态管理。对于现场所发生的质量问题，需要辅助质管员采集信息，对质量问题做出描述，并制定分析及处理方案，并统一上传至BIM模型中，从而实现装配式建筑项目质量无缝动态管理。

2.4.3 施工监理

在常见的建筑工程项目建设过程中，监理单位作为建设方的咨询服务单位，需要对装配式建筑工程项目质量、进度等多方面做出严格的监督与管理工作。监理单位作为施工单位和建设单位沟通的“桥梁”，应当以维护双方经济利益、经济效益为目标开展工作。在施工监理环节，应用BIM技术可基于施工模型创建BIM施工监理管理模型，应用会审和技术交底，将记录同步更新至模型。监理人员可利用BIM施工监理模型对装配式建筑质量管理、进度管理等工作进行策划、组织、实施。

2.4.4 竣工验收

竣工验收作为装配式建筑项目交付使用的最终总检查阶段工作，需要对建筑物整体质量、材料信息、设备信息、检测数据等进行最終审查和信息把控，从而保证项目质量。传统的建筑竣工验收工作忽略了建筑功能，过程中对项目把控力度较小，容易出现施工图纸与现场实际情况不匹配的情况，导致竣工验收后出现管理的不可预见性问题。例如构件位置偏差、截面或开间大小范围与施工图纸不匹配、管线预埋问题等，为后续的运营管理提高难度系数。

而在验收环节使用BIM技术，利用BIM系统可对建筑物构件信息、空间信息、设备参数进行了解，为客户提供完整的建筑物全局信息，从而为后续的运营维护、改造拆除提供溯源信息，达到降低时间成本、经济成本的目的。

3 结束语

装配式建筑在现代建筑工程领域中是一项集标准化设计、工程化生产、装配化施工、信息化管理等特征为一体的建筑模式，这些特征决定了装配式建筑在建筑领域中的地位和适用范围。BIM技术作为现代数据化管理工具，将其与装配式建筑工程项目相结合有助于保证项目建设进度、项目建设质量，所以装配式建筑工程人员应站在工程建设角度，从研发规划阶段、勘察设计阶段、生产制造阶段、建造监理阶段等阶段对BIM技术做出合理应用。

参考文献

[1] 魏方.BIM技术在装配式建筑深化设计中的应用探讨[J].散装水泥，2023（2）：108-110.

[2] 钟敏.BIM技术在装配式建筑项目管理中的探索与应用[J].中国建设信息化，2023（6）：54-57.

[3] 张亚东，刘月君，季凡杰，等.BIM技术在装配式建筑成本控制中的应用研究[J].河北建筑工程学院学报，2023，41（1）：192-195+231.

[4] 李锞，章智博.深析BIM技术在装配式建筑设计中的实践与运用[C]//上海筱虞文化传播有限公司.Proceedings of 2022 Academic Forum on Engineering Technology Application and Construction Management（ETACM 2022）（VOL.2）.Proceedings of 2022 Academic Forum on Engineering Technology Application and Construction Management （ETACM 2022）（VOL.2），2022：128-130.

[5] 杨壮.装配式建筑铝模爬架一体化施工技术[C]//中冶建筑研究总院有限公司.2022年工业建筑学术交流会论文集（下册）.2022年工业建筑学术交流会论文集（下册），2022： 1375-1378+1346.

[6] 靳立磊.装配式建筑安全管理中BIM技术的应用研究[J].大众标准化，2022（17）：52-54.