BIM技术在装配式建筑技术的应用分析

乔斌

摘要：推广预制装配式的建筑体系，推动建筑工业化，是建筑业转型升级到高质量发展的迫切需要。BIM技术是解决装配式建筑一体化设计、全过程信息化管理的有效手段。但在实际应用过程中存在设计与生产、施工脱节、BIM模型的利用率偏低及BIM软件间数据的交互性差等问题。文章指出BIM技术在装配式建筑中应用的发展方向为全生命周期应用，以实现BIM模型的最大化利用，并提出相应解决措施，为推进装配式建筑的发展提供借鉴。

关键词：BIM技术;装配式建筑;全生命周期;制约问题;措施

近十几年来，“装配式”和“BIM”无疑是建筑工程应用领域最热的两个话题，一个被定义为传统建筑产业转型升级的方向，另一个被誉为继CAD之后设计领域的二次革命。随着相关工程项目实践的增多，行业内越来越认识到两者存在极佳的契合点，BIM技术是装配式建筑的必备手段，装配式建筑也是BIM技术的最好载体。BIM技术已经不再是装配式建筑标榜自己技术含量的一种方式，而是保证工程质量所必需的一种手段。

1 存在的问题

目前基于BIM技术进行装配式建筑全流程应用已经成为业内的共识，但在实际应用过程中，尚存在以下幾个问题。

1.1 设计与生产、施工的脱节

装配式建筑在国内发展较快，技术体系繁多，对建筑结构设计有不同的要求，而传统设计人员对装配式技术体系不够了解，也没有充分考虑预制构件生产企业的设备条件、预制工艺及现场的装配工艺，仍然延续以往的传统设计思路，造成拆分后的构件规格不够标准化、模具重复利用率低、生产施工埋件考虑不全、生产施工效率低等一系列问题，无疑增加了项目成本，无法体现装配式建筑的优势。

1.2 BIM建模的高成本与低利用率

BIM模型的建立耗费大量的人工，而目前大部分只用于整个建设过程中的某个阶段，并没有做到完全利用，导致投入产出不成正比，经济效益并不明显，相反给企业和项目造成额外的负担。也有个别企业将已有构件深化图纸翻成BIM模型，仅用于对外三维展示、宣传，无疑增加了企业的成本，也是BIM技术应用的一个误区。

1.3 BIM软件间数据的交互性差

BIM技术涉及装配式建筑的设计、生产、施工、运维等多个阶段，目前不太可能通过单一BIM软件完成，需要不同阶段、不同专业的BIM软件间相互配合，这就涉及BIM数据的交互性。虽然大多数BIM软件公司都宣称能通过IFC、API等格式与其他 BIM 软件相互转换，但效果并不理想，存在部件无法完全导出、属性无法识别、数据丢失等一系列问题，导致不同功能模块重复建模，信息也无法准确流通。

2 发展方向：BIM模型的最大化利用

只有同一个BIM模型在装配式建筑的全生命周期各个阶段都得到充分利用，才能发挥其最大价值。建设项目全生命周期管理，指贯穿于项目整个建设过程的，包括设计、生产、建造、运营维护及拆除后再利用的全生命周期中的信息与过程。该理念的核心思想是信息的管理，通过建立集成虚拟的建筑信息模型来实现设计—施工—管理过程的集成，减少信息在这些过程中的交流障碍。主要包括以下两个方面：①项目实施过程中建立相关建设工程信息;②在项目全生命过程中共享和管理这些信息，从而达到提高项目建造效率、质量和获利能力的目标。BIM技术在装配式建筑中的全流程应用包括以下几点：

2.1 前期设计阶段

基于BIM技术进行装配式建筑的方案设计，利用其三维可视化功能便于业主对建筑方案的快速确认;所有专业开展基于统一BIM模型的协同设计工作;BIM模型及生成的二维图纸将同时交付及归档。

2.2 深化设计阶段

将已有BIM模型以每层为单位拆分为梁、板、柱、墙等各个构件，进一步细化成包含钢筋、预埋件等全部设计信息的构件BIM模型;进行碰撞检测，可分为单个构件内部钢筋、埋件间的碰撞检测和整体拼装后构件间的碰撞检测;出具预制构件深化详图及材料清单表。

2.3 预制生产阶段

利用BIM技术进行项目所需物料的自动分类统计，完成物料的精细化采购;根据工厂设备条件，在预制构件BIM模型基础上完成模具的深化设计;利用BIM模型的三维可视化功能，指导预制构件的钢筋笼加工及埋件布置;将BIM模型数据导入生产设备，实现如机械手自动布模、拆模、钢筋网片自动加工、布料机自动浇筑等。

2.4 装配施工阶段

利用 BIM 技术进行场地布置，确定预制构件运输车辆的行走路径、堆场位置及塔吊布置等;进行5D施工模拟，确定施工方案及预制构件吊装顺序，进而反推出预制构件的生产及运输顺序;实现施工流程的可视化管理，为各参建方提供一个的通畅、直观的协同工作平台，实现精益化、智能化建造。

2.5 运营维护阶段

实现基于BIM模型的可视化交房验收，配合后期的空间改造及构件维护等;在物业管理中，BIM软件与相关设备进行连接，通过BIM数据库中的实时监控运行参数判断设备的运行情况，进行科学管理决策，并根据所记录的运行参数进行设备的能耗、性能、环境成本绩效评估，及时采取控制措施。

3 实现的条件

3.1 上下游产业链的整合优化

为实现 BIM 模型的最大化利用，要求设计、生产、施工、运维等各个部门相互紧密配合，建立BIM应用的标准化和共享化。只有打通上下游的“筋络”，疏通彼此的责任分工及利益关系，才能使BIM模型在装配式建筑全生命周期中无阻碍地流动起来。大型综合性建筑企业内部有设计、生产和施工部门，通过进一步的整合优化，比较容易形成内部的配合。此外，原本独立的设计院、预制构件生产企业、施工单位等应当协同合作，互利共享，减少因企业多元化带来的风险和成本压力。

3.2 BIM 软件间数据的可交互性

考虑到各自的专利、利益等因素，目前BIM软件公司之间做到彻底的数据共享、兼容、开放及标准化有一定难度，这给BIM模型在装配式建筑全生命周期应用造成了一定困难。这也促进了BIM软件公司产品的多元化，以涵盖设计、生产、施工等各个阶段，使自己内部的数据具有更好的交互性，给用户更好的体验。例如欧特克公司收购了Revit、Naviswork等软件公司，Trimble公司收购了Tekla、Sketchup等公司。此外，还可以开发制定更为简单、通用、开放的数据交互标准，回归数据的本质，破除数据交互障碍。但无论哪种方式，BIM软件间数据的可交互性都是实现BIM模型最大化利用的基本条件。

当前阶段BIM软件的选择宜遵循细节可操控、软件成系统的原则。细节可操控即：满足装配式建筑的精细化、差异化需求，软件要有足够的可操作空间，能充分实现设计者的意图。软件成系统即：所选择的各阶段和各专业BIM软件要能形成一个生态系统，内部各个软件间数据能实现无损流转。

3.3 综合型高级技术人员的协调运作

这里的综合型高级技术人员绝不是仅会操作 BIM软件、根据已有图纸翻成三维模型的翻模员，而是在熟悉装配式建筑技术体系特点、预制工厂生产设备条件、预制构件制作工艺、现场装配施工工艺等的基础上，能够利用 BIM 技术这一手段，进行装配式建筑的设计、生产、施工全流程协调运作。其本身既是设计人员，又兼项目技术负责人协调、把控的职能。这对设计人员，特别是结构专业的要求非常高。

4 结束语

装配式建筑和 BIM 技术经过近十几年的发展，已取得一定的阶段性成果，也面临着一些共性问题。这个过程中需要政府政策的持续稳定支持，需要产业链上下游的支撑，也需要 BIM 软件的持续开发和优秀技术人才的进入，才能最终实现建筑产业的转型升级。

参考文献：

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[2]任江，王嘯波，郭娜.BIM在建筑工程生命周期的理论研究[C] / / 第三届工程建设计算机应用创新论坛论文集. 2011 .

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