探究裝配式建筑工程施工中BIM技術的運用

蘇艷剛

摘 要：隨著時代的進步與發展，人們對于建筑的需求也日趨多樣化、多元化，目前傳統的建筑設計體系已經不能滿足建筑行業的需要。將BIM技術應用到裝配式建筑工程施工過程中，在三維系統中可以清晰地看到設計者設計的線路，看到每個區域設計的構造，BIM（建筑信息模型簡稱“建?！保┛梢詫ㄖO計起到檢查、整改、完善的作用。但是相對來說由于裝配式建筑發展時間較短且BIM技術應用在裝配式建筑工程的技術還不夠完善，因此在實際使用的過程中還存在一定的問題，本文對此進行了詳細分析并提出相應的建議，以期能夠推動我國裝配式建筑工程的進步和發展。

關鍵詞：裝配式建筑;工程施工;BIM技術

中圖分類號：TU318? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2022）02-0028-04

引言

裝配式建筑是一種嶄新的建筑模式，憑借其突出的特性和優點以及便捷多樣的設計手段，在當今我國的建筑工程行業中取得了飛速發展。裝配式建筑簡單來說也就是采用預制構建拼接而成的建筑，建筑的未來發展趨勢就是這種裝配式的建筑手法。通過將不同構造的多邊形組合起來形成不同的多邊形，通過插件將其連接在一起。而且這種新興的模式還增加了空間的利用率，在滿足人們對于房間不同形狀的要求之外，更增加了綠化的空間并且還能起到節約土地的作用。

1 BIM的概念和優勢

1.1 BIM技術的概念

BIM又稱為建筑信息模型（Building Information Modeling）簡稱建模，是近幾年被提出來的新概念，采用的是最新最先進的建筑軟件設計理念，其中的“建筑信息”是建筑項目空間的設計與建筑項目設計的數據信息，而“模型”指的是在項目開始之前，對項目的過程的描述、建筑工作進行模擬，因為采用BIM技術可以提前了解項目的設計情況，因此BIM有著“一套描述建筑建造生命周期過程的信息模型”的稱號，BIM設計是由多個專業共同完成的，所以BIM設計是一個綜合多元化、信息化于一體的設計模型，其中涵蓋了對于整體工程項目的設計和建模、數字化建筑模型的搭建、項目在整個生命周期中的管理，能夠完美展示出自己所設計的建筑物在施工過程中所處的狀態，使得施工人員更加清楚地看到自己正在做這個項目的具體施工規劃、設計目標、設計結果、預算設計時間等。

BIM必須依靠相應的設計軟件來進行完善處理，而BIM中存在著大量的數據信息和設計理念，因此BIM必須依附于最新的信息技術，這個技術可以有效地處理龐大的圖像與文件信息，而且更重要的是在設計的過程中，每個行業都有各自行業的準則和規章制度，通過計算機對其進行數據分析與資源共享，在建筑項目的生命周期內，設計人員根據自己的專業知識，利用BIM整合所有的信息，對這些信息分別進行處理，可以使建筑設計的施工人員減少營建工程成本以及增加工程質量，提高工作效率。

1.2 BIM技術的優勢

1.2.1 覆蓋面廣

BIM技術的應用貫穿整個建筑項目工程，對項目從設計到施工結束都能進行全面地控制，可以讓業主、施工方與設計方都能隨時了解到項目的進度，在項目建設過程中，對存在的問題進行及時解決溝通，實現共同參與。

1.2.2 可視化強

隨著時代的進步與發展，人們對于建筑的要求也就越來越高，傳統的設計方式已經不能滿足建筑結構形式的多元化發展。BIM技術采用的是三維立體成像，相較于傳統的二維平面設計圖來說，成像更加清晰且對于設計人員而言不需要很強的空間感。

1.2.3 模擬性強

當發生緊急問題時，需要對人員進行緊急疏散或者是要給建筑通風，BIM技術可以對建筑的構造進行模擬，對建筑的現實情況進行具體分析，從而在第一時間解決問題。BIM技術在這方面的優勢是無法被取代的。

1.2.4 協調性強

建筑施工過程中，一般需要多個部門緊密配合，傳統的設計技術在問題發生時，需要由不同部門的工作人員協作處理問題，而BIM技術給解決問題提供了一個平臺，相應人員可以通過平臺聯系解決問題，提高了工作效率[1]。

2 BIM技術應用到裝配式建筑工程中的優勢和問題

2.1 優點

2.1.1 提升施工效率，縮短建設周期

裝配式建筑是通過各種預制構件相互拼接組成一個完成的建筑，因此預制構件是裝配式建筑施工的核心，傳統的裝配式建筑將做好的預制構件運輸到工地后，需要工人結合圖紙以及施工的具體情況對預制構件進行拼接，而在拼接過程中由于精密度不夠可能會出現各種問題，但是想要確保裝配式建筑的施工質量，就需要確保預制構件的準確，傳統的施工模式不僅嚴重影響施工效率，還會嚴重影響建筑的質量。而在裝配式建筑施工的過程中引入BIM技術，通過BIM技術的模擬作用及可視性，可以提前對預制構件進行模擬，這樣不僅能夠確保施工的精確度，而且能夠找到拼接過程中存在的問題，起到減少資源的浪費、縮短建筑施工周期的作用。

2.1.2 降低施工成本

裝配式建筑的材料就是一個半成品，預制構件都是由工廠統一進行生產，而不需要由工地工作人員施工，這種生產方式可以有效減少外界以及人為因素的影響，從而有效提高產品質量的同時還有效減少成本的消耗。將BIM即使應用到裝配式建筑中可以提前對建筑進行碰撞檢測以及預制構件安裝方案的敲定，對存在的問題提前進行解決和準備，減少施工過程中存在的問題，減少返工現象的發生提高工人的施工效率，確保工程的施工質量，從而有效減少施工成本的投入。

2.1.3 提升施工現場布置的合理性

裝配式建筑工程和目前傳統的現澆工程有很大的區別，傳統的建筑施工都是將需要的材料進行提前購買，確保材料的供給能夠滿足施工的需求，但是大量的材料給倉庫以及現場都會帶來不良影響。而采用預制構件對建筑進行施工的過程中，預制構件相對來說較大而且材料相對來說較少，能夠確?，F場的管理。除此之外，預制構件相對來說對現場的要求較高，因此就需要利用BIM技術對現場進行模擬，依據現場施工的具體情況制定合理的區域堆放預制構件，進而確?，F場施工的有序進行[2]。

2.2 問題

將BIM技術應用在裝配式建筑工程施工中已經成為業內的共識，但目前在實際生產的過程中，仍存在以下幾個問題。

2.2.1 設計與生產、施工的脫節

雖然裝配式建筑模式在我國發展時間相對較短，但由于裝配式建筑相較于傳統建筑來說具有更安全、更節約等特性，在國內發展速度相對較快，而裝配式建筑與傳統建筑有較大的不同，傳統設計人員對裝配式建筑的了解程度不足，也會在實際生產過程中影響項目的質量。除此之外，由于預制構件是對結構進行大批量生產，但是人們的審美需求處于不斷變化中，單一的預制構件會讓人產生審美疲勞，再加上制作廠商的資質、工藝和設備條件存在問題，使得生產出來的預制構件與生產施工有較大差距，存在預制構件質量不合格、設計不合理以及模具利用率低等問題，增加項目成本的同時還影響了裝配式建筑的質量。

2.2.2 BIM建模成本高利用率低

BIM模型的建立需要耗費大量的人力，并且BIM模型可以應用到建筑過程的各個階段，但就目前我國裝配式建筑工程施工的現狀來看，BIM模型僅僅應用在某個特定的階段，并沒有充分發揮模型真正的作用，這就使得企業的投入和收益不成正比，這樣不僅會造成成本的增高，而且還會浪費工作人員的精力。除此之外，甚至有個別企業將已有的預制構件深化圖紙翻成BIM模型，但卻僅用于三維展示宣傳，這無疑浪費了大量的人力物力，并且也沒有將BIM模型的作用充分發揮出來。

2.2.3 BIM軟件間數據的交互性差

BIM技術可以應用在裝配式建筑的設計、施工等多個階段，由于不同階段涉及的專業也有所不同，而不同專業所采用的軟件也各不相同，雖然目前BIM軟件對外宣稱可以通過IFC、API等格式與其他BIM軟件相互轉換，但在實際使用的過程中存在部分結構無法導出的現象，這樣使得融合完成后的信息出現數據丟失，無法識別等現象，這不僅浪費工作人員的時間，而且也妨礙了信息交流的準確[3]。

3 對策

3.1 上下游產業鏈的整合優化

想要充分發揮BIM模型的作用，就需要設計生產等部門之間緊密配合，建立起BIM應用標準化體系，通過各部門之間的明確分工、協調配合，才能使BIM技術在裝配過程中暢通無阻的運行。一般來說大型建筑企業內部都具有完善的設計、生產、施工部門，經過長時間的磨合溝通比較容易形成內部配合，除此之外也可以通過大型設計院、預購件生產企業和施工單位之間的協調配合，從而充分提高模具的利用率，進而有效減少企業的成本壓力，并通過上下游之間的合作使裝配式建筑，更符合大眾審美。

3.2 BIM軟件間數據的可交互性

目前BIM軟件想要完全做到數據共享、兼容具有較大難度，而BIM軟件之間的交互性差嚴重影響了項目的運行。但這也促使BIM軟件公司產品的多元化發展。企業在選擇BIM軟件的過程中應遵循細節可操控、軟件成系統的原則，這樣設計工作者可以依據自己的意圖對設計空間進行改造，而通過軟件成系統的方式，能夠使不同數據之間無損流轉，有助于信息傳遞的穩定性，并加快技術工作人員之間的溝通和交流。

3.3 綜合型高級技術人員的協調運作

裝配式建筑需要涉及不同行業，因此對工作人員的要求也較高，其不僅能熟練運用BIM軟件，而且還能根據已有的圖紙將其翻譯成三維立體模型，但是項目的完成僅僅依靠一個人是不可能的，需要技術人員之間的協調配合，根據現場施工工藝以及預制構件的裝配流程進行BIM模型構建，對存在的問題提前解決分析，通過高級技術人員之間要信息交流，確保施工能夠順利進行[4]。

4 裝配式建筑工程施工過程中BIM技術的應用

4.1 在裝配式建筑施工數據采集中的應用

就目前BIM技術在裝配建筑施工進程應用的情況來看，BIM技術對推動項目進程以及提高項目質量有重要作用。雖然BIM技術無法完全找到建筑施工中存在的所有問題，但是可以提前預知到許多設計或施工中存在的問題，因此為了確保裝配建筑工程施工的準確度，就需要將BIM技術充分運用其中。在施工內容安排上，需要完善工程建設計劃的組織，然后根據施工圖紙進行合理編排，充分發揮BIM模型在設計中的作用，然后依據BIM對整個施工內容進行有效監控和管理，同時根據施工實際存在的誤差對模型進行數據更正，這樣不僅能夠確保數據的準確性，而且有效減少因施工問題而造成的設計變更。

4.2 在裝配式建筑施工組織中的應用

從建筑過程組織模擬來看，裝配建筑工程的施工組織，不僅提供了具體的施工內容，而且負責施工環節的材料資源協調工作，將BIM技術應用在施工組織中，可以通過模擬了解建筑施工的流程，從而有針對性地做好提前準備工作，并對接下來的工作計劃進行詳細管理，對施工計劃管理內容進行劃分，確保裝配式建筑工程施工的精確度。除此之外在裝配建筑工程施工的過程中，需要運用大量的機械設備，通過提前模擬，可以充分提高機械設備的利用率，從而降低企業成本的損耗。

4.3 在裝配式建筑施工造價管理中的應用

從工程造價管理方面來看，在裝配式建筑施工過程中BIM技術可以模擬工程設計，采購人員可以依據模擬結果制定詳細的計劃對材料進行采購，在實際生產過程中，只需要結合實際情況對采購計劃進行微調即可，并且利用BIM技術可以對建筑所需要的材料進行提前檢測，從而確保使用材料的質量。將BIM技術應用在裝配式建筑工程施工中，能夠有效提高企業的安全管理，有效降低安全事故發生的概率，確保工程建筑的高質量和高效率完成，為推動企業多元化發展創造了條件。

4.4 在裝配式建筑施工人員管理中的應用

在實際生產過程中，由于施工階段是一個動態化的過程，因此許多項目內容的實施都需要結合實際情況，但近些年來隨著人們需求的不斷攀升，建筑物的復雜程度也有了明顯的提高，這無疑增加了施工的規模和難度。而建筑項目的復雜程度增加，也會增加管理人員的壓力，在施工過程中也會出現意想不到的問題。為了確保施工的質量和效率，就需要通過BIM技術做輔助管理，進而實現工程進度的無縫銜接[5]。

4.5 BIM技術在施工準備階段的應用

雖然裝配式建筑相較于傳統建筑來說構造工藝簡化許多，但是在預制構件的安裝上，其精準度和技術要求反而更高，任何一個構件位置或順序的錯誤，都會對整個項目造成難以預計的結果。若在安裝過程中預制構件安裝存在問題，采用傳統的工藝是無法處理的，在這種情況下只能進行返工，但這樣重復的返工，反而會使裝配式結構低成本的優勢無法完全發揮。因此在這種情況下，將BIM技術應用在裝配建筑工程中，通過將建筑的各個參數輸入軟件中利用三維立體模式展示出來，就能夠清晰的看出設計圖或材料構件中存在的沖突和問題，從而提前對存在的問題進行準備和解決。

在施工準備階段，由于BIM技術具有較強的適用性，因此可以讓不同專業的設計放在統一的BIM模型中進行模擬，這樣可以提前發現施工中存在的問題點。由于裝配式結構對施工的要求較高，所以對于關鍵施工步驟，可以安排專業人員進行施工，通過BIM技術可以將關鍵部位的節點展示出來，有助于幫助施工人員進行施工方案編排。根據BIM模型的最終演示成果，可以預先制定工作計劃和施工工序，確保后續工作的順利開展。

4.6 BIM技術在構件管控方面的應用

由于裝配式結構是在工廠制作的，所以材料的質量對項目最終的穩定性和安全性有重要影響，而預制結構的主要構成成分是混凝土結構，國家也對裝備式建筑的質量有了明確的要求，因此就應充分利用BIM技術以及RFID技術對工程構件的質量進行全方位管理，通過RFID技術實現對生產信息的有效傳遞，然后將信息傳送到BIM平臺中，依據BIM技術的分析功能，對預制構件從生產到運輸儲存的整個流程進行監控。并且在實際建筑過程中通過RFID掃描技術可以即使發現圖紙名稱和所拿型號之間是否相同，減少因拿錯預制構件而造成返工的現象。

4.7 BIM技術在施工進度管理中的應用

裝配式建筑工程相較于傳統建筑工程來說，具有對環境的要求較小、安全度高以及減少施工時間的特點，因為預制構件是提前在工廠生產出來的，所以在天氣不是很惡劣的環境下，都能夠正常進行施工。而將BIM技術應用到裝配建筑施工中，可以對預制構件的安裝進行管理，借助BIM技術制定出完善的施工計劃表，實現勞動力的使用以及材料消耗的優化提升[6]。

4.8 BIM技術在材料供應方面的應用

將BIM技術應用到材料供應方面，一方面能夠做到對庫存的及時清點工作，結合現場材料與施工需求的變化，在短時間內實現對材料的動態調整，確保材料的流動性。另一方面能夠實現對現場材料的規范化管理，有效減少因人為因素以及儲存不當而造成的材料二次破壞，確保施工材料的質量，達到了節約成本的效果。

5 結語

綜上所述，將BIM技術應用到裝配工程建筑施工中，能夠有效加快建筑工程施工進度、確保工程質量的同時還能有效減少企業成本的投入，因此將BIM技術應用到裝配建筑工程施工中，是時代和社會發展的要求。通過將BIM技術應用到工程施工的各個階段，充分發揮BIM技術的作用，進而推動我國裝配建筑行業進步發展的同時，也必將為現代化城市建設發展做出貢獻。

參考文獻：

〔1〕王志輝，魏鳳.裝配式建筑工程施工中BIM技術的運用[J].居業，2020，31（07）：146-147.

〔2〕張銘言.裝配式建筑工程施工中BIM技術的運用[J].工程技術研究，2020，5（12）：40-41.

〔3〕劉媛蓮.裝配式建筑工程施工中BIM技術的運用[J].居舍，2020，43（17）：51-52.

〔4〕崔榮榮.裝配式建筑工程施工中BIM技術的運用[J].江西建材，2020，29（03）：110+112.

〔5〕敬耀輝，楊丹萍，施航.裝配式建筑工程施工中BIM技術的運用[J].黑龍江科學，2020，11（02）：154-155.

〔6〕李宣睿.裝配式建筑工程施工過程中BIM技術的應用研究[J].住宅與房地產，2019，15（28）：194-198.

收稿日期：2021-10-10

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