BIM技术在装配式建筑全寿命周期中的应用

闫斌 王宇 赵雨 陆跃东

摘 要：当前，随着我国经济的快速发展，科学技术不断提升，BIM技术应用的领域和范围越来越广。而装配式建筑构件以其低碳、环保、工业化批量生产、可持续发展等顺应了时代要求，迎来了空前的发展时机。BIM技术作为数字化信息技术，与装配式建筑技术进行结合，能够更高效智能地完成建造任务，将我国建筑行业的发展推向新的高度。

关键词：BIM技术;装配式建筑;全生命周期

在科学技术逐步更新的过程当中，BIM技术渐渐产生，此项技术对促进我国建筑行业的发展有着关键性的意义。科学、合理地应用BIM技术，不仅能够大大提高建筑工程的施工效率，加快建设进度，同时还能够降低施工成本。因此，也就使其在建筑行业当越来越受到高度的重视。

一、BIM技术概述

（一）发展的历史进程

从结构方式的角度来看，建筑行业的发展主要经历了三个阶段，在二十世纪八十年代之前，建筑结构的设计主要采用手工的方式进行计量，并绘制出板化施工图，这样不但效率较低，且精确性也相对较差。步入八十年代后，尤其从九十年代开始，越来越多的建筑设计开始使用计算机来完成，尽管通过使用CAD绘图软件，使得传统的手作设计转向了电信信息化，大大提高了设计的效率，但仍需要进行结构画图。而在应用了BIM技术之后，使得建筑物当中的每一个模块和构件都极有可能实现成图、联动修改以及三维可视化预设与操作，在有效提升设计的效率与精准度。

（二）BIM技术定义

BIM实际上就是建筑的信息模型，其基于三维数字的相关技术，与建筑工程信息相结合形成了工程的数据模型。要想充分发挥出BIM技术的作用，就一定要具备较为完善的数字资源共享技术及相应的共享机制，同时将其作用于建筑的全寿命周期当中，包括建筑信息的全面汇总，从而更加充分的体现出整个工程以及与其相关的设施和模块的功能特征。就现阶段而言，BIM技术在建筑设计中的应用越来越广泛，而且已渐渐涉足到了建筑施工与运维阶段，在此项技术日益完善以及经济效益越来越突出的形势下，BIM技术也必然会在装配式建筑的全寿命周期中发挥出更大优势。

二、装配式建筑全寿命周期BIM技术的应用

（一）装配式建筑设计阶段BIM技术的应用

由于BIM模型包含了构件中的所有参数信息，如构件尺寸、生产单位、质量负责人、构建材质和性能等，项目设计单位、施工单位、构件生产单位等都使用相同的BIM模型，这样就能避免各单位间信息不对称或不一致而出现问题。装配式建筑BIM模型是一个数字化的智能模型，任何一个单位对模型中的任何一个参数进行更改，相关联的参数都会自动跟着调整，避免人工调整产生失误或各单位因沟通不及时产生返工现象等。在装配式建筑设计时需要对各类构件进行预埋和对各类孔洞进行预留，设计师们在共享的BIM模型上交流、设计或修改，通过BIM技术的碰撞检查功能和筛选分析功能，在3D状态下显示不同专业设计上存在的冲突并进行修改调整。施工单位、建设单位、构建生产单位等利用BIM模型能够实现一键出图、一键出工程量、模拟施工等强大功能，根据各单位自身特点和项目定位等，对设计方案、施工组织方案、构配件供应方案等进行沟通、协调和优化。BIM技术将项目可能出现的问题消灭在萌芽阶段，最大限度地避免了设计错误造成的施工成本增加、资源浪费、工期耽误。由于可以实现一键出图和一键出工程量，这样就大大提高了图纸和工程量的准确性和效率。BIM技术是开放、共享的数字化、信息化技术，设计师们可以利用“云端”的族库装配式构件大数据信息，进行门、窗、设备等对比、筛选和预装，丰富云端族库装配式构件并确定装配式构件的标准形态和参数模数。族库的建立，可以大大提高设计师们的设计效率及效果，拓展设计师们的设计思路，设计出更加美观、宜居、生态、耐久的装配式建筑。利用BIM技术精细化、数字化的特点，设计师能够精确、直观地计算出装配式构件中预埋铁件等的参数，避免装配式预制构件施工中出现偏差而返工。

（二）装配式建筑预制构件阶段BIM技术的应用

利用无线射频识别技术对装配式预制构件进行识别、读取管理。按照施工单位或采购合同的要求，为了保证装配式构件的唯一、可靠性，对装配式构件进行编码，并将包含有装配式构件全套信息的RFID芯片植入装配式构件中，便于项目相关人员清楚地掌握装配式构件的详细信息，并根据实际需要将装配式构件的使用情况上传到BIM信息系统中，项目相关单位根据构件使用情况及时采取相应措施，避免等待材料等产生窝工现象。设计师将项目设计方案及装配式构件信息上传到信息库中，便于构件生产商将装配式构件信息（如，预埋铁件、钢筋、模数、材质等）输入成加工参数进行生产。设计师和生产厂商通过BIM技术实现装配式构件信息参数共享，从而实现设计信息与生产系统无缝对接，进而提高装配式预制构件的生产效率和生产的智能化。另外，利用BIM技术的模拟仿真功能，在项目建造之前进行模拟施工，进而消除装配式建筑项目建造过程中出现的问题。

（三）装配式建筑采购阶段BIM技术的应用

在装配式构件运输的工程车上植入RFID芯片，可以对运输车辆进行跟踪定位，掌握构件运输的位置信息，便于构件调配安排。如根据装配式构件的存储位置、装配式构件的大小、是否是特大构件等，合理规划构件的运输路线及运输时间，降低运输费用，实现装配式构件的“零库存”。装配式建筑构件的施工方在接收材料时，可以直接电子读取构件信息，系统自动进行对照分析，避免人工验收的信息误差，提高了验收效率。

（四）装配式建筑施工阶段BIM技术的应用

充分利用BIM技术的施工仿真技术，在项目开工之前进行模拟施工，对不合理的施工方案进行调整、优化和合理安排施工程序。例如，对于不同的装配式构件的吊装效果可能会有差异，根据构件吊装效果的不同制定不同的吊装方案，以期实效最佳的吊装效果。在BIM技术的施工管理中增加时间和成本两个因素，实现BIM施工5D管理，实时掌握项目的时间和费用，在保证施工质量的前提下，实现施工时间和施工成本的最佳组合，进一步优化装配式建筑构件的施工方案。而在装配式构件安装阶段，施工员可以利用无线射频技术自动调出构件信息，以便确认构件的安装位置及安装方式，提高预制装配式构件的施工质量和管理水平。对影响工程施工安全的安全事件進行模拟，并有针对性地制订相应的施工安全方案，减少或杜绝装配式建筑构件施工过程中安全事件的发生，通过模拟仿真施工技术，对施工过程中优化调整材料场地和加工场地，优化调整施工现场道路及车辆行驶路线，避免构件的二次搬运，提高施工的自动化程度和机械施工效率，缩短施工时间。

三、结语

综上所述，随着社会经济的迅猛发展，装配式建筑越来越受到人们的广泛关注。而要想真正提高装配式建筑的施工效率和整体质量，就必须将BIM技术科学、合理地应用于装配式建筑的全寿命周期中，并不断改进BIM技术及其应用的方式，使其能够在装配式建筑全寿命周期中发挥出更大的作用。以此进一步推动我国建筑行业整体的发展。

参考文献：

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[3]裴瀛政，邵磊，施益民.浅析预制装配式建筑施工中BIM技术使用方法[J].居舍，2019（9）.