BIM技術在裝配式建筑設計及施工管理中的應用探索
時間:2023-07-17 單位（部門）:澄合公司 作者:湯志翰 點擊:載(zai)入中(zhong)...
摘要：隨著經濟的快速發展，國家著力發展裝配式建筑是對傳統建造方式的重大改革，是國家推進建筑業供給側結構性改革的重要戰略舉措。實施該舉措有利于“五節一環保”，即節能、節水、節地、節材、節時和保護環境;有利于質量安全水平提高;有利于促進建筑業與信息化工業化深度融合。大力發展裝配式建筑促進產業結構調整升級，以滿足建筑市場的發展需求。制訂完善裝配式建筑標準規范，以實現集成化設計、工廠化生產、裝配化施工、一體化裝修的現代化建造方式。
一、BIM技術在裝配式建筑中的應用
近年來，建筑信息模型(building information modeling,BIM)技術在國內發展非常迅速，企業、高校都積極開展這方面的應用研究和教學培訓。BIM技術以三維數字技術為基礎，整合建筑工程項目各種信息建立工程數據模型，可應用于工程項目設計、虛擬安裝施工、碰撞檢查、優化施工進度、成本控制、質量及安全監控、環保等方面。裝配式建筑所具有的設計標準化、生產工廠化、施工機械化和管理科學化特點，使得BIM技術在裝配式建筑中的應用越來越廣泛。本文主要講述BIM技術在裝配式建筑設計和施工方面的應用。
(一)BIM技術在裝配式建筑設計中的應用
1.基于BIM技術的建筑三維建模及圖紙設計
在裝配式建筑設計中應用BIM技術能改變傳統的二維設計，使得三維設計得以實現。BIM技術利用建筑物設計信息數據，建立起建筑的3D模型，通過仿真模擬建筑物的各項使用功能及物理信息。施工圖紙的設計通常是需要將結構模型與結構分析模型進行轉換。基于BIM技術的結構設計做法是將Revit建筑模型導入建筑結構設計軟件，然后進行結構計算分析，根據計算結果，把修正好結構分析模型導入Revit軟件并最終生成Revit結構設計。
2.裝配式建筑結構的構件拆分
裝配式建筑結構的深化設計是將整個建筑的各個部品拆分成獨立單元，其中就包含梁、板、柱、墻體、樓梯等預制構件。在安裝時，通過節點澆筑將各個獨立的構件形成可靠的連接，最終形成裝配式建筑框架。Revit結構模型可以確保構件及部品信息的正確性和完整性，對建筑的主體結構和部品拆分，提高了構件和部品的標準性、模塊化。設計裝配式建筑施工圖時，Revit結構模型可以確保數據收集和計算，能得出較為準確的預制率，最終通過模型生成正確設計圖紙。在構件加工時，BIM信息準確及實效傳遞能使構件實現精確生產。三維設計改變傳統二維圖紙需要二次翻模才能生產構件的工作方式。
(二)BIM技術在裝配式建筑施工中的應用
裝配式建筑現場安裝施工有自己的特點，現場吊裝預制構件是結構施工的關鍵環節。施工現場要合理統籌吊運機械選用，吊裝運行路線布置，構件現場擺放等活動，才能保證現場立體交叉、均衡有序的安裝作業順利進行。在項目實施過程中，會涉及眾多參建方，各種工序繁雜，要想各方都能及時了解項目當前狀態和安裝計劃，那么采用BIM技術提供的4D施工進度模擬就能很好地使各個參建方清楚、理解彼此實施計劃。因此BIM技術對制訂一個相互協調、相互配合及科學周密的施工組織計劃具有重要意義。利用BIM技術還可以對施工現場及周邊環境布置進行模擬，由于施工現場涉及預制構件及大型設備的運送、車輛的運行路線、臨時停放、預制構件堆放、構件起吊等作業可能會產生各種沖突問題，運用BIM技術對施工場地進行平面布置模擬、結合VR動態漫游，便于了解現場實際情況，更能科學合理地安排現場作業活動。裝配式建筑的各類預制構件數據可通過BIM系統的項目數據庫查詢調用，方便構件生產廠制訂生產計劃和組織生產，保證生產建造高效有序進行。利用二維碼、影像掃描等信息技術為各個部品、構件編碼，便于現場管理。通過BIM技術手段還可以加強現場質量與安全控制。預制混凝土建筑的預制構件種類、數量繁多，組裝精度是否可靠直接影響建筑物的質量，傳統的設計圖紙要弄清楚預制構件造型和內部連接件是有一定困難的，而且容易出錯。利用BIM三維精確定位技術，可以實現實際安裝結構前模擬安裝演練，現場技術人員可以觀察、分解建筑結構構成，掌握結構安裝的關鍵要點，確保現場結構拼裝的質量和施工進度。
二、裝配式建筑工程施工過程中BIM技術的應用
(一)預制構件的應用
在裝配式施工當中，最重要的一個環節就是預制結構構件，預制構件的順利完成是保證工程順利進行的基礎，也是整個工程最為核心的部分，在預制構件環節，BIM技術能起到很好的提高工程效率的作用，不管是對于預制構件進行設計還是實際的生產，都可以很好地利用BIM技術。
在工程設計環節，需要搜集各類的數據來作為設計的參考，BIM技術具有較好的數據搜集處理功能，它能夠快速收集到與建筑需求相關的數據，并且將這些數據進行詳細的整理，然后再對這些數據進行參數化處理，利用
BIM模型可以設計出一個合理的方案，同時還可以對工程設計進行檢測勘驗，因為BIM的技術可以進行模擬來減少設計圖紙和實際操作過程中的誤差，通過這種對比可以及時發現設計圖紙當中的不合理之處，然后對這些不合理的設計結構進行優化，從而提高預制構件的標準性。
在生產預制構件的過程當中，也可以合理地運用BIM技術，從而減少設計圖紙和實際生產出來的配件之間的誤差。在生產過程當中，能夠和生產商進行交流，通過BIM技術來將一些關鍵的信息傳遞給生產商，讓他們能夠更加符合施工設計的需要，提高材料的質量和精確度，保證后續裝配過程的效率。
(二)工程施工的應用
在施工過程當中，應用BIM技術可以對施工過程中產生的各類信息進行整理，并且合理地保存這些信息，通過BIM技術能夠對施工的整體情況有全面的了解，只有對施工的信息了解更加全面，才能更好地進行各項工作的后續安排，制定施工的規劃，在施工過程當中，需要提前的制定下一步的施工計劃，利用BIM技術來進行信息處理，也能夠提高施工計劃的合理性。
和傳統的施工模式相比，裝配式建筑工程的各項工序之間關聯非常緊密，因此，在施工過程當中，要降低失誤的出現，一旦出現失誤，就很有可能影響到整個工程的效率。在施工管理過程當中，應用BIM技術可以滿足裝配式建筑施工的要求，通過BIM技術來對施工過程進行管理，可以更好地管理施工過程，避免在施工過程當中出現混亂的情況，保證施工有序地進行下去。在施工過程中，應用BIM技術還可以準確地掌握不同施工點的施工情況，因為在施工過程當中，很有可能會出現預料不到的意外，而及時的檢測施工點檢測施工情況，就可以及時發現發生意外情況的施工點，并且及時給出應急方案，控制施工過程中的各項風險。
結語
建筑產業轉型升級是國家可持續發展的重要改革戰略，實現建筑產業現代化的必由之路是建筑工業化，重點則是大力發展裝配式建筑。與各地試點城市的裝配式建筑生產基地、產業園蓬勃發展勢頭不協調的是專業人才缺口亟待解決。BIM技術在裝配式建筑設計、生產、施工安裝等環節應用不僅要求掌握裝配式識圖與生產、施工工藝，還要求掌握BIM技術。因此，如何培養BIM協同型人才，構建完善的應用型技術人才培養體系，為未來裝配式人才儲備核心競爭力，需要繼續積極進行研究探索。
