以BIM技术为基础的装配式建筑施工技术分析

胡春奇

BIM技术能够对建筑工程施工进行模拟，为设计、施工人员提供便利，将原本较为抽象的图纸内容形象化。在装配式建筑施工中，该技术能够有效改善效率低、材料设备存储不合理等现象，提升装配能力，必须得到施工单位的重视，合理应用在施工中，切实提升施工效率。

一、简析BIM技术的主要优势

1. BIM技术的可视化

对于建筑业来说，可视化的运用非常重要。比如建筑图纸，它是用线条和数字来表现各种构件的信息，但要把它们还原成更加逼真的3D图像，就需要“看图人”的想象力了。如果说传统的建筑结构比较简单，那还好说，但是在目前的建筑行业，各种复杂的建筑形态都很难用平面图来描述。BIM技术具有可视化的优点，可以使设计者将传统的平面设计图转换成三维图形，使观看图形的工作人员能够更加清楚地了解设计者的真实意图。

2. BIM技术的协调性

无论是设计单位、建设单位还是施工单位，要使项目顺利进行，都需要各方的协调和协作。如果在实施过程中发现了问题，那么就必须召开一个协调会议，商讨出问题的根源，并提出相应的对策。比如，在安装暖气等专业的管线时，很难考虑到不同的施工条件，也很难考虑到结构的不同，所以在实际施工中，很可能会出现管线交叉、结构等问题。而BIM技术所具有的协调能力可以解决这一问题，通过建筑信息模型，可以对不同专业在建设项目之间可能出现的冲突进行统计，以便为不同专业提供必要的协调信息。

二、当前装配式建筑施工存在的主要问题

1. 施工安装效率相对较低

与已有的现浇砼结构相比，装配式建筑无论是在施工工艺上，还是施工管理上，都有很大的不同。对于装配式建筑来说，吊装、拼接吊装等工序比较烦琐，如果不能完全掌握其施工流程，不仅会导致施工周期缩短，而且还会降低施工效率。所以，在装配式建筑中，必须保证它的安装和整体布局是科学的。尤其是构件的运输、作业面的安装、储存管理、运输等，只有如此，才能减少人力的工作量，否则将会耗费大量的安装时间，从而也很难体现出施工时间短这个重要的优点。

2. 未能实现施工过程高效管理

装配式建筑的实现有很高的专业度，比如构件的制造、运输的专业化、作业的专业化等等，每一个环节都要精确地完成，对技术的控制和管理都要严格。由于其建设方式要改变，尚需一段时间，所以在施工工艺和管理上尚需改进。

3. 项目有关参与方之间难以体现协同性

建筑工业化是建筑设计的最终目的，为了达到这一目的，必须保证整个体系的完整，并在整个建筑的整个生命周期中不断地进行。另外，装配式建筑和传统的建筑不同，它需要参与到各个方面，如果在某个环节出现了问题，那么整个工程的进度都会受到影响。因此，在建设过程中，企业之间的合作程度不高，也成为制约其发展的一个重要因素。

三、BIM技术在装配式建筑施工中的应用

1. BIM和射频识别技术对建筑构件的协同管理

正如前面提到过的， BIM技术的一个重要特征就是协同性，通过这个协同平台，项目参与者可以实时地追踪工程的进展，并实时地共享工程的信息。协同平台的存在，使信息的传输更加有效、无损，打破了“孤岛效应”，增强了各方的交流效率，极大地提升了工程的实际收益。通过将RFID技术与BIM技术的有机结合，生产厂家可以从BIM构件模型中获取构件的尺寸、质量等相关信息，然后在构件中加入RFID芯片，芯片上标注生产日期、安装位置等。在无线射频技术的物联网中引入了 BIM技术协同平台，实现了对组件的实时传输和装配。在构件出厂后，只需扫描车辆的芯片，通过BIM协同管理系统，可以将整车的运输信息显示出来，便于工作人员掌握构件的实际运输状况。借助于这个平台，有关的预制件制造商可以查看有关的资料，查看制造工艺中有无差错，同时，相关的设计者也可以通过反馈的方式验证构件的设计信息。利用BIM协同平台和RFID技术，可以实现从构件到施工全过程的信息共享和协作。

2. 基于BIM的构件储存管理技术

在装配式建筑中，预制件进场后的贮存是一个迫切需要解决的问题，它与塔吊型号、运输路线等因素密切相关。同时也要考虑到施工中无法预料的相关问题。因此，在施工场地中，建筑面积不可太大，在工地上堆放预制件的数目也不能太多，从而有效地控制构件的入场量和时间。在建筑预制件的管理与存放中，无论是按类别堆放，还是从仓库中取出，都需要耗费大量的人力和时间，因此很容易出现差错。而这个问题，可以用信息化的方法来解决，利用BIM技术，可以了解预制件从制造到进入的各个环节，为相关管理部门提供了方便，同时也可以减少在传统的管理模式下出现堆放位置偏差等问题的发生概率，节约了时间和费用。

3. 基于BIM技术的装配式建筑施工管理

BIM技术在建筑管理中的运用，不仅可以考虑到决策依据和施工计划的安全性，还可以在施工的基础上及时建立整个施工过程，从而可以很好地预防安全隐患。结合BIM技术在工程安全管理中的实践，运用 BIM技术进行仿真，可以有效地识别出工程中存在的安全隐患。不仅可以模拟出建筑的各个细节，还可以通过模型来了解建筑的外观特征，让技术人员对建筑进行更好的评估。而且，还可以根据险情，在模拟的过程中，做出相应的应对措施。目前，施工安全管理主要是由安全员来实施，但这种管理方式效率低，难以发现潜在的安全隐患。利用BIM技术，可以实现安全管理的自动化，可以通过可视化的界面对建筑的安全进行管理，对存在的安全风险进行直观的判断，从而使安全管理更加合理，同时也可以提高管理的效率。

4. 施工场地布置动态BIM模型

通过 BIM技术的可视化布局，可以直观地呈现工程现场的布局，将相关族从组件库中加载，并将已建立的单体模型连接起来，将各个专业模型整合起来，形成一个工地模型。根据装配式预制施工的精细化特征，按工序顺序布置：确定塔吊的位置、预制构件和临时设施的分类布置、辅助设施的布置、场内交通道路的布置，基于BIM技术的全面动态过程，对BIM模型进行了定量分析、计算和方案比较。

（1）建设工地的建立有赖于BIM软件的强大可视化能力，将GIS数据导入到施工场区，利用数据中的坐标和高程，建立了一个平面和曲面的三维模型，来模拟现场地形，然后，引入Revit软件所建立的建筑模型，并在现场规划出各个建筑的布局和陈列。

（2）选择合适的垂直输送机械、定位吊装设备，会极大地影响到工程的效率，同时也会产生较高的租赁成本，所以在进行施工之前，必须对其型号和安装地点进行全面的分析。在预制装配式建筑工程中，预制墙、板、梁、柱等结构由于自身重量大、尺寸各异，必须选用合适的垂直输送设备，以确保其顺利进行。确定起重机械的种类、起重数量、起吊幅度、起吊高度等，依据建筑物的外形、空间尺寸确定；再通过对预制件和附属机械的统计分析，确定起重机的起重量和起重力矩，最后从族中选出起重机的型号。塔吊起重能力大，为了保证其稳定，必须采用更深、更大的地基。为了避免与地下室施工产生冲突，在塔吊安装时，必须确保地基与地下室外缘有足够的空间。另外，现场有多个塔吊时，必须确保彼此间的工作不会发生干涉或交叉，并且与周围建筑物的立面和平面有一定的安全距离[7]。

（3）预制构件及临时构配件布置

一般按1～2层的原则将预制件和临时结构物堆放，堆放区域的布置主要有以下几个方面：

①最大限度地缩短预制材料堆放地点到主体建筑物之间的间距。在保证预制件运输方便的前提下，将预制件堆放在临时道路一边。

②对于数量多、大尺度和重型构件的堆放区，应按塔吊的位置就近安排。如墙板、楼板、楼梯等；屋面板、阳台、冷气板及预制件辅助安装设备等，通常沿着建筑物的外部堆放。

③构件及相关设备应设置在起重设备的有效作用半径之内，避免起重机械的空载和超载运行。

④临时物料的堆放要根据场地条件，要充分利用建筑两端的空地和起重机械的有效工作半径以内的空间。图1为BIM场地建模流程。

图1 BIM场地建模流程

四、方案流程评估重要内容

1. 在施工过程中，平面布置可以是一项动态内容，根据建筑施工的特点，可将其分成预制阳台与楼梯、水泥板、模板与钢筋、混凝土梁和剪力墙几个部分。

2. 通过接口，能够对BIM模型中数据进行统计和提取，其中包含不同内容的唯一名称、坐标表达值和各项参数等内容，这些数据的提取工作涉及建筑不同构件的明细表、具体参数，工作人员可以通过模块对技术内容进行计算。

3. 参数评估矩阵，BIM的指标统计模块计算技术指标，建立子项目指标的评估矩阵，了解不同方案具体指标对比和关联系数。

4. 对剪力墙施工场地布置，要考虑以下内容：

（1）安全性指标，在施工中，要根据现场情况，合理对安全设施、消防设施、各类管线情况进行评定，比较量化系数。

（2）合理设置场地利用率的指标。在BIM模型搭建中，不仅要做好模拟施工工作，还要对周边场地进行模拟，合理地设置场地的占地面积和施工净面积，对比两者数值，计算出场地利用效率。

（3）考虑成本指标。施工单位要着重关注成本指标，合理比较各项费用，减少二次运转情况，通过施工场地模型导入造价，合理确定二次运转次数指标。

五、结束语

综上所述，在装配式建筑施工中，通过BIM技术能够促进企业协同管理工作开展，做好存储、施工管理。利用该技术，能够创建出动态模型，保证企业提升施工效率，提高企业发展潜力，完善装配建筑施工体系，积累施工经验，提升市场竞争力，迎合当前建筑市场发展形势。