BIM技术与预制装配式建筑发展与应用

BIM技术与预制装配式建筑发展与应用

王栎峥

中船第九设计研究院 200090

摘要：当前，生态文明建设、建筑工业化、住宅产业化都在大力推动，这一时期，建筑行业的发展将会得到极大的提升，尤其是装配式建筑的工业化，而BIM作为建筑系统的最佳技术和平台，能够在一定的时间内实现持续的发展。结合计算机、物联网等先进技术，可以有效地解决预制装配式建筑行业的系统化问题，从而实现全方位的提高，与国家“十三五”规划相一致，大力发展绿色建筑和建筑业，并建立了BIM技术。

关键词：BIM技术；预制；装配式；建筑发展

引言：随着我国经济和社会的发展，以低碳、环保为特征的装配式建筑在我国的应用日益普及。然而，我国目前尚处于起步阶段，尚有很多缺陷。运用BIM技术，可以有效地提高建筑的设计效率、改进预制件的制造与管理、优化施工工艺，进而推动我国建筑业的全面发展。通过对装配式建筑与传统建筑的区别进行了分析，重点阐述了BIM技术在建筑设计、制作、施工等各个环节中的应用。

1.BIM技术运用于装配式建筑结构的施工特点

在建筑施工中，组装房屋的施工方式既有优点，也有缺点。其影响建筑效果的主要因素有两个，首先，在施工和安装中，由于装配工程没有对材料的结构进行全面的了解，导致构件缺货、装配错误等。其次，不受控制的因素很多，比如天气变化，交通堵塞，制造商没有按时交货，这些都会对工程的进度造成一定的影响。尽管在建设中存在着诸多问题，但相对于传统的建筑来说，它的优点还是很明显的，优点远多于缺点。从材质上来说，这些材料不仅体现了可持续发展的理念，环保、低噪声、占地少、施工过程中更具整体性，因此，装配式建筑采用的材料更能适应时代的发展。从建设的快慢上看，装配式建筑在建设中表现出程序化、高质量、高标准化、高效率等特征，因而其建设速度要快得多。从施工质量上看，装配式结构具有较高的材料品质，而且具有较高的施工效率和较好的整合性，从而使其在质量上优于传统的结构。装配式建筑最大的优点是将BIM技术应用到装配工程中。

2.BIM技术在装配式建筑设计阶段的应用

2.1提升设计效率

在装配式建筑的设计中，各个环节都要进行详细的设计，这与各个专业的密切合作是分不开的。BIM技术的运用，使各个专业的设计人员能够快速地进行沟通和交流，并能及时地对有关的项目进行修正。利用BIM技术搭建“云端”平台，能够将各个专业的数据和信息全部传送到设计平台，并经过碰撞、自动纠错等环节，从中筛选出各个专业的设计矛盾，从而发现设计中的缺陷；由于预制构件数量众多，类型复杂，绘制数量庞大，因此，利用BIM技术可以快速地获取和查阅已有的资料，方便有关人员添加、修改、缩短工程调整的时间，缩短工程进度。另外，将不同的管理权限赋予不同的专业人士，让更多的专业人士参与到装配式建筑的设计中来，并根据自己的经验，提供各种参考意见，尽量降低设计上的变化，让使用者更满意，从而提高整体的设计效率，避免因为设计的原因造成造价的上升，或者延长施工周期。

2.2实现预制构件的标准化

BIM技术的运用，极大地增强了设计信息的开放性。将设计方案和有关数据传输至“云端”平台，实现了类型、样式等的高效集成，并对各种类型的“族”（例如门、窗等）进行了全方位的集成。随着“族”库的不断扩充，有关人员可以比较和分析同类“族”，使其在外形和大小方面达到统一，逐步达到标准化。所以，通过“族”库的构建，可以实现设计规范及相关标准的通用性。通过对预制件的标准化，使有关人员可以方便地进行设计，节省设计、调整所需的时间，扩大了装配式建筑的空间布局，从而更好地满足不同客户的个性化要求。

2.3减少设计误差

在进行施工方案设计时，可以利用BIM技术对结构和有关构件进行更为细致的设计，从而有效地降低了施工过程中出现的各种错误。通过BIM技术，可以更准确地设计和判断各部件的尺寸、间距和厚度。另外，它还可以实现立体显示，可以更直观的看到各部件的配合情况，同时也可以利用碰撞探测技术，来判断各部件的可靠性，尽量减少部件之间的冲突，避免因为设计原因而产生的装配偏差，避免因为设计错误而造成的资源浪费和工期延误。

3.BIM技术在预制构件生产阶段的应用

3.1对预制构件生产流程进行优化

在装配式建筑中，预制件的制造是最关键的一个环节，它在建筑设计和建造过程中发挥着有效的联系。为保证零件资料的准确性，制造企业可以根据BIM模型获得有关零件的各个尺寸信息，以便制订完整的制造方案，并与施工方进行沟通，及时的交换有关零件的制造资料。为保证产品的品质，可逐步建立健全的品质追踪体系，将RFID芯片嵌入到每一组件中，包括尺寸、材质、安装位置等，以此来保障预制件的品质，并能有效地进行后勤管理，从而提升后续的储存、运输效率。

3.2加速装配式建筑模型的试制

为了最大限度的改善工程的进度和工程的质量，在设计完成后，可以将各种零件的数据与制造单位进行共享，获得产品的尺寸、材质、类型等数据，并且随着技术的进步，所有的数据都可以整合到条形码中，并且可以快速的转化成零件的参数，使设计信息与预制件的制造过程进行有效的衔接，从而使产品的生产效率和质量得到提高。另外，近几年发展起来的3D打印技术，也可以直接打印出 BIM模型，加速了模型的制作，同时也可以通过对设计方案的正确性进行判定，并对问题进行及时的纠正。

4.BIM技术在装配式建筑施工阶段的应用

4.1提高预制构件的现场管理水平

预制件在制造后进行储存和运输都需要花费大量的人力物力，并且由于其结构复杂，很容易出现错误，从而对工程建设造成一定的影响。利用BIM技术，将 RFID芯片嵌入到各种零件中，存储人员和运输人员均可使用专用的设备，完成对数据的自动处理，有效地防止了手工数据的错误和遗漏，节省了大量的时间和管理费用。在将构件运输至工地后，有关部门可以直接获取预制件的有关资料，并对其安装位置、安装要求等进行全面的了解，从而有效地提高了现场的管理，加速了工程的建设。

4.2提高施工管理效率

目前的装配式建筑，由于现场吊装的难度较大，使用的机械设备也很多，所以在工程正式开工之前，我们可以利用BIM技术进行整个工程的仿真，将整个工程的施工过程都看得清清楚楚，这样才能最大限度地优化工程的整个流程；通过仿真，可以有效地解决各种安全隐患，从而有效地预防和控制安全事故；同时，运用BIM技术，可以模拟工程施工期间的车辆行驶轨迹，使复杂的二次运输最小化，从而提高工程的管理效率，加速工程的整体进度。

4.3对施工计划进行优化

利用 BIM技术，可以将时间和资源的维度添加到BIM模型中，并将其提升到“5D-BIM”模型中，从而实现对工程项目的资源和材料的投入，建立一个“动态的建设计划”，掌握项目的进度、资源的使用状况；同时，也能发现原方案中的问题和缺陷，并进行修正和优化，避免因此而导致的费用和工期的延长。通过施工仿真，可以使施工单位的各个方面对施工过程的安排、成本投入等有一个更为清楚的认识，从而对施工方案、资源供应等进行进一步的优化，达到对施工进度的动态管理。

结束语

总之，随着我国经济的发展和科技的发展，BIM技术在预制装配式建筑中的运用，不但降低了投资的成本，而且还可以提高工程的工作效率，既可以解决问题，又可以保证工程在使用过程中的安全性，从而有效的推动预制装配式建筑的发展，使我国的预制装配式建筑走上规范化，朝着绿色环保方向发展，促进我国建筑工业化的可持续发展。

参考文献：

[1]王田青，吴银国.住宅产业化暨预制装配式住宅结构体系的发展与问题探索[J].建筑安全，2015，30（1）：73-75.

[2]韦耀臻.BIM技术在装配式建筑结构施工中的应用分析[J].建筑知识，2017，3712：73~76.

[3]张坤南.基于BIM技术的施工可视化仿真应用研究.[D].青岛理工大学，2015.

[4]程素丽.BIM技术在装配式建筑结构施工中的应用研究[J].江西建材，2018（13）：59+61.