BIM技術在裝配式建築中的應用

圖文 | Mr.陳

排版 | 小築

我們不得不承認，如果評選最古老的行業，建築行業應該是當之無愧的第一名！

追溯到3萬年前山頂洞人的洞穴，將其作為最初建築的「原型」的話，到距今5000年前建造難度極大、建造工藝水平極高的「金字塔」，再到如今的世界最高建築——杜拜的哈利法塔，這些可以當作建築行業的一本史書了！

哈利法塔

在「裝配式建築」概念的提出之後，將極大的提高整個行業的科技含量和生產效率！隨著時代的進步，建築行業不斷引進新的技術，就近幾年最火的BIM技術來說，其如何結合裝配式建築概念進行應用呢？

今天，我們來聊一聊BIM技術在裝配式建築中的應用。

裝配式建築和BIM技術

首先，要知道」裝配式建築「是什麼！用玩具來比喻就是放大版的樂高！」裝配式建築「將部分或所有構件在工廠預製完成，然後運到施工現場進行」組裝「。類似於搭樂高！預製構件運到施工現場後，進行鋼筋混凝土的搭接和澆築！

BIM技術又被稱作建築信息模型，是施工技術人員的輔助工具，其主要功能是可以利用信息數據創建一個建築模型，解決實踐中遇到的不同問題。將BIM技術應用在裝配式建築中，一方面可以實現對煩瑣、龐大的數據信息進行集中管理，另一方面可顯著提高信息共享效率。

裝配式技術優勢

1. 有利於提高施工質量

裝配式構件是在工廠裡預製的，能最大限度地改善牆體開裂、滲漏等質量通病，並提高住宅整體安全等級、防火性和耐久性。

2. 有利於加快工程進度

效率即回報，裝配式建築比傳統方式的進度快30%左右。

3. 有利於提高建築品質

建築業的玻尿酸，可使建築產品長久不衰、永葆青春。室內精裝修工廠化以後，可實現在家收快遞，即拆即裝，又快又好。

4. 有利於調節供給關係

提高樓盤上市速度，減緩市場供給不足的現狀，買房從此不用徹夜排隊。行業普及以後，可以降低建造成本，可有效的抑制房價。

5. 有利於文明施工、安全管理

傳統作業現場有大量的工人，現在把大量工地作業移到工廠，現場只需留小部分工人，大大減少了現場安全事故發生率。

6. 有利於環境保護、節約資源

現場原始現澆作業極少，健康不擾民，從此告別「灰朦朦」。此外，鋼模板等重複利用率提高，垃圾、損耗、節能都能減少一半以上。

BIM技術在裝配式建築中應用的優勢

1、模擬化 ：BIM技術可對裝配式建築的整個建設周期進行全方位模擬，以便相關技術人員進行監督和及時解決問題，從而節約維修成本，有效優化裝配式建築整體的質量。

2、可出圖性 ：BIM技術可利用模型進行評估試驗，以便根據問題及時改進工作，減少重複性、機械性的檢修工作，使預埋套管圖或管線綜合圖的出圖效率提升。

3、協調性 ：利用BIM技術模擬施工現場運行中的各個環節，使之相互配合、協調，避免後期操作中出現各種問題，節約經濟成本投入的同時，促使裝配式建築的整體效率顯著提升。

4、可視性 ：BIM技術的三維特點相比一般二維圖紙圖紙來說，精確性、可靠性和指導性更好，可以幫助相關技術人員有效掌握裝配式建築的設計、施工、後期運行等各個階段的不同情況，使得整個裝配式建築呈現出更好的施工效果。

BIM技術在裝配式建築中各階段的合理應用

以某住宅小區項目來說，該項目建築高度為100 m，共有33層。在進行建築設計的過程中，以「設計、加工、裝配」一體化和「建築、結構、機電、室內」一體化為設計原則。設計在凸顯本地建築特色的同時，又借鑑參考了其他地方裝配式剪力牆結構的設計經驗，並把BIM技術和裝配式建築進行有機結合，創新設計方案，在表現當地建築風格的同時使用合適的結構方案。

1、 深化設計階段裝配式構件的BIM運用

目前，許多裝配式建築施工過程中所需的PC構件依然會用常規的二維圖紙進行設計，並把設計的二維圖紙發給PC構件生產廠家，且PC構件生產廠家對模型做二次修改之後，再預製模具並加工生產。

這種做法的不足之處是，PC構件沒有真正做到按設計單位交付的訂單圖紙來進行加工生產。同時，許多PC構件生產廠家給出的二次翻模圖紙和加工圖紙時常與實際要求不符，再加上二維圖紙無法進行預拼裝實驗，所以易在生產加工環節出現鋼筋碰撞問題，從而就需要多次修改模具，無疑會增大成本投入。

而應用BIM技術進行構件設計則可以有效避免上述問題，主要設計如下 ：

結構構件、裝飾構件以及功能構件的劃分工作，通常是依據造型、配筋原則和製作方法的不同來進行，並在劃分完成以後，再制定相應的裝配式建築BIM族庫架構。

裝配式構件的二維圖紙和三維模型的各種數據要通過BIM技術進行參數化和集中管理，真正實現模型全參數化。

開展建模工作之前，為使各部件保持自身的獨立性，需要再次確定建築中構件間的相互關係，通過扁平化構造方法進行構件內部的模型樹結構改造，並對參數做標籤，以提高管理效率。

建立雙重可行性檢驗制度。事先驗證構建整體外部輪廓和單元劃分是否準確，需要先在BIM平臺上進行拼裝模擬，然後在所需建築中嵌入整個裝配式構件。

在構件單元內部的支撐結構的問題上，以鋼筋網絡為例，利用BIM平臺對不同的鋼筋進行全參數化的深層次建模和碰撞檢查。

鋼筋網絡的深度編輯是在參數化的基礎上，編寫所需的程序，以此來呈現鋼筋的外部功能，並提高工作效率。鋼筋建模過程中要重點做好糾偏工作，並處理好結構鋼筋與結構外形的關係，確保建模參數之間保持良好聯繫。在具體效果呈現環節，為了完成使施工方和車間滿意的二維圖紙，需要在裝配式構件BIM模型利用族文件進行產品優化。

2、 場地分析與選址

關於場地分析和選址的問題，事先需要測試對項目是否具有一定風險隱患，以及會發生意外事件的概率。

如果在環境相對穩定的地方開展工作，將BIM技術與地理信息系統相結合，可以有效減輕突發事件對工程進度及質量的損害。

同時在工程建設前期，應全面、詳細分析擬建工程地點的交通情況、地質構造情況等，從而為材料運輸及使用提供良好的工作環境，提高施工效率，為整個裝配式建築工程實現最大化的經濟效益奠定基礎。

3、 生產運輸階段

生產人員為做到生產精確化，必須掌握清晰、明確的構件加工信息，這些信息可以通過BIM共享平臺上的三維模型來進行實時查看及獲取。

BIM技術在信息管理和存儲方式上有很大優勢，藉助這一優勢，可以減少生產人員二次作業的次數，提高工作效率。在生產環節，將可自動識別的標籤粘貼到預製構件上，再使用智能識別技術識別標籤包含的參數信息，並傳輸到BIM平臺上，以此來對預製構件的運輸、存儲、裝配等過程進行有效管理.

比如在運輸過程中，可以利用BIM平臺解決以往運輸中無法準確追蹤物料和查驗程序複雜的問題，實現精確預測運輸以及進場時間，可以精準對接生產單位與施工現場的裝配。

4、BIM技術在模擬施工現場的應用

利用BIM對施工現場進行模擬，是為了保證施工高效優質開展，減少重複工作。另外，為了提高裝配式建築的合理性和可操作性，可以利用BIM技術先建立一個建築模型，然後根據實際需要在模型中調整相應的數據。

比如，可預先利用BIM技術模擬裝配式建築吊裝施工過程，以動畫模擬的方式將整個施工流程呈現給相關技術人員。在整個過程中，對於其中出現的問題，可以及時採取有效對策，並不斷優化施工方案，為後續吊裝施工奠定基礎。

在進行吊裝施工時，為了保證裝配式建築按照質量要求順利搭建，施工人員可以利用BIM技術對整個構件的運輸路線、塔吊的旋轉半徑等全程模擬，確保正式施工中各項工作都可按質量要求有效實施，使得整個裝配式建築的質量得以優化。

5、 質量管理方面

在編制過程中運用BIM手段，可以最大限度地解決施工方案存在的不足，將其效益及功能發揮到最大化。

其優勢通常體現在可以處理龐大的資源及信息量，簡化施工方案，使得技術人員理解起來更加容易。在裝配式建築的整個建設過程中，結合工程現實情況，利用BIM軟體平臺可以獲得更加規範且合理的施工方案和流程，從而可以指導施工單位進行施工及質量管控，最終將工程的最好風貌展現給人們。

在具體操作中，可利用BIM技術構建相應的質量管理模型，並與其他施工方案進行比較審核，從中選出最合適的方案，供施工單位參考，確保各項施工操作都能高效優質開展，而提高施工正確率。

6、 BIM技術在運行維修階段的應用

從相關資料來看，使用階段是大部分建築存活耗資最大的階段，建築的設計使用年限通常都是50年，在這期間所消耗的費用大大超出工程原本的價格，因此所消耗的費用呈現不斷上漲趨勢。

為了保障運營商得到相應的經濟效益，需要對建築設備進行全面規範的維修檢查管理，裝配式建築在進行部件維修檢查時，需要處理很多的信息，這是因為要處理的數據眾多，容易出現遺漏。

另外，建築物長時間使用的過程中，電路管線會出現老化和損壞，縮短建築的使用壽命，如果長期不更換，容易引發火災等安全隱患，嚴重的會威脅到人民群眾的生命財產安全。

為了避免以上危險的發生，需要對裝配式建築進行定期檢查維修。這個過程中可以利用BIM的技術優勢及其強大的信息管理系統，實時監控建築設備的運行情況，及時發現問題並解決，將隱患扼殺在搖籃中，使公共財產安全得到有效保護。

除此之外，在BIM模型中也可以辨別並選出可進行二次利用的資源，再進行一系列的加工程序，繼續使用，使資源得到合理配置及最大化利用。

結 語

總而言之，BIM技術作為一種先進的建築信息建模技術，將其應用到裝配式建築施工中，可以有效提高構件生產及施工的質量，並優化人力、物力等各種資源的配置，減少裝配式建築施工中的資源浪費。

同時，也可以簡化裝配式建築的工序及流程，提高裝配式建築整體的施工質量。因此，施工單位應進一步深化BIM技術的研究，挖掘其技術價值，推動裝配式建築實現更加快速、穩健的發展。