BIM技術在裝配式建筑施工階段的應用研究

任程云（濟南一建集團有限公司，山東濟南 250000）

裝配式建筑作為目前工程建設行業大力推廣的建筑模式，相比于傳統建筑模式，具有綠色環保、集中加工生產、節省勞動力、提高建造效率、節約工期等優勢，能最大限度滿足工程建設的需要[1]。且在項目施工過程中通過采用BIM信息化手段，能夠最大限度地將建造過程進行三維化展現，使得工程建設過程更加便于溝通協調，實時更新修改錯誤問題，提升施工過程建設管理水平，促進建筑業的良性發展。

1 BIM技術在裝配式建筑建造過程中的應用優勢

1.1 裝配式建筑的應用優勢

裝配式建筑有著建筑工廠化、產業化、標準化生產的典型特征，通過采用標準化的生產方式，不僅能適應建造高標準高質量的需要，還能滿足日益變化的建筑結構的要求[2]。在建筑構件的生產過程中引入BIM技術進行信息分享、協同推進工程建設，作為新型的建造模式，與傳統建造有著多方面的區別，詳細見表1所示。

表1 傳統建設工程和裝配式建設工程比價表

通過對比可以看出，裝配式建筑的工程應用具有多方面的優勢，通過BIM技術可以有效促進裝配式建筑的推廣應用。

1.2 BIM技術在施工過程中的優勢

裝配式建筑在工程建設應用過程有諸多優點，其中以下幾個方面尤為突出：

（1）有效提高勞動生產效率和減少勞動力投入?，F階段建筑行業勞動力短缺已是制約整個行業高效發展的突出問題，同時勞動力年齡高，專業技術人員不足、成本高等矛盾突出。而裝配式建筑很大程度上提高了整個建筑業的機械化水平和技術水平，不僅提高勞動生產率還能減少勞動力投入，節約人力成本投入，減少安全風險的發生。

（2）綠色環保、降低環境污染。眾所周知，建筑業一直是公認的高耗能、高污染行業，建筑行業占所有行業能耗的30%還多。通過采用工廠預制的裝配式生產形式，將現場煩瑣復雜的濕作業形式轉化成工廠預制加工的生產方式，做到低能耗的同時還能夠減少現場噪音、揚塵、垃圾污染的發生[3]。

（3）提高效率、縮短建設周期。相比傳統施工工藝，需要進行鋼筋、模板施工驗收合格后，方可進入混凝土澆筑施工作業，施工工序繁雜，生產效率低下，通過工廠模數化生產，將以上施工作業過程全部壓縮至工廠加工生產。尤其是工程結構施工過程中的復雜細部處理工作，其優點更加明顯。傳統現場澆筑作業，一般需要進行混凝土的養護等作業，此項工作正常需要7d左右的時間，因裝配式為運至現場的預制構件，僅僅需要吊裝安裝拼接工作，這在一定范圍上也節約了工期。

（4）保障工程施工安全質量可控。相比傳統施工而言，現場施工作業工序繁雜、溝通交流不暢，質量驗收問題較多，通過裝配式生產可以通過工廠的信息化、詳細參數控制，有效控制預制構配件的施工質量，避免現場作業、高空作業帶來的生產安全隱患等[4]。

BIM技術的應用，建立起建設過程各方的溝通信息平臺和技術管理共享機制，為參建各方帶來巨大的效益。施工方在裝配式構件吊安裝過程中，通過應用BIM技術，可以將比如構件偏差等利用BIM和RFID組合，直接識別構件信息和安裝信息，模擬現場場地布置，構件模擬安裝、施工進度信息化控制，有利于施工過程的動態跟蹤管理和投資成本控制。采用BIM技術作為技術核心的各方協同推進裝配式建造施工過程示意圖如圖1所示。

圖1 裝配式建設項目BIM技術為核心各方協同工作示意圖

2 BIM技術應用在裝配式建筑施工過程的案例分析

2.1 項目概況

本文以濟南市北城區保障房項目為例，此保障房項目為濟南市裝配式住宅建筑的試點和樣板工程，項目共6棟高層建筑，均為裝配式住宅，建筑高度57.5m，地上18層，地下兩層。項目采用預制裝配式梁、板、柱、墻和預制樓梯陽臺等結構構件，預制率約55%，裝配率約81%。項目實施過程中采用BIM技術模擬項目建設過程，通過BIM信息化平臺進行施工過程監控管理。

2.2 BIM技術在構件制造過程應用分析

預制構件生產制造作為整個建筑的關鍵環節，工廠在進行構件生產之前便要和設計師做深入技術交流，傳統的2D平面圖紙表達煩瑣，設計意圖貫徹不夠詳細，通過引入BIM技術后，在計算機上進行構件設計3D實現，并模擬加工生產，模擬過程中易于發現圖紙問題和生產難題，避免出現生產完成后的錯誤，保障預制構件的質量。構件生產階段主要生產流程如圖2所示。

圖2 裝配式構件生產制造階段流程圖

通過裝配式構件生產過程中的BIM技術應用，能夠在生產制造流程對構件可能出現的問題提前反饋，提前解決。在構件生產制造階段于構件內部預設RFID信息芯片，采用專用設備工具能夠實時掃描獲取本構件的設計制造參數和裝配位置等信息，并將這些信息反饋到BIM模型中去，實時監測建筑的施工階段和施工情況，實現施工過程信息化管理。

2.3 BIM技術在構件施工過程中的安全質量分析

相較于傳統施工工藝，預制構件在施工過程中的安全質量管理更加可控，通過預制構件的BIM和RFID技術融合，保障了在整個生產施工過程中的質量可追溯。當發現構件出現質量問題時，可通過構件上的RFID芯片及時準確識別并及時通知廠商重新加工生產[5]。

在施工作業現場，構件安裝質量管理尤其重要，為確保安裝過程的零失誤、零偏差要求，采用BIM技術模擬各個施工步驟的施工情況，并關聯施工階段時間參數，從而將施工過程可視化。將模擬過程準確交底給施工作業人員，能有效提高現場安裝效率，避免發生錯誤，并將安裝過程實時上傳至BIM信息平臺。

安全生產管理過程中，通過BIM技術能有效提供合理施工組織和施工計劃，并對施工過程中的重要風險點將潛在的安全隱患呈現出來，并及時將這些問題進行有效監控，動態監測，排除安全隱患。施工過程安全控制管理流程示意圖如圖3所示。

明確安全管理流程，并基于BIM信息化管理手段全過程監測管理，大幅提高施工過程安全管理效率和管理水平，提升建設項目的整體安全管理層次。

圖3 裝配式構件生產制造階段流程圖

2.4 BIM技術在構件施工過程中的進度分析

引入BIM技術在施工開始前便可以詳細分析考慮施工過程的各個關鍵施工節點，將模擬過程作為進度分析的手段，根據信息化模型準確推進施工步序，強化項目管理人員的全局管理觀念，同時在施工過程中將重要節點步驟與BIM模型中的模擬數據對比分析，做到了合理分配、各司其職，避免因傳統項目管理步驟不明的問題出現，耽誤施工工期[6]。

針對施工過程中的突發情況影響工期計劃時，可采用BIM模型進行及時調整，保障施工進度計劃有序推進。為管理人員提供了可靠的技術支撐，并針對出現的問題提供可選擇的解決方案，將損失降至最低[7]。

3 BIM技術在裝配式建筑施工過程中的技術評價

本項目采用BIM技術進行全過程指導施工，通過3D模型模擬施工過程，BIM技術的碰撞檢查、RFID射頻技術等一系列先進手段，有效地減少了傳統設計2D平面圖紙的弊端。通過針對施工現場從場地布置到施工方案、進度安排、安全質量控制等方面的技術優化，大幅提升了項目管理的效率和水平，信息傳遞更加通暢，協調溝通更加順利，工程建設周期明顯縮短[8]。

根據本項目施工過程的數據統計顯示，從施工作業場地、物料投入、安全質量、施工工期、投資成本五方面的對比分析，分析結果如表2所示。

表2 BIM技術應用后產生的效益表

通過表2可以看出，BIM技術一方面能提高施工效率，大幅節約投資金額，另一方面能保證施工安全質量、工期可控。

通過表3可以看出BIM技術結合裝配式施工能大幅降低現場作業人員數量，不僅能有效節約施工方的管理壓力，更有效控制現場人員的作業效率和作業安全[9]。

表3 BIM技術應用在裝配式建筑施工中人工數量對比表

4 結語

文中基于BIM技術的裝配式建筑施工管理應用，詳細闡釋了應用BIM技術施工過程中構件的生產制造，施工場地優化布設、施工過程安全質量管理和進度管理等各個施工階段的應用成果，重點說明了在安全質量管理和進度管理方面的應用效果。

采用BIM技術提高了裝配式建筑的生產效率，縮短施工周期、減少現場安全問題的發生，質量控制較好。同時還能最大限度節約勞動力資源，是一種新型的環境友好型的建筑生產管理模式。應用BIM信息化手段結合射頻技術為實現建筑業工廠工業化生產，也將會給為整個建筑業帶來生產方式的重大變革。