BIM技术在装配式建筑中的应用

图文 | Mr.陈

排版 | 小筑

我们不得不承认，如果评选最古老的行业，建筑行业应该是当之无愧的第一名！

追溯到3万年前山顶洞人的洞穴，将其作为最初建筑的“原型”的话，到距今5000年前建造难度极大、建造工艺水平极高的“金字塔”，再到如今的世界最高建筑——迪拜的哈利法塔，这些可以当作建筑行业的一本史书了！

哈利法塔

在“装配式建筑”概念的提出之后，将极大的提高整个行业的科技含量和生产效率！随着时代的进步，建筑行业不断引进新的技术，就近几年最火的BIM技术来说，其如何结合装配式建筑概念进行应用呢？

今天，我们来聊一聊BIM技术在装配式建筑中的应用。

装配式建筑和BIM技术

首先，要知道”装配式建筑“是什么！用玩具来比喻就是放大版的乐高！”装配式建筑“将部分或所有构件在工厂预制完成，然后运到施工现场进行”组装“。类似于搭乐高！预制构件运到施工现场后，进行钢筋混凝土的搭接和浇筑！

BIM技术又被称作建筑信息模型，是施工技术人员的辅助工具，其主要功能是可以利用信息数据创建一个建筑模型，解决实践中遇到的不同问题。将BIM技术应用在装配式建筑中，一方面可以实现对烦琐、庞大的数据信息进行集中管理，另一方面可显著提高信息共享效率。

装配式技术优势

1. 有利于提高施工质量

装配式构件是在工厂里预制的，能最大限度地改善墙体开裂、渗漏等质量通病，并提高住宅整体安全等级、防火性和耐久性。

2. 有利于加快工程进度

效率即回报，装配式建筑比传统方式的进度快30%左右。

3. 有利于提高建筑品质

建筑业的玻尿酸，可使建筑产品长久不衰、永葆青春。室内精装修工厂化以后，可实现在家收快递，即拆即装，又快又好。

4. 有利于调节供给关系

提高楼盘上市速度，减缓市场供给不足的现状，买房从此不用彻夜排队。行业普及以后，可以降低建造成本，可有效的抑制房价。

5. 有利于文明施工、安全管理

传统作业现场有大量的工人，现在把大量工地作业移到工厂，现场只需留小部分工人，大大减少了现场安全事故发生率。

6. 有利于环境保护、节约资源

现场原始现浇作业极少，健康不扰民，从此告别“灰朦朦”。此外，钢模板等重复利用率提高，垃圾、损耗、节能都能减少一半以上。

BIM技术在装配式建筑中应用的优势

1、模拟化 ：BIM技术可对装配式建筑的整个建设周期进行全方位模拟，以便相关技术人员进行监督和及时解决问题，从而节约维修成本，有效优化装配式建筑整体的质量。

2、可出图性 ：BIM技术可利用模型进行评估试验，以便根据问题及时改进工作，减少重复性、机械性的检修工作，使预埋套管图或管线综合图的出图效率提升。

3、协调性 ：利用BIM技术模拟施工现场运行中的各个环节，使之相互配合、协调，避免后期操作中出现各种问题，节约经济成本投入的同时，促使装配式建筑的整体效率显著提升。

4、可视性 ：BIM技术的三维特点相比一般二维图纸图纸来说，精确性、可靠性和指导性更好，可以帮助相关技术人员有效掌握装配式建筑的设计、施工、后期运行等各个阶段的不同情况，使得整个装配式建筑呈现出更好的施工效果。

BIM技术在装配式建筑中各阶段的合理应用

以某住宅小区项目来说，该项目建筑高度为100 m，共有33层。在进行建筑设计的过程中，以“设计、加工、装配”一体化和“建筑、结构、机电、室内”一体化为设计原则。设计在凸显本地建筑特色的同时，又借鉴参考了其他地方装配式剪力墙结构的设计经验，并把BIM技术和装配式建筑进行有机结合，创新设计方案，在表现当地建筑风格的同时使用合适的结构方案。

1、 深化设计阶段装配式构件的BIM运用

目前，许多装配式建筑施工过程中所需的PC构件依然会用常规的二维图纸进行设计，并把设计的二维图纸发给PC构件生产厂家，且PC构件生产厂家对模型做二次修改之后，再预制模具并加工生产。

这种做法的不足之处是，PC构件没有真正做到按设计单位交付的订单图纸来进行加工生产。同时，许多PC构件生产厂家给出的二次翻模图纸和加工图纸时常与实际要求不符，再加上二维图纸无法进行预拼装实验，所以易在生产加工环节出现钢筋碰撞问题，从而就需要多次修改模具，无疑会增大成本投入。

而应用BIM技术进行构件设计则可以有效避免上述问题，主要设计如下 ：

结构构件、装饰构件以及功能构件的划分工作，通常是依据造型、配筋原则和制作方法的不同来进行，并在划分完成以后，再制定相应的装配式建筑BIM族库架构。

装配式构件的二维图纸和三维模型的各种数据要通过BIM技术进行参数化和集中管理，真正实现模型全参数化。

开展建模工作之前，为使各部件保持自身的独立性，需要再次确定建筑中构件间的相互关系，通过扁平化构造方法进行构件内部的模型树结构改造，并对参数做标签，以提高管理效率。

建立双重可行性检验制度。事先验证构建整体外部轮廓和单元划分是否准确，需要先在BIM平台上进行拼装模拟，然后在所需建筑中嵌入整个装配式构件。

在构件单元内部的支撑结构的问题上，以钢筋网络为例，利用BIM平台对不同的钢筋进行全参数化的深层次建模和碰撞检查。

钢筋网络的深度编辑是在参数化的基础上，编写所需的程序，以此来呈现钢筋的外部功能，并提高工作效率。钢筋建模过程中要重点做好纠偏工作，并处理好结构钢筋与结构外形的关系，确保建模参数之间保持良好联系。在具体效果呈现环节，为了完成使施工方和车间满意的二维图纸，需要在装配式构件BIM模型利用族文件进行产品优化。

2、 场地分析与选址

关于场地分析和选址的问题，事先需要测试对项目是否具有一定风险隐患，以及会发生意外事件的概率。

如果在环境相对稳定的地方开展工作，将BIM技术与地理信息系统相结合，可以有效减轻突发事件对工程进度及质量的损害。

同时在工程建设前期，应全面、详细分析拟建工程地点的交通情况、地质构造情况等，从而为材料运输及使用提供良好的工作环境，提高施工效率，为整个装配式建筑工程实现最大化的经济效益奠定基础。

3、 生产运输阶段

生产人员为做到生产精确化，必须掌握清晰、明确的构件加工信息，这些信息可以通过BIM共享平台上的三维模型来进行实时查看及获取。

BIM技术在信息管理和存储方式上有很大优势，借助这一优势，可以减少生产人员二次作业的次数，提高工作效率。在生产环节，将可自动识别的标签粘贴到预制构件上，再使用智能识别技术识别标签包含的参数信息，并传输到BIM平台上，以此来对预制构件的运输、存储、装配等过程进行有效管理.

比如在运输过程中，可以利用BIM平台解决以往运输中无法准确追踪物料和查验程序复杂的问题，实现精确预测运输以及进场时间，可以精准对接生产单位与施工现场的装配。

4、BIM技术在模拟施工现场的应用

利用BIM对施工现场进行模拟，是为了保证施工高效优质开展，减少重复工作。另外，为了提高装配式建筑的合理性和可操作性，可以利用BIM技术先建立一个建筑模型，然后根据实际需要在模型中调整相应的数据。

比如，可预先利用BIM技术模拟装配式建筑吊装施工过程，以动画模拟的方式将整个施工流程呈现给相关技术人员。在整个过程中，对于其中出现的问题，可以及时采取有效对策，并不断优化施工方案，为后续吊装施工奠定基础。

在进行吊装施工时，为了保证装配式建筑按照质量要求顺利搭建，施工人员可以利用BIM技术对整个构件的运输路线、塔吊的旋转半径等全程模拟，确保正式施工中各项工作都可按质量要求有效实施，使得整个装配式建筑的质量得以优化。

5、 质量管理方面

在编制过程中运用BIM手段，可以最大限度地解决施工方案存在的不足，将其效益及功能发挥到最大化。

其优势通常体现在可以处理庞大的资源及信息量，简化施工方案，使得技术人员理解起来更加容易。在装配式建筑的整个建设过程中，结合工程现实情况，利用BIM软件平台可以获得更加规范且合理的施工方案和流程，从而可以指导施工单位进行施工及质量管控，最终将工程的最好风貌展现给人们。

在具体操作中，可利用BIM技术构建相应的质量管理模型，并与其他施工方案进行比较审核，从中选出最合适的方案，供施工单位参考，确保各项施工操作都能高效优质开展，而提高施工正确率。

6、 BIM技术在运行维修阶段的应用

从相关资料来看，使用阶段是大部分建筑存活耗资最大的阶段，建筑的设计使用年限通常都是50年，在这期间所消耗的费用大大超出工程原本的价格，因此所消耗的费用呈现不断上涨趋势。

为了保障运营商得到相应的经济效益，需要对建筑设备进行全面规范的维修检查管理，装配式建筑在进行部件维修检查时，需要处理很多的信息，这是因为要处理的数据众多，容易出现遗漏。

另外，建筑物长时间使用的过程中，电路管线会出现老化和损坏，缩短建筑的使用寿命，如果长期不更换，容易引发火灾等安全隐患，严重的会威胁到人民群众的生命财产安全。

为了避免以上危险的发生，需要对装配式建筑进行定期检查维修。这个过程中可以利用BIM的技术优势及其强大的信息管理系统，实时监控建筑设备的运行情况，及时发现问题并解决，将隐患扼杀在摇篮中，使公共财产安全得到有效保护。

除此之外，在BIM模型中也可以辨别并选出可进行二次利用的资源，再进行一系列的加工程序，继续使用，使资源得到合理配置及最大化利用。

结   语

总而言之，BIM技术作为一种先进的建筑信息建模技术，将其应用到装配式建筑施工中，可以有效提高构件生产及施工的质量，并优化人力、物力等各种资源的配置，减少装配式建筑施工中的资源浪费。

同时，也可以简化装配式建筑的工序及流程，提高装配式建筑整体的施工质量。因此，施工单位应进一步深化BIM技术的研究，挖掘其技术价值，推动装配式建筑实现更加快速、稳健的发展。