裝配式建筑信息化環節中BIM技術的孕育

【摘要】目前為適應建筑工業化以及信息化發展進程，裝配式建筑理念逐漸應用并滲透于建筑行業領域當中。其中，為助推裝配式建筑設計流程升級優化，行業內部人員主動將BIM技術應用于裝配式建筑工程模式體系當中。通過依托于BIM技術優勢，完成對裝配式建筑各階段流程的信息化管理與優化設計。針對于此，本文主要結合BIM概念內容以及優勢特點，對裝配式建筑信息化環節中BIM技術的應用體現、發展建議問題進行總結歸納，以期可以進一步促進裝配式建筑信息化發展進程。

【關鍵詞】裝配式建筑;BIM技術;信息化管理;應用分析

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.14.039

引言：

裝配式建筑憑借效率高、節能環保的優勢逐漸成為促進建筑業轉型升級發展的重要工程模式內容。從客觀角度上來講，裝配式建筑不僅是建筑形式的重要表現，同時也是有效解決傳統建筑模式弊端問題的重要手段。究其原因，主要是因為裝配式建筑設計通過增設構件拆分以及深化設計的內容，有效對傳統建筑模式以及相關流程進行了顛覆性改造，利于進一步提升建筑施工效能[1]。其中，為助推裝配式建筑模式可持續應用，行業內部研究人員主動將BIM技術應用于裝配式建筑施工信息化建設當中。經過多年的探索研究，BIM技術在裝配式建筑施工領域中所發揮的功能作用逐步加強，主要集中體現在施工以及生產階段。目前為進一步加強對BIM技術的推廣應用，裝配式建筑施工領域主動利用BIM技術優勢，將BIM技術應用于裝配式建筑信息化管理各階段當中，實現可視化、協調化以及虛擬化管理過程，更好地助推裝配式建筑健康持續發展。

1、 BIM技術概念以及應用優勢分析

1.1 概念內容

BIM技術具備多維模型特點，屬于信息集成技術的領域范疇。與傳統計算機輔助技術明顯不同，BIM技術融合了傳統計算機輔助技術的優勢，并在原有基礎上通過集成應用信息化技術和可視化技術，實現對建筑工程物理特征以及功能特性重要參數的主動提取與應用實踐。同時，BIM技術也可以利用可視化表達方式完成對建筑工程項目各專業施工流程的模擬分析[2]。

根據分析反饋結果，對各專業施工之間所存在的碰撞問題以及矛盾問題進行提前識別。采取科學合理的方式、方法加以應對處理。結合當前應用情況來看，伴隨著BIM技術應用水平的持續提升，該項技術在基礎建設工程領域中得到了良好的推廣與應用。舉例而言，水利水電工程行業主動將BIM技術應用于工程項目全周期管理當中，通過利用BIM技術的應用優勢以及功能特點，消除傳統信息孤島問題，并加強對各專業流程的整合處理，以切實增強工程項目信息數據共享的效果。

1.2 優勢分析

1.2.1 可視化

可視化基本上可以視為BIM技術的功能延伸表現，BIM技術所具備的可視化功能特點，可以完成對建筑三維模型的準確構建與信息傳達。在具體應用過程中，技術操作人員可結合BIM技術反饋的三維建筑信息，對各專業施工作業流程所涉及到的主要內容進行可視化傳達與深度分析?？筛鶕治鼋Y果，對施工任務以及具體方案進行合理布置與落實。并通過結合各施工作業流程的運作特點，加強對施工資源的合理調配與高效利用，以切實優化施工建設效果[3]。

1.2.2 虛擬化

BIM技術所表現出的虛擬化特點更加側重于強調通過整合各施工階段作業流程特點以及具體內容，對各施工階段所涉及到的風險問題進行提前識別。在識別過程中，技術操作人員可結合BIM技術所構建的施工模型對各專業施工流程的落實過程進行模擬分析。在分析過程中，可根據各專業施工流程特點，及時掌握施工風險問題。

在此基礎上，按照質量優先以及安全治理的原則理念，重點針對風險問題的應對處理方案進行合理部署。除此之外，各參建部門也可以利用BIM技術的虛擬化優勢特點，加強對各專業施工信息數據的集成整合。如結合數據反饋情況，對作業流程進行適當梳理與優化調整，減少設計變更問題[4]。

1.2.3 協同化

BIM技術所表現出的協同化特點更加體現在施工作業布置優化以及合理調配應用施工資源方面。結合以往的經驗來看，大多數參建單位在開展水域水電工程項目管理工作期間，始終將側重點放在施工效率方面，對于專業施工協調以及各項施工作業流程優化的問題缺乏重視，最終導致施工作業效率以及質量效果難以達到預期。而通過利用BIM技術的協同化功能特點，可以拉近各參建部門之間的距離，保障各參建部門可以根據BIM建筑模型對各專業施工流程情況進行模擬分析。根據分析結果，共同研討與解決施工作業期間可能出現的問題，并采取相應的措施加以規避。

2、 裝配式建筑BIM信息化管理方式的發展契機及優勢分析

2.1 發展契機

近些年來，市場經濟水平的持續提升，促使建筑業總產值總體呈現出穩定上升的趨勢。然而，從可持續發展與節能減排角度上來看，每年因建筑而產生的垃圾占比較高，可占據世界垃圾總量的40%左右。與此同時，建筑行業與其他支柱型行業相比，如鋼鐵行業、裝備制造行業，所存在的生態不協調以及經濟轉化率低的問題相對明顯，因此在施工建設過程中，經常會出現施工周期過長以及勞動成本高的負面問題。最重要的是，傳統施工建設所涉及到信息化程度相對偏低，不利于建筑行業健康持續發展。為推進我國建筑行業轉型升級發展，國家政府相關部門主動推廣裝配式建筑理念，解決傳統建筑模式存在的短板問題[5]。

新型裝配式建筑憑借效率高、節能環保的優勢逐漸成為促進建筑業轉型升級發展的重要工程模式內容。其中，裝配式建筑節能減排優勢可以參照圖1。究其原因，主要是因為裝配式建筑施工通過增設構件拆分以及深化設計的內容，有效對傳統建筑模式以及相關流程進行了顛覆性改造，利于進一步提升建筑施工效能。此外，裝配式建筑PC構件可提前在工廠內預制完成，再運輸到施工現場完成拼接澆筑的一系列工作，利于提升現場施工效率并減少施工隱患問題。目前，為進一步促進裝配式建筑健康持續發展，行業內部人員主動將信息化技術集成應用于裝配式建筑施工建設中，更好地解決傳統施工建設模式存在的信息化程度偏低、集成效率不高的問題。

2.2 優勢分析

為促進裝配式建筑信息化發展水平提升，行業內部研究人員將BIM新興技術內容應用于裝配式建筑管理領域當中。其中，可通過利用BIM 技術的可視化功能、協同化功能以及虛擬化功能等，從多個角度觀測施工過程，擬選最佳施工方案進行施工建設。如在虛擬分析過程中，研究人員可以從各時間節點出發，對各節點的施工工藝以及重難點內容進行提前分析。根據分析反饋結果，對施工作業期間可能出現的風險問題進行提前排查，保障現場施工人員人身安全以及施工進度合理。

與此同時，BIM 技術可主動與信息化管理技術進行結合應用，如可以與三維激光掃描技術進行結合應用，完成施工場地測繪管理工作，真實反映訊息。除此之外，基于BIM 技術的裝配式建筑信息化管理工作可以協同各參建單位對項目建設情況進行詳細分析。根據分析反饋數據，對施工建設階段所涉及到的要點內容以及管理內容進行重點把握。最重要的是，以BIM 技術為核心搭建裝配式建筑信息化管理體系在一定程度上可以實現裝配式建筑智慧建造目標。具體如圖2所示

3、 裝配式建筑信息化環節中BIM技術的應用實踐分析

3.1 裝配式結構方案優化設計應用

3.1.1 輔助設計

BIM模型可通過依托與模擬化以及可視化的優勢，完成對裝配式結構方案設計內容的梳理與優化。其中，設計人員可利用BIM模型的可視化特點對建筑本體進行真實呈現。并通過采取3D立體模型對建筑物外觀及框架結構進行瀏覽分析，根據分析結果，對細節問題進行適當完善[6]。

與此同時，關于裝配式建筑物建設環境以及施工方案的優化部署，設計人員可利用BIM模型進行輔助設計。根據設計結果對施工工序及操作節點、重難點問題進行模擬分析。在此基礎上，設計人員應對所選用不同的施工計劃進行模擬分析，最終選定效果最好的方案進行施工應用。除此之外，設計人員還可以利用數字模型對具體參數進行調節優化，保障參數可以控制在最佳范圍當中，減少設計變更問題的出現。

3.1.2 碰撞檢測

實現碰撞檢測基本上可以視為BIM技術在裝配式建筑施工設計中的重要應用表現。與傳統2D圖紙設計明顯不同，設計人員可通過依靠BIM模型對施工環節所隱藏的安全問題以及隱患問題進行重點識別。通過及時查找碰撞問題存在的不足，利用科學合理的方式、方法加以排除。與此同時，設計人員可利用BIM模型的可視化特點對重要施工位置如工藝管線以及工藝機械提前開展碰撞檢測。

根據檢測結果對當前所存在的缺陷問題進行完善處理，盡量將誤差控制在合理范圍內。在管線完善方面，設計人員可采取碰撞以及調節技術方法，對當前管線模型的可操作性進行深度研究與分析，盡量減少模型與實際存在的誤差問題。從企業角度上來講，通過合理利用BIM系統，可以實現全過程分析目標，并且在設計方與監理方的干預作用下，可進一步完善管線細節問題[7]。

3.1.3 項目量運算

為保障設計方案的可行性，在采集與整理完原材料后，設計人員可對完工模型進行二次施工設計。在具體設計過程中，設計人員需要主動將設備運轉以及能耗要素融入到模型內部。與傳統項目量運算方式不同，基于BIM模型的項目量運算工作可以依托于智能化計算方式，完成對項目量運算過程的自動化處理，以切實增強計算真實性與可靠性。這樣一來，可以有效規避傳統項目量運算所存在的誤差問題，進一步保障數據結果的真實性與準確性。

3.2 裝配式預制部件協同設計應用

3.2.1 預制部件優化設計

與傳統建筑結構形式不同，裝配式建筑可提前在工廠內部完成預制部件加工操作。預制部件加工操作結束后，可運送到建筑現場完成拼裝。與此同時，現場施工操作人員可利用大型機械設備進行吊裝處理，將預制部件組成整體結構形式。為進一步提升裝配式結構性能優勢，減少復雜流程操作，設計人員可提前將BIM模型應用于預制部件優化設計當中。

在具體應用過程中，BIM模型可通過利用協同優化設計功能，對預制部件細節設計問題進行健全完善。如設計人員可提前了解預制部件質量規定以及設計要求，科學創建3D模型。設計人員可根據3D模型情況完成質量拼裝，并從多角度對預制部件是否滿足建筑結構需求進行觀察分析。結合以往的經驗來看，因預制部件內所涉及到的參數數據較多，對實現參數的優化與調整，設計人員可通過創建預制部件3D模型，提升參數精準度。

3.2.2 預制部件加工應用

BIM模型在預制部件加工中可通過依托于協同設計以及可視化設計優勢，完成對細節問題的改善處理。在具體應用過程中，設計人員可通過依靠BIM系統對預制部件加工圖紙進行合理設計與精準輸出。并通過采取智能生產機械，將圖紙導入到生產系統當中，實現對預制部件的集成化加工操作。這樣一來，不僅可以全面提升預制部件加工效率，同時也可以進一步推進裝配式結構的可持續應用。結合當前應用情況來看，BIM技術在預制部件加工領域中得到了良好的推廣與應用，尤其體現在規模較大的裝配式結構施工當中。

3.3 其他應用

3.3.1 建筑性能優化

實體建筑可通過轉化形成模型文件，設計人員可將模型文件輸入到相對應的分析軟件當中，完成建筑性能優化處理過程。一般來說，分析軟件系統可以通過利用模擬分析功能對太陽燈光照射情況以及風流體進行科學分析。與此同時，分析軟件系統還可以針對建筑能耗數據進行精準計算，判斷實體建筑是否符合綠色建筑標準。最重要的是，在建筑性能優化階段，設計人員可根據數據分析模擬情況，對當前設計不合理的地方進行及時調整，保障裝配式建筑建設質量安全的同時，減少資源浪費現象。

3.3.2 效果圖及動畫展示

效果圖與動畫演示基本上可以視為裝配式建筑BIM信息化集成應用的重要表現。在具體應用過程中，設計人員可利用3DMAx、Sketch up等工具軟件對實體建筑進行建模分析。在此基礎上，利用渲染軟件，如Enscape完成對模型場景的構建。最終以三維動畫形式，立體展示方案內容。此外，在現場施工階段，管理人員也可以利用上述施工模擬動畫方式對施工作業期間可能出現的質量問題以及安全問題進行提前模擬分析。根據分析反饋結果，采取科學合理的方法措施加以規避[8]。

3.4 應用價值分析

結合當前BIM技術推廣應用情況來看，通過將BIM技術應用于裝配式建筑施工設計領域當中，基本上可以實現以下目標：

（1）基于BIM技術的協同化設計可以有效處理裝配式建筑施工專業協調問題。在具體設計過程中，BIM平臺可以對各專業間的數據進行綜合處理與分析，根據分析反饋結果，對當前專業施工矛盾問題進行重點調節與優化處理。

（2）基于BIM技術的信息化管理方式可以實現建筑設計標準化目標。在建筑設計當中，可利用BIM技術的功能優勢，完成建筑模塊標準集成操作。對于結構設計而言，可利用BIM技術的可視化以及模擬化功能優勢，提前對梁、板、柱、墻等重要結構的連接操作過程進行模擬分析，減少專業施工矛盾問題。

（3）目前，裝配式建筑工業產品可通過依托于BIM技術的集成功能，不斷朝向高舒適度以及高品質化方向發展。

4、 基于BIM信息集成功能的裝配式建筑發展策略及建議

雖然BIM 技術在裝配式建筑領域中得到了良好的推廣應用，并且在信息集成功能應用方面取得了良好成果，但從整體角度上來看，國內BIM 技術尚未達到成熟應用水平，在部分細則內容以及技術應用方面還是存在亟待解決的問題。針對于此，建議國家相關部門以及行業內部研究人員應從宏觀角度對基于BIM 信息集成功能的裝配式建筑發展問題進行統籌部署。

4.1 健全完善標準化發展水平

裝配式建筑建造水平在一定程度上可以體現出國家行業標準建設水平。結合我國實際國情來看，我國關于裝配式建筑建造標準的設定還是存在不完備問題。如在生產預制構件時，各個生產單位的生產工具難以實現協同使用目標，最終導致預制構件規?；a工作無法得到切實貫徹落實。為及時打破這一僵局，促進BIM 技術在裝配式建筑建造領域中的良好應用，國家政府部門應發揮出宏觀指導優勢，大力號召高校以及企業等本行業的專家學者積極參與到相關標準以及規范內容的制定工作當中。與此同時，應加強互聯網技術與裝配式建筑的結合應用，如主動將BIM 以及VR新興技術應用于裝配式建筑建造領域當中，不斷促進裝配式建筑朝向智慧建筑方向發展。

4.2 注重自主開發軟件平臺與生產工藝創新問題

任何一個行業若想實現可持續發展目標，就必須注重自主創新。對于裝配式建筑行業領域而言，行業內部研究人員應堅持自主創新與科研創新。以創新為驅動力，推進各項發展技術進程的健康持續發展。與此同時，政府相關部門應加強對相關開發軟件平臺以及生產工藝的資金扶持力度，如通過構建裝配式建筑實驗室，進一步加強對新興技術軟件的開發與利用。除此之外，裝配式建筑行業領域工作人員應立足于大環境發展趨勢，積極朝向信息化與自動化方向發展?？芍鲃咏Y合BIM 技術當前應用現狀，制定一套符合本行業發展的信息化管理體系。

結語：

以BIM技術為核心搭建裝配式建筑信息化管理體系已然成為當前建筑行業的主流發展趨勢。針對于此，在今后的發展過程中，行業內部人員應加強對BIM技術以及相關軟件的開發利用水平，以切實增強裝配式建筑信息化管理決策速度與質量，實現裝配式建筑智慧建造目標。需要注意的是，國內BIM技術應用研究水平尚未達到成熟高度，在建造應用以及協同管理方面存在亟待解決的問題。建議研究人員應加強對BIM技術內容的拓展研究，并通過結合裝配式建筑發展趨勢，進一步促進建筑行業智能建造進程深入持續開展。

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作者簡介：

丁杰，西北農林科技大學，任職于中國二十二冶集團有限公司市場部技術處。郵箱：434512284@qq.com