BIM技術在預制裝配式住宅設計及其綠色施工中的應用研究

王長衛 唐赟瀟

摘要：隨著我國經濟的快速發展，人民的生活水平也在逐漸提高，人們對住宅要求也越來越高，因此建筑業迅速崛起，對建筑工程質量提出了更高要求。預制建筑作為一種新型建筑工程建設方式應用于工程中具有很好的前景，為了加快我國房屋工業化進程，能有效提高資源利用率，促進節能環保型住宅以及經濟適用房建筑的推廣應用，BIM技術在建筑業發展迅速，將信息技術運用于建筑工程設計中，能夠有效解決傳統施工圖紙和工程結構表象、材料用量等問題。綠色施工理念下的預制裝配式住宅能夠有效降低生產成本，確保房屋建筑項目的設計能更加符合人們需求，必須要采用先進、高效技術來改善傳統施工方式。BIM作為一種新理論和技術被廣泛應用到建筑中，以后將會大大提高工程建設效率，在保障人民生命財產安全方面有著非常重要的意義與作用。

關鍵詞：BIM技術;住宅設計;綠色施工

一、引言

我國建筑行業的發展現狀以及預制裝配式住宅設計和施工中所應用到BIM技術，對我國經濟建設帶來很大作用。本文主要研究了預制裝配式住宅的設計、施工及其在建筑業中的應用，裝配式建筑的發展歷程、優勢特點以及在綠色施工中所具有的重要作用，根據BIM技術的相關理論知識運用到實際施工當中，以及它與裝配式住宅設計之間存在何種聯系，根據工程實例來分析在實際運用時可能會出現影響，分析研究該技術對我國傳統預制混凝土結構設計及應用效果，系統地介紹BIM和可持續發展等相關內容及其使用方法，預制板材、梁柱節點處模板制作過程中產生問題及原因并提出解決措施，BIM技術與綠色環保理念相輔相成和可持續發展，最后對我國目前所使用的傳統工程項目進行分析總結，并展望未來發展趨勢。

二、預制裝配式住宅、BIM與綠色施工的相關理論

（一）BIM相關軟件及技術

BIM技術的綠色施工管理模式是我國建筑行業發展過程中一個新階段，在建筑業中應用 BIM技術是一種以三維模型為基礎，建立起可視化、動態設計和優化等信息處理手段與方法。該軟件能夠將綠色、安全以及質量等因素都納入到數據庫內，通過將虛擬現實技術應用于建筑工程項目的施工過程后能夠有效提高工作效率以及工程質量。在這一新型時代背景下，如何更好地促進傳統設計理念與實際工程項目的有效結合成為了當前必須解決的問題，對BIM軟件平臺下綠色施工及裝配式住宅，各結構梁柱節點連接方式進行研究分析，并實現其在預制構件加工階段的精細度控制問題，為進一步推廣應用提供指導性作用。

（二）BIM技術的應用前景分析

BIM技術的應用前景廣闊、多樣和變化莫測，通過BIM信息建模軟件系統的建立與使用來實現，運用BIM技術的優勢進行綠色施工，并且還對傳統的工程項目建造成本以及使用問題做出分析，以及該綠色施工方式對我國建筑行業發展所帶來的影響以及發展現狀，并對其在建筑行業中應用進行研究，重點分析和探討，通過該方面系統的應用可以大大提高我國建筑工程項目的建設效率和質量，促進我國建筑行業可持續健康發展。本文探討在預制裝配式住宅設計環節，主要體現在：第一，綠色施工可以減少大量資源浪費;第二點是可有效地解決傳統現場裝配式建筑中存在的安全隱患問題，能夠更好、更快、更高效地利用資源。

（三）綠色施工概述

隨著我國經濟的快速增長，為了更好地利用資源和保護環境、節約建設成本以及提高施工效率，建筑行業也在不斷地進步，而綠色施工是當今建筑工程中非常重要且必須實施的一個環節。綠色施工是指在生產、加工以及裝配過程中，在保證質量和安全可靠地進行工程建設活動時，使用節能環保措施與技術，以節約資源消耗，減少對環境污染為目的而進行工程管理。在傳統建筑行業發展模式下我國大多數地區仍然采用粗放型向集約化轉型。傳統的BIM模型都是基于二維平面圖紙構建而成，而這種三維化設計方式不僅僅在傳統建模方式上缺乏一定科學性，同時還會對后期相關工序產生影響，比如說施工人員會出現不規范操作、施工材料浪費以及建筑垃圾隨意排放等問題和嚴重污染環境等現象，所以我們要將綠色理念融入到設計當中去，通過研究應用該系統使其更加完善化、科學化及合理性等特點來達到對預制構件進行全生命周期管理與控制。

三、BIM技術在預制裝配式住宅設計中的應用

（一）BIM技術對建筑設計思維模式的影響

伴隨著社會的進步，人們對于住宅小區建設質量、設計水平、建筑工程質量和施工安全以及綠色化等方面提出了更高層次要求。傳統模式下建造房屋時需要進行大量材料和構件運輸工作，傳統的設計施工已經逐漸不能滿足消費者對綠色居住生活品質需求，而BIM技術可以有效解決這個問題。我國目前尚未建成完善且成熟先進高效地裝配式住宅，由于傳統施工圖紙存在設計人員對工程項目中各個階段、工序等都缺乏一定了解，導致在實際建設過程中會出現很多難以解決和改正的錯誤，因此我們應該積極探索BIM技術對于建筑工程綠色施工管理模式產生影響，BIM技術通過三維的模型將建筑信息數字化、信息化，在傳統建筑工程中應用BIM技術，能夠有效解決設計思維與施工管理之間存在的問題，使得建筑施工階段各個環節都有一個共同的目標—綠色化、標準化以及信息化。

（二）BIM技術在預制裝配式住宅設計中的應用

BIM技術的應用在預制裝配式住宅設計中具有明顯優勢，可以在很大程度上提高設計單位對預制裝配式住宅結構施工圖紙和工程量計算能力，能夠有效解決傳統施工圖紙存在的問題， 使傳統建筑信息模型得到簡化，提高工程建設效率。通過對綠色、高效及節能型材料和構件進行科學合理地規劃布置，實現產品生產周期，有效節約成本以及減少資源消耗，最后達到節約資源與降低建設成本的目的，實現可持續性發展等優點。

四、BIM技術在預制裝配式住宅綠色施工中的應用

（一） 基于BIM技術的預制裝配式住宅資源能源節約與利用

（1）預制裝配式住宅工程量清單的生成

BIM技術是預制裝配式建筑的一個重要發展方向，它能夠為我國傳統設計理念與施工方式提供新途徑，也使其在實際應用中得到推廣。BIM技術是通過三維軟件建立的建筑模型進行建模，并將其與傳統設計手段相結合，實現信息共享，使設計師能夠在施工中最大限度地發揮想象力。采用BIM技術，利用三維實體模型進行模擬裝配式住宅的設計與施工;根據不同階段和空間特點編制相應預制構件圖集及尺寸、荷載等信息;使用Autocad5.0軟件建立工程量清單信息模型以及模板工程的相關構件圖紙，通過將信息模型應用于工程量清單編制過程后可以提高工作效率、降低成本，進一步構建整個結構體系和材料空間布局圖以達到優化資源配置效果。

（2）預制裝配式住宅施工現場分區域材料用量統計

BIM技術通過建立模型并使用該軟件可以對各分項構件進行精確統計。施工過程中的工序、工作面以及對空間結構進行合理劃分，如何將施工現場用量合理地分配給各個分包單位，同時又能減少對環境污染和資源浪費問題，通過現場情況了解和分析BIM信息管理下綠色建筑工程進度，科學合理地規劃布局大跨度梁柱節點部位、優化材料截面組合密度分布以減少施工過程產生的噪聲污染，提高工程質量并縮短工期。根據工程量清單對各個分區內房屋結構構件及鋼筋用量進行統計和匯總，有效節約工程材料消耗以及能源耗損等各種成本，也能夠提高施工人員安全意識與質量管理水平、提升項目整體效益。

（3）預制裝配式住宅施工成本控制

我國目前的預制裝配式住宅在設計和施工方面還處于初期階段，對于如何有效地降低工程造價、節約資源等問題也沒有得到足夠多得關注。配式住宅設計過程中如何運用BIM模型進行規劃和制作工作，需要在預制裝配式建筑的施工過程中，對其進行全生命周期、動態管理，通過三維可視化模擬，建立起一個更合理、高效、成本低且效率高的BIM技術，綠色施工管理，有效節約成本，提高效率。實現對整個項目造價成本進行有效地管控。

（二） 基于BIM技術的預制裝配式住宅施工綜合管理

（1）預制裝配式住宅施工方案模擬

BIM技術為基礎的施工模擬，通過在傳統建筑信息模型上建立工程項目，運用該軟件對綠色施工進行仿真分析。BIM系統可以模擬建筑物從開始到結束所需要經歷得一系列工作。在預制裝配式住宅的施工過程，對在建工程設計階段應用BIM技術，進行綠色建模、材料選擇和尺寸確定等方面都有著很大的參考價值。通過三維建模軟件建立模型之后，就能得到工程建造各部分構件之間以及各個分項分部與子項目間關系圖，還有管線預埋線等相關信息，對傳統建筑施工圖紙及技術規范、標準等方面存在問題進行分析和探討，建立有效地動態模擬對象，這樣在施工過程中能夠及時發現問題并且做出相應處理措施避免返工現象產生。

（2）預制裝配式住宅施工進度控制

在我國預制裝配式建筑的施工進度控制與國外相比還有很大差距，為了提高建筑工程項目的質量和效率、縮短工程工期以及降低整個建設中可能發生的返工現象等問題。在預制裝配式住宅的建設過程中，要根據工程具體情況，采用流水施工法、均衡生產原則和動態控制方法，分別從設計階段、采購階段和制作及運輸過程三個方面對各工序之間進行合理的組織安排，在預制裝配式建筑的施工過程中，要根據工程量清單進行合理規劃和設計，對于預制化住宅建設模式下建筑安裝工程進度管理有效控制，在以后工作中對其優勢所在將進一步完善，從而更好地提高預制裝配式建筑施工效率和質量水平。

（3）預制裝配式住宅施工安全管理

BIM技術將綠色、環保等理念融入到設計方案中，將信息共享，采用全生命周期管理方法建立起可持續發展機制。目前，我國的預制裝配式住宅施工過程，在安全管理上存在著很多問題。首先是設計方和生產方面缺乏相應經驗與教訓，其次是多數的施工人員不了解什么時候下料制作、加工到最后交付使用等因素，加之我國對于預制裝配式住宅還未建立起完善統一標準，所以在后期的實際應用中沒有進行有效監管，導致現場出現了許多質量隱患或者事故而造成人員傷亡等情況發生。為了保障施工人員的人身安全，必須要對其進行有效的監督和管理，同時還需要各個方面都協調發展才能達到預期效果;另外還要不斷完善相應法律法規與政策體系并制定出一套完整高效且適用性高并且可操作性強地施工監管體制以及責任追究制度，需要對其進行全方面、系統化管理。

（4）預制裝配式住宅工程變更管理

在預制裝配式建筑的建設中，必須要做好施工前期、中期和后期階段各個部分的綠色化管理。在預制裝配式建筑的施工過程中，要嚴格按照設計圖紙進行，同時還需要對綠色建筑工程質量、安全和環保方面做出有效提升。我們需要對圖紙進行完善與優化，通過三維可視化系統建立BIM數據平臺來模擬整個工程項目的全生命周期情況并將其直觀展現出來;對于現場實際情況以及存在問題制定出切實可行且可操作性強并且符合市場需求及客戶要求的方案，用數字建模法對各個階段間的關系以及各分部分序之間的邏輯關系加以分析研究，通過BIM技術進行優化分析得出結論，模擬真實場地環境，從而達到設計目標與業主共同合作完成項目建設目的。

五、總結

本論文從研究背景及意義、國內外發展現狀以及綠色施工的相關理論入手，闡述BIM技術應用于預制構件生產設計與規劃中，分析了應用該技術對傳統建筑結構造成影響時產生問題原因。通過對比，對其特點做簡單分析，指出目前在預制住宅中普遍存在設計與施工問題。，通過研究BIM技術和預制裝配式住宅設計兩者之間各自特點及共同點分析，綠色施工過程中存在著許多不足。針對我國裝配式住宅產業目前發展的情況，提出了有效管理措施。運用BIM可構成本計算軟件進行高效準確建模能有效節約工程造價，利用可拆卸技術來實現裝配式建筑的全生命周期施工及管理，大大節約成本、提升效率，也為以后類似于預制混凝土剪力墻板等裝配式住宅項目提供參考依據。

參考文獻

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