孫維達(dá)，丁雷

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司）

1 BIM技術(shù)與裝配式建筑的概述

1.1 BIM技術(shù)的概念與發(fā)展

21 世紀(jì)初，BIM 技術(shù)在中國(guó)的建筑行業(yè)興起并迅速普及。BIM的全稱是信息建模，運(yùn)用數(shù)字技術(shù)，構(gòu)建了包含項(xiàng)目整個(gè)過程的實(shí)體與功能特征的信息模型，完成了設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、管理等工作。BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)任何工程的可視化、數(shù)字化、集成各種專業(yè)信息。工程項(xiàng)目的整個(gè)生命周期可通過采用數(shù)字模型，實(shí)現(xiàn)信息交互、協(xié)同操作、協(xié)同管理，大大提高了工程的效率、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 裝配式建筑的概念與發(fā)展

“裝配”是指將廠房?jī)?nèi)的各個(gè)部件（例如梁、板、柱、墻）組裝成一個(gè)整體，并按照設(shè)計(jì)圖紙通過吊裝、組裝、連接等方式運(yùn)送到工地。預(yù)制房屋的主要特征是構(gòu)件的規(guī)范化和工業(yè)化的制造。它的特點(diǎn)是施工周期短，綠色環(huán)保，現(xiàn)場(chǎng)施工量少，質(zhì)量穩(wěn)定。

1.3 BIM技術(shù)與裝配式建筑的結(jié)合

與傳統(tǒng)的建筑相比，現(xiàn)代建筑具有構(gòu)件組織化、工業(yè)化生產(chǎn)、高運(yùn)輸、高安裝、多項(xiàng)目參與方、多信息協(xié)調(diào)與交流等顯著特征。BIM技術(shù)可以很好地解決預(yù)制建筑生產(chǎn)、施工、管理等方面的信息交互需求。BIM 技術(shù)是一種集成了設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、吊裝、施工、管理等多種信息的數(shù)字化建模系統(tǒng)，搭建了一個(gè)強(qiáng)大的信息輸入和輸出平臺(tái)。這為裝配式建筑在信息交互、專業(yè)協(xié)作、精益管理等方面創(chuàng)造了機(jī)遇。

1.4 BIM技術(shù)與裝配式建筑的結(jié)合的優(yōu)勢(shì)

1.4.1 構(gòu)件虛擬模型

利用BIM 技術(shù)可以構(gòu)建出一個(gè)精細(xì)的虛擬模型，進(jìn)行建筑規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、拆除等工作，從而更好地進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)。其中，綠色建筑的建設(shè)投入較低，造成了建筑材料的大量浪費(fèi)。利用BIM 技術(shù)進(jìn)行工程仿真，可以在不影響工程進(jìn)度、節(jié)約材料、縮短工期的前提下，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、解決問題。

1.4.2 可視化修改

在傳統(tǒng)的施工工藝中，設(shè)計(jì)都是先畫出圖紙，再進(jìn)行分析，然后再進(jìn)行修正，耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，工作量很大，而圖紙上的模型也是二維的，缺乏立體感。BIM技術(shù)可以極大地降低設(shè)計(jì)者的繁重工作，節(jié)約大量的人力物力。虛擬建模采用BIM技術(shù)，使其形象更逼真。

1.4.3 可以進(jìn)行碰撞檢查

組裝房屋是由工廠加工預(yù)制組裝，再在工地上組裝。因此，其戶型相對(duì)來說較為簡(jiǎn)單，在一幢裝配式房屋中，大部分戶型都是一樣的，并且可以根據(jù)不同的家庭需要，隨意更換。而BIM 技術(shù)則更易于實(shí)現(xiàn)模塊化，并能在計(jì)算機(jī)上完成組件的組裝和變化，這與工業(yè)化、工廠化的組裝是一致的。裝配式建筑的生產(chǎn)模式需要全產(chǎn)業(yè)鏈、全生命周期的管理，它與BIM 技術(shù)的全生命周期管理思想是一致的，它充分體現(xiàn)了綠色建筑在整個(gè)生命周期中的節(jié)能理念[1]。

2 BIM 技術(shù)在其建筑施工過程中應(yīng)用的方案

2.1 對(duì)其整體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化

與傳統(tǒng)的建筑相比，裝配式建筑在設(shè)計(jì)階段需要更多的考慮，特別是在高速發(fā)展的時(shí)期，需要更高級(jí)的設(shè)計(jì)方案和計(jì)劃，需要將其運(yùn)用到工廠以及工廠改造方面。在這類建筑物的設(shè)計(jì)階段，相關(guān)負(fù)責(zé)人員應(yīng)保證設(shè)計(jì)圖紙的正確性和安全性，并且在可接受的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)對(duì)零件的關(guān)鍵連接部分進(jìn)行檢查。BIM 技術(shù)能夠根據(jù)自己的實(shí)際情況，對(duì)施工過程中的具體細(xì)節(jié)進(jìn)行建模，從而形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的可視化模型。通過對(duì)工程建設(shè)中存在的問題進(jìn)行分析，使其能夠更好地進(jìn)行工程方案的優(yōu)化。

2.2 制造構(gòu)件環(huán)節(jié)

相較傳統(tǒng)建筑，在施工階段，預(yù)制施工最大的進(jìn)步就是利用預(yù)制件的種類改善傳統(tǒng)的施工。該方法能夠?qū)α慵a(chǎn)中的原材料、生產(chǎn)工藝的壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)與分析，從某種意義上反映出零件的生產(chǎn)質(zhì)量。它提供了一個(gè)更直觀的方法查看組件管理器。為追蹤并分析元件資料的細(xì)節(jié)，也可以將對(duì)應(yīng)的晶片安裝到各元件上。當(dāng)系統(tǒng)安裝完畢后，利用BIM 技術(shù)對(duì)系統(tǒng)的具體情況進(jìn)行追蹤、處理，一旦發(fā)現(xiàn)存在的安全隱患，就能及時(shí)采取相應(yīng)的措施。

2.3 提升現(xiàn)場(chǎng)施工的效率

在工程建設(shè)中，現(xiàn)場(chǎng)施工是一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。由于工程涉及范圍廣泛，技術(shù)、設(shè)備等方面的問題，給工程建設(shè)帶來了嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)。為加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工設(shè)備及技術(shù)應(yīng)用的管理，采用BIM 技術(shù)對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行可視化處理，盡量降低工程中出現(xiàn)的差錯(cuò)和錯(cuò)位。在不能達(dá)到精密位置的情況下，采用BIM 技術(shù)對(duì)其進(jìn)行定制。

3 BIM 技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)階段中的應(yīng)用價(jià)值

3.1 提高裝配式建筑設(shè)計(jì)效率

利用BIM 技術(shù)與云計(jì)算技術(shù)，不同專業(yè)的設(shè)計(jì)者可以將BIM 模型中的各個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)資料，整合到BIM 設(shè)計(jì)平臺(tái)中，并在BIM 平臺(tái)上進(jìn)行檢查、自動(dòng)糾正，從而幫助BIM 的設(shè)計(jì)者及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)中的問題。利用BIM 技術(shù)中協(xié)同的設(shè)計(jì)功能，專業(yè)設(shè)計(jì)師可以同步、正確地訪問設(shè)計(jì)參數(shù)，從而減少專業(yè)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過程中所花費(fèi)的時(shí)間和精力。

3.2 實(shí)現(xiàn)裝配式預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

BIM 技術(shù)是一種開放、共享的設(shè)計(jì)信息。設(shè)計(jì)師可以將預(yù)制件的設(shè)計(jì)方案上傳至“云”服務(wù)器，將尺寸、樣式等信息整合到云端，將“族”庫(kù)與各種預(yù)制件（例如門、窗等）整合在一起。隨著“族”在云服務(wù)器中的積累，設(shè)計(jì)者可以通過比較、優(yōu)化同類“族”，從而形成標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)制構(gòu)件外形和模塊尺寸“。族”庫(kù)的建立，可以為預(yù)制房屋的總體設(shè)計(jì)指導(dǎo)和設(shè)計(jì)規(guī)范提供幫助。通過多種“家庭”標(biāo)準(zhǔn)的藏書，設(shè)計(jì)者也可以積累和充實(shí)拼貼式建筑的設(shè)計(jì)方案，節(jié)約空間規(guī)劃和定制的時(shí)間，豐富裝配式建筑的空間尺寸，更好地滿足不同的居住需要。

4 BIM 技術(shù)在裝配式建筑施工中的應(yīng)用

4.1 BIM技術(shù)在施工場(chǎng)地布置中的應(yīng)用

相對(duì)于澆鑄式建筑，大部分的預(yù)制構(gòu)件都是在工廠內(nèi)完成，然后運(yùn)送到工地進(jìn)行吊裝。通過BIM技術(shù)，我們可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的布置進(jìn)行可視化的仿真，合理規(guī)劃道路、PC組件的存儲(chǔ)區(qū)域、臨時(shí)建筑、棚屋倉(cāng)庫(kù)、塔吊、運(yùn)輸線路等。合理的施工場(chǎng)地布局可以有效防止物料二次運(yùn)輸，避免結(jié)構(gòu)的碰撞、裂縫。利用BIM 技術(shù)，可以很好地解決預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸、卸載、儲(chǔ)存、吊裝等復(fù)雜的需求[2]。

4.2 BIM技術(shù)在施工質(zhì)量管理中的應(yīng)用

BIM技術(shù)以三維建模的形式，通過動(dòng)畫的形式，讓現(xiàn)場(chǎng)的操作人員直觀、清晰、全面地捕捉到預(yù)制建筑的各個(gè)工序和工藝要點(diǎn)。這一可視化技術(shù)交底大大提高了預(yù)制件的設(shè)計(jì)效率和工程質(zhì)量。BIM技術(shù)平臺(tái)還能提前優(yōu)化構(gòu)件和設(shè)備的裝配節(jié)點(diǎn)，以防止鋼筋碰撞，管道碰撞，預(yù)留孔位移。能解決鋼筋參數(shù)，管道和設(shè)備的規(guī)范和定位。通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、RFID、BIM技術(shù)等技術(shù)對(duì)預(yù)制件的定位、識(shí)別、信息提取、信息錄入等方面進(jìn)行控制。

4.3 BIM技術(shù)在施工進(jìn)度管理中的應(yīng)用

利用BIM 技術(shù)，可以建立一個(gè)三維的預(yù)制建筑模型，并對(duì)其進(jìn)行建模。在這樣的視景仿真中，建筑管理者能夠全面地看到工程的全過程，更易于發(fā)現(xiàn)可能的工藝誤差和操作沖突，并能根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙或其他工程參數(shù)解決問題，從而保證工程的正常運(yùn)行。

4.4 BIM技術(shù)在施工安全管理中的應(yīng)用

通過BIM 技術(shù)，可以從多個(gè)角度控制預(yù)制件的施工。從安全管理的角度來看，預(yù)制構(gòu)件工程施工中存在許多隱患，并具有一定的普遍性。常見的危險(xiǎn)有高空墜落、預(yù)制構(gòu)件堆放不當(dāng)、預(yù)制構(gòu)件吊裝不夠等。通過BIM 技術(shù)的可視和漫游能力，項(xiàng)目管理人員能夠通過BIM軟件仿真和示范工程中的安全檢查點(diǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)部件以及重要的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，從而確定可能的風(fēng)險(xiǎn)因子，并采取相應(yīng)的對(duì)策。同時(shí)，通過BIM技術(shù)對(duì)員工進(jìn)行安全與建設(shè)方面的培訓(xùn)。以動(dòng)畫錄像及虛擬漫游VR 技術(shù)，提升員工的安全意識(shí)，規(guī)范作業(yè)的基本要求，減少安全事故的發(fā)生。

5 BIM 技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用形式

5.1 完善現(xiàn)場(chǎng)組裝環(huán)節(jié)的監(jiān)督管理

在工程建設(shè)中，裝配技術(shù)在施工中的應(yīng)用效果和現(xiàn)場(chǎng)裝配密不可分。要想成功地進(jìn)行裝配操作，必須要對(duì)部件的裝配特性有足夠了解，并進(jìn)行全面的技術(shù)訓(xùn)練。更重要的是，要有一個(gè)合理、科學(xué)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和管理環(huán)節(jié)。此外，裝配式建筑在施工中會(huì)受到很多因素的影響，為了減少組裝過程的繁瑣，還要考慮施工的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

5.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)

利用BIM 模型，技術(shù)人員可以將預(yù)制件分解的原理與之相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)建筑平面立面的規(guī)范化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計(jì)，減少預(yù)制件類型，從而有效地降低工程造價(jià)。同時(shí)，將裝配技術(shù)路線與施工項(xiàng)目的拆分原理相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)該方案的設(shè)計(jì)。根據(jù)不同的預(yù)制件類型，將材料、實(shí)際尺寸、使用位置等因素作為設(shè)計(jì)參數(shù)，從而避免大量變更，減少重復(fù)作業(yè)。

5.3 提高技術(shù)水平

不管是傳統(tǒng)的還是組裝的，都離不開生產(chǎn)技術(shù)，尤其是關(guān)鍵技術(shù)，更需要政府的大力研發(fā)，為裝配式建筑的發(fā)展提供最基礎(chǔ)的技術(shù)支撐。加強(qiáng)專業(yè)技術(shù)人員的培訓(xùn)，加強(qiáng)對(duì)專用設(shè)備的推廣，明確技術(shù)管理制度。

5.4 后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段的應(yīng)用

在裝配式建筑進(jìn)入后期運(yùn)行和維修階段后，可以通過BIM 技術(shù)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)與維修。例如，受損零件可以通過BIM技術(shù)，將信息傳遞給組裝廠，讓他們進(jìn)行智能生產(chǎn)和替換。對(duì)于需要進(jìn)行加固的構(gòu)件，采用BIM技術(shù)對(duì)其進(jìn)行加固，并設(shè)計(jì)出一套實(shí)用的加固方案。BIM技術(shù)能夠?qū)?xiàng)目的全部情況進(jìn)行全面了解，并能在項(xiàng)目的后期運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，向工作人員提供完整、精確的工程項(xiàng)目資料，以便工作人員做出正確的決策，并對(duì)各個(gè)項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行問責(zé)，從而查明事故的原因和責(zé)任。

6 結(jié)語

BIM技術(shù)是實(shí)現(xiàn)預(yù)制結(jié)構(gòu)施工精細(xì)管理的重要技術(shù)保證，同時(shí)也為BIM 技術(shù)的推廣提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。BIM 技術(shù)與預(yù)制構(gòu)件施工相結(jié)合，使整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)與發(fā)展達(dá)到了新的高度。