BIM技术在装配式建筑中的集成应用

    汪凯

    摘? 要：在我国装配式建筑项目中，通过应用BIM技术，将装配式建筑从设计阶段一直到竣工投入运营全过程链条联系更加合理和紧密，可以有效提升建筑项目设计、施工水平和经济效益。在我国，现代化建筑行业积极推行“绿色建筑、节能减排”，BIM技术在促进建筑行业转型发展中也起到了非常重要的作用。

    关键词：BIM技术;装配式建筑工程;集成技术

    中图分类号：TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文献标志码：A

    0 引言

    装配式建筑结构具有施工效率高、工程工期短以及节能环保等优势，这与我国日益增加的劳动力成本、持续加大的环保压力背景下，建筑企业继续转型的目标相一致。就目前来看，由于我国装配式建筑体系有着30多年的断档期，使得设计施工经验和施工技术相对落后，在国内的发展困难远多于其他国家。从现有的研究综述和国内外发展启示上看，对BIM技术和装配式建筑两者紧密融合的文献资料较少，大多从技术体系不足和优化方面着手。而装配式建筑结构的核心就是“集成”，BIM技术更是突出信息的集成化，因此，加强对BIM技术的装配式建筑集成应用研究有着非常重要的意义。

    1 装配式建筑结构体系具体分类

    该研究依据建筑材料的特点，将装配式建筑结构体系分为以下3类。

    1.1 混凝土结构体系

    混凝土结构体系主要包括全预制装配式剪力墙结构和叠合剪力墙结构为代表的剪力墙体系、以现浇节点结构体系、现浇柱结构体系以及预应力装配式框架体系为代表的装配式框架体系、以日本HPC体系为代表的框架—剪力墙结构体系等。

    1.2 钢结构体系

    钢结构体系包括轻钢体系，例如钢架和轻钢门式体系以及框架体系，例如斜撑节点加强型钢框架和钢管束组合结构体系等。

    1.3 木结构体系

    木结构体系主要包括装配式木混合结构体系和纯木结构体系等。

    2 BIM技术在装配式建筑的应用形式

    2.1 设计阶段的应用

    在设计阶段，装配式建筑结构主要由生产厂家和建筑设计院联合进行，其建筑图纸经设计院进行初步设计，之后交给装配式生产厂家进行深化，再交由建筑设计院进行结构确定，准确无误后方可开展装配施工。

    装配式建筑结构对设计要求较高，设计院和生产厂家通过应用BIM技术可以实现各项参数资源共享，包括构建尺寸、预制装配率等，使双方能充分了解专业流程的情况。

    2.2 现场施工阶段的应用

    现场施工阶段，装配式结构可以通过结合BIM技术统一开展构件吊装、施工安装和监测等项目。施工前，一方面利用BIM技术可以模拟现场构件施工，另一方面模拟现场资源投入和流程布置等，并在模拟过程中对施工方案进行合理调整。这可以有效避免施工问题和安全事故发。

    2.3 后期运营维护阶段的应用

    在后期运营维护阶段，BIM技术应用于装配式建筑工程中，能对工程项目各构件进行实时监测和维护。例如针对损坏的构件，BIM技术能提供全面性数据，并直接传达给装配式维修工厂，从而进行智能制造和更换;对于需要加固的构件，可以利用BIM技术模拟加固流程，从而制定合理有效的加固方案。

    3 BIM技术在装配式建筑中的集成应用分析

    3.1 构建BIM平台的装配式建筑集成体系

    建筑企业依托BIM技术和平台，实现装配式建筑全专业、全过程、全周期的集成应用，与我国现代化装配式建筑发展需要相同。BIM技术的应用，一方面通过构建装配式建筑产业链设计、生产、施工和运营管理等所有流程的信息数据，实现对產业链上下游企业协同管理，在建筑流程中做减法，不仅节约了生产成本，还提高了工程效率。另一方面，依托BIM平台，可以将装配式建筑各个部件数据化、信息化，将有关建筑所有流程的信息集成到BIM平台上，从而实现建筑信息的多维度化、透明化、共享化。

    3.1.1 信息共享

    建筑信息的共享促进了建筑行业的发展，在装配式建筑中应用BIM技术，使建筑流程部署于云端，通过几何模型描述方法和构件控制参数、实时同步数据和集成化管理方法，能有效协调各个单位之间建筑方案设计、方案变更等沟通问题，并减少装配式建筑在设计、结构以及机电等方面的冲突问题，以此提高装配式建筑结构设计水平。此外，建筑单位还可以建立合理的契约关系，包括利益分配制和信任制等，以此保证BIM信息在装配式建筑工程各阶段信息的合作与共享。

    3.1.2 技术的集成化

    一方面，BIM技术通过数据转化接口，将建筑、机电、结构以及装修等专业软件进行技术集成，同时保持软件开放性特点，实现了“二次开发”。另一方面，BIM技术与GIS、3D技术、VR和云计算技术等相融合，对装配式工程拼装校对、质量和安全管理、虚拟仿真以及智慧城市建设等方面进行深入应用，使建筑行业在BIM技术的应用潜力有所期待。

    3.1.3 管理协同

    BIM平台的构建，可以使多个管理人员进行不同施工阶段，包括建筑、机电、结构和装修阶段的协同设计，并能同时对各个专业阶段的成果和质量进行管理。在装配式建筑设计阶段建立BIM平台，分析产业流程，可以经过转换输入构建出生产企业计算机辅助制造（CAM）系统，从而输出装配构件产品。通过构建信息管理平台以及资源计划系统（ERP），对生产企业的材料、资金、成品和库存进行管理和控制。通过实施更新信息，施工企业可以对施工场地布置、项目进度等进行优化和管理，并能向设计方和生产方及时反馈项目实时进度情况和施工过程中出现的问题等。综上所述，BIM信息在装配式建筑中的应用特点呈现全周期性。

    3.2 BIM技术在装配式建筑中的应用

    BIM技术的发展可以分为3个应用层级，具体为：第一层构建建筑对象模型;第二层，给予BIM模型协同;第三层，网络平台的集成化。依据BIM技术发展层级特点，笔者提出未来BIM技术在装配式建筑中的发展重点可分为以下3个阶段。1）以技术研发和积累经验的起步应用阶段。这个阶段主要对BIM技术中软件和建模技术进行深度开发和应用，并积累BIM技术软件应用于装配式建筑工程各个阶段的实际经验，从而进一步优化和改进施工流程。此外，依据装配式建筑工程实际施工需要，加强装配式建筑体系与BIM信息数据标准以及各个构件参数标准等方面的研究工作。2）以市场扩张和技术完善为发展动力的成长阶段。在这个阶段，BIM技术逐渐构建起标准的信息数据格式，且BIM技术在实践中的应用效果越来越显著，各个建筑单位开始加大应用BIM技术应用，并建立起科学的契约关系与沟通协同机制，大大提升了工程经济效益。例如，我国高层装配式混凝土结构体系得到成熟应用，节点连接技术优化与改进等。3）BIM技术超支集成化、信息化以及绿色化方向飞速发展，例如依托BIM平台构建建筑供应链，与物联网以及VR虚拟技术结合应用，研发和创新节能环保材料以及构建起了智能城市建筑等。

    4 结语

    综上所述，BIM技术在装配式建筑中的集成应用，不仅能有效提高建筑施工质量、生产效率和经济效益，缩短工期等，还可以实现全周期性生产链，使装配式建筑工程从设计阶段一直到运维阶段联系更加紧密。BIM技术的出现和使用，使得我国建筑行业在实现现代化信息管理和经济效益飞速提高方面有着新的发展方向，更为建筑行业突破传统瓶颈提供了技术保障。

    参考文献

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