盛少五

（中國電建集團福建工程有限公司，福建 福州 350000）

1 概述

1.1 預制裝配式建筑

預制裝配式建筑，就是將建筑工程所需要的構件如外墻、樓梯等提前在工廠制作完成，然后運輸至施工現(xiàn)場，將預制構件組裝，完成建筑工程主體結構的施工。該建筑形式的整體質(zhì)量較輕，并且具有施工工序簡便、施工效率高、成本相對較低、對周邊環(huán)境影響較小等優(yōu)勢。面臨當前建筑行業(yè)高耗能、高污染的現(xiàn)狀，預制裝配式建筑通過使用綠色環(huán)保材料來完成構件的預制，并通過可靠的組裝方式將預制構件組裝，形成建筑工程的主體，資源耗費低且環(huán)境污染小，符合建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需求，因而具有較為廣泛的發(fā)展前景[1]。

1.2 BIM 技術

BIM 技術即建筑信息模型技術，通過將工程設計、施工、管理過程中所需的各項信息數(shù)據(jù)化，通過這些信息數(shù)據(jù)構建出立體模型，實現(xiàn)建筑工程全過程的信息共享，使工程參與人員能夠全面的掌握建設工程的各種信息情況，從而對自身負責的內(nèi)容做出全面的考慮和科學應對，也加強了建設工程各個階段負責人員的溝通、協(xié)作，能夠有效地實現(xiàn)提高工程建設的效率、節(jié)約成本的目的[2]。

1.3 裝配式建筑工程應用BIM 技術的作用

將預制裝配式建筑與BIM 技術有效地結合，能夠起到以下優(yōu)化作用。

1.3.1 提高效率，縮短工期

裝配式建筑工程本身具有工期較短，施工效率較高的優(yōu)勢。這主要是因為裝配式建筑所需的材料、構件提前在工廠通過機械化操作的手段制作完成，與傳統(tǒng)建筑的施工人員現(xiàn)場操作的方式相比，能夠有效地縮短建筑工程建設的周期。能夠?qū)崿F(xiàn)這一效果的前提是預制構件的質(zhì)量、規(guī)格型號等都能夠精準的控制，不存在質(zhì)量上的問題。通過BIM 技術的應用，能夠提高預制構件生產(chǎn)的效率和質(zhì)量、規(guī)格型號的精準性，避免因為預制構件不符合使用標準要求而造成的返工，進而有效地提高預制裝配式建筑的建設效率，縮短建設所需工期。

1.3.2 有效控制施工成本

在裝配式建筑施工中應用BIM 技術，能夠有效地降低工程建設所需要的成本。這是因為裝配式建筑的組成部分由工廠使用機械設備進行標準化、大規(guī)模的生產(chǎn)制作，提高效率的同時降低了施工成本。而通過BIM技術的應用，能夠進行生產(chǎn)前的建筑工程碰撞檢測、完善安裝方案等，這樣能夠有效地降低預制構件在生產(chǎn)、安裝過程中的錯誤或者工程變更問題，避免計劃外的成本費用的支出，實現(xiàn)工程施工成本的有效控制[3]。

1.3.3 提高預制構件安裝現(xiàn)場的規(guī)范和秩序性

裝配式建筑的有些構件體積較大，并且預制構件的數(shù)量也多，很難在短時間內(nèi)將全部構件安裝完成，因此需要足夠的施工場地，并在施工場地進行合理的布置，來存放制作好的預制構件，這樣才能確保施工過程中的規(guī)范和秩序性，避免安裝過程中的相互影響。通過BIM 技術，可以進行構建建筑工程的模型，并對施工現(xiàn)場進行模擬操作，測試現(xiàn)場布置方案的合理性，最終確定出合理的預制構件堆放位置、現(xiàn)場的運送路線、塔吊施工位置等，保障裝配式建筑工程施工現(xiàn)場的規(guī)范有序，施工能夠順利地進行。

2 BIM 技術應用分析

2.1 在設計階段的應用

在裝配式建筑工程設計階段，BIM 技術的應用主要體現(xiàn)在以下方面：

第一，是在圖紙繪制中的應用。在圖紙繪制過程中應用BIM 技術主要是根據(jù)圖紙構建出完整的裝配式建筑模型。在技術應用的過程中，需要注意的是，要結合建設單位對于裝配式建筑的實際需求，并結合施工現(xiàn)場的實際條件，選擇合適的建筑結果類型、構件材質(zhì)等，設計出合理的各項參數(shù)。因為一項參數(shù)的錯誤會影響到關聯(lián)的數(shù)據(jù)，有可能會出現(xiàn)整體的設計的合理性問題。通過BIM 技術構建的模型可以驗證參數(shù)的合理性，進而提高整體設計水平。

第二，設計的碰撞檢查。裝配式建筑雖然施工工序較少，但是具體安裝過程中的技術也有很高的難度，對于設計的質(zhì)量要求很高。例如，在構建安裝時，必須要安裝合理的順序進行，這樣才能避免套筒位置難以對準、鋼筋、管線混亂、預留孔洞位置不合適等各種問題，避免返工帶來的資源浪費和成本增加。而利用BIM 技術可以有效地避免這些問題。各結構部位圖紙繪制完成后，可以利用BIM 技術構建信息數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)不同部位、分項工程之間的信息互享，并通過將不同結構部位的模型合并，實現(xiàn)建筑整體設計的協(xié)調(diào)管理的效果。另外，BIM 技術還有碰撞檢查分析系統(tǒng)，可以對設計的管線分布、孔洞預留位置、構建連接處等進行全面檢查，發(fā)現(xiàn)設計中的不合理之處，減少錯誤的可能性，并針對不合理之處進行修正、再次檢查，提升整體設計的合理性，保證施工過程能夠按照設計方案順利進行，避免設計變更事項的發(fā)生。

第三，設計階段的工程造價與工程量控制。因為預制裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑形式的不同，更需要在設計階段做好工程量的精確統(tǒng)計，進而實現(xiàn)工程造價的有效管理，實現(xiàn)工程成本的有效控制。通過應用BIM技術，能夠?qū)υO計方案進行全面分析，進而精確地計算出整體工程量，這是保證工程造價精準性的前提，能夠據(jù)此編制出科學合理的工程預算方案。

第四，整體設計方案的優(yōu)化。鑒于裝配式建筑施工效率高、工期短的優(yōu)勢，得到了業(yè)內(nèi)的青睞而得以快速發(fā)展，因此在裝配式建筑的設計階段，必須要充分地考慮各種施工影響因素，確保施工圖紙能夠滿足建設過程的需求，保證其可行性。這樣才能夠避免預制構件在安裝的過程中，出現(xiàn)設計方案與現(xiàn)場實際不符、安裝構建不匹配、安裝過程中的質(zhì)量不符合標準等一系列問題，減少進行返工重做的可能性，才能將裝配式建筑的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。通過BIM 技術的應用，能夠建立可視化的建筑模型，設計人員可以通過模擬建設過程，檢查重點構件連接部位設計的可行性以及連接質(zhì)量和效果，找出設計不合理之處，例如構建安裝的高度是否合適，是否會影響到后續(xù)管道的安裝；預留孔洞的位置是否恰當，管線是否能夠正常穿行等。針對發(fā)現(xiàn)的問題進行修改，確保設計方案的合理性；同時將各種可能發(fā)生的情況都充分考慮進去，實現(xiàn)設計圖紙對于施工過程各種因素的可控性，實現(xiàn)整體設計方案的優(yōu)化[4]。

2.2 在構建預制階段的應用

預制構件的生產(chǎn)制作對于裝配式建筑工程的整體質(zhì)量具有重要的影響作用。當前的裝配式建筑所需的預制構件類型、數(shù)量較多，并且有時會有個性化的特殊要求。如果此時對于構建的設計、加工制作仍然沿用傳統(tǒng)人工繪制圖紙的方式，那么設計人員的工作量就會非常巨大，并且容易發(fā)生失誤。針對這種情況，可以利用BIM 技術中的結構設計軟件，實現(xiàn)智能圖紙設計，不需要人工輔助；在需要變更設計的參數(shù)時，相對應的設計圖紙也會相應地更新。利用BIM 技術自動更新的圖紙能夠?qū)崿F(xiàn)預制構件的結構的合理布置，全面提升預制構件的生產(chǎn)質(zhì)量，為裝配式建筑的整體質(zhì)量提供堅實的基礎保障。

2.3 在施工過程中的應用

在預制構件的組裝過程中，通過應用BIM 技術，能夠使整體裝配式建筑工程的整體質(zhì)量得到進一步的提升，并提高施工的效率。在裝配式建筑的施工過程中，BIM 技術的應用主要是根據(jù)設計方案，結合安裝的流程和工序進行施工過程的模擬。通過施工過程的動態(tài)模擬，有效掌握裝配式建筑的安裝情況，并根據(jù)現(xiàn)場的實際情況對模擬參數(shù)進行適時調(diào)整，并根據(jù)模擬的建設過程對現(xiàn)有施工方案進行分析，不斷地對施工方案進行優(yōu)化與完善。另外，對于預測會出現(xiàn)的各種施工問題、風險因素等進行模擬，并將相應解決方案的參數(shù)、數(shù)據(jù)等輸入到模型中，判斷解決方案是否合理，并對方案中的漏洞進行修補；同時找出模型出潛在的安全隱患與質(zhì)量隱患，及時采取相應的預防措施或應急預案，保證預制構件安裝過程的順利進行。

2.4 在工程管理過程中的應用

2.4.1 工程進度管理的應用

裝配式建筑工程與傳統(tǒng)建筑工程施工相比，所需要的施工工期更短，效率更高。為了使其這種優(yōu)勢得到充分的發(fā)揮，在工程施工進度管理中應用BIM 技術是一種有效的手段。具體來說，可以針對各個階段、各專業(yè)的施工內(nèi)容制定出合理的施工工期表；并對施工現(xiàn)場進行實時的監(jiān)控，對出現(xiàn)變動的情況在數(shù)據(jù)模型中進行相應調(diào)整，合理的調(diào)控施工工期，避免意外情況造成的工期延誤；利用BIM 技術構建的模型進行施工過程模擬，據(jù)此進行施工人員、預制構件、場地規(guī)劃以及施工工序、施工技術之間的協(xié)調(diào)安排，確保施工進程高效有序地進行。另外，對于施工中的關鍵工序或技術難點，提前進行模擬演練，分析容易出現(xiàn)問題的地方，并找出解決措施，確保實際的施工過程中能夠順利完成，不會因為出現(xiàn)質(zhì)量問題造成反復施工，拖慢進度。

2.4.2 施工質(zhì)量管理和施工安全管理中的應用

利用BIM 技術可以構建預制構件加工模型、施工圖紙設計模型、施工吊裝模型等質(zhì)量管理模型，在模型中引入國家關于裝配式建筑的相關質(zhì)量標準以及建設單位的質(zhì)量要求，實現(xiàn)對于裝配式建筑工程的施工質(zhì)量的有效管理。通過BIM 技術構建的質(zhì)量管理模型能夠及時地發(fā)現(xiàn)預制構件生產(chǎn)、組裝過程中的質(zhì)量隱患和質(zhì)量問題能夠及時地解決，避免問題擴大；同時還可以進行階段性以及竣工質(zhì)量檢查，確保裝配式建筑工程的施工質(zhì)量合格。

對于裝配式建筑工程施工安全管理的BIM 技術應用，可以利用在質(zhì)量管理中構建的模型，在其中加入安全管理方案，據(jù)此實現(xiàn)對于施工過程的實時安全監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)并排除安全隱患，避免安全事故的發(fā)生。

2.4.3 預制構件管理的應用

首先，在預制構件采購時的BIM 技術應用。裝配式建筑工程所需要的預制構件種類、數(shù)量都較多，并且有些構件的體積也較大，在運輸、存放、使用過程中會發(fā)生損壞、丟失、擺放現(xiàn)場混亂等各種問題。而BIM 技術的應用可以很好地解決這些問題。具體的應用如，在預制構件進場之前，BIM 技術可以對施工現(xiàn)場進行全面的分析，確認可以存放并有序使用，同時又能夠滿足施工需求的構件種類、數(shù)量[5]。另外，通過對裝配式建筑的規(guī)模、施工場地大小的分析，合理地計算預制構件需求量，通過合理的安排采購時間，保證使用需求，確保施工現(xiàn)場的擺放有序，還可以避免二次搬運的問題。可以看出，BIM 技術對于施工場地小、工期又要求較緊的工程項目的預制構件管理有著重要的作用。

其次，在施工過程中，進行預制構件管理時的BIM 技術應用，主要是利用BIM 技術對預制構件的使用情況進行實時跟蹤，實現(xiàn)預制構件的全面管控。例如，在預制構件進場后，通過BIM 技術對于預制構件的入場情況如數(shù)量、規(guī)格型號、質(zhì)量等進行記錄，然后通過BIM 技術對施工現(xiàn)場的布置，確定合理的預制構件的運送路線、存放位置。如果在施工的過程中出現(xiàn)工程進度調(diào)整或者其他問題，需要對預制構件的采購進行相應調(diào)整，也可以使用BIM 技術對施工現(xiàn)場現(xiàn)存的預制構件數(shù)量、型號等進行檢查，通過與計劃采購方案的對比，來合理地調(diào)整預制構件生產(chǎn)、采購的計劃，實現(xiàn)各施工階段對于預制構件需求量的精確調(diào)控。另外，在預制構件的使用過程中，需要進行定期的盤點，然后將實際使用情況與計劃用量之間進行對比分析，可以發(fā)現(xiàn)是否存在材料濫用的情況，然后制定相應的管理策略，優(yōu)化預制構件的使用管理。

2.5 在運行維護階段的運用

裝配式建筑工程建成投入使用過程中，需要進行定期的維護，這樣能夠有效地延長裝配式建筑的使用壽命。在進行建筑工程維護時，一個需要重點關注的問題就是建筑的防火性能。通過BIM 技術與其他技術的配合，能夠及時地進行火災預警，并精確地確定起火的部位，能夠及時地消滅火源，并進行人員疏散和救援，減少火災損失。另外，在進行裝配式建筑的維護時，可以參考工程建設過程中構建的信息數(shù)據(jù)平臺，查找相關信息，找出問題所在，并依靠這些數(shù)據(jù)信息制定有針對性的維護方案，提高維護的實際效果。

3 結語

預制裝配式建筑因其獨特的優(yōu)勢，在建筑行業(yè)中得到迅速的發(fā)展，這也符合可持續(xù)發(fā)展的要求。而通過在裝配式建筑工程中BIM 技術的應用，可以使裝配式建筑的優(yōu)勢得到進一步的發(fā)揮，并有效提升建筑工程的質(zhì)量。為此，需要加強對BIM 技術在裝配式建筑工程中的應用研究，在工程的設計、構件生產(chǎn)、施工管理以及運行維護中加深對BIM 技術的應用，促進裝配式建筑的進一步發(fā)展。