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BIM技术在装配式建筑中的应用价值刘新4

发表时间：2020/6/19 来源：《基层建设》2020年第6期作者：翟瑞春1 甄少雷2 许连华3 刘新4

[导读] 摘要：基于BIM技术的应用现状与装配式建筑的特点，系统分析BIM技术在装配式建筑的设计、预制构件生产、施工、后期运维等阶段的全寿命周期的应用价值。

        1.身份证号码:13072419900115xxxx    2.身份证号码:13063419810109xxxx
        3.身份证号码:13242519730615xxxx 4.身份证号码:13092119901108xxxx
        摘要：基于BIM技术的应用现状与装配式建筑的特点，系统分析BIM技术在装配式建筑的设计、预制构件生产、施工、后期运维等阶段的全寿命周期的应用价值。研究发现，利用BIM技术可以提高装配式建筑协同设计效率、降低设计误差，优化预制构件的生产流程，改善预制构件库存管理、模拟优化施工流程，实现装配式建筑运维阶段的质量管理和能耗管理，有效提高装配式建筑设计、生产和维护的效率。
        关键词：BIM技术；装配式建筑；价值；应用
        一、装配式建筑特点及其优势
        （一）装配式建筑建设工期短
        装配式建筑的构建都是预先在工厂中进行制作的，随着装配式建筑对构建的使用量增加，加工工厂已具备了批量生产能力，并且这种构建制造全部依托于机器，从而更节省时间。由于工程构建的生产过程并不包括在建筑工期之内，施工时也不需要钢筋捆包和抹灰，从而减少了很多施工流程，大大节约了整体建筑施工时间。
        （二）装配式建筑具有绿色环保特性
        我国一直提倡走可持续发展道路。对于节能环保和绿色施工方面的要求越来越严格，装配式建筑很好地满足了我国相关要求，为建筑行业绿色施工做出了巨大贡献。应用于装配式建筑上的很多材料都具备可循环使用特性，能够更好地避免资源浪费。另外，装配式建筑所使用的构建是在工厂中同样生产的，在施工过程中减少了噪声污染以及对环境和空气的污染，在保护环境方面显示出了其他建筑方式不能比拟的优势。
        （三）有效提高工程质量和施工安全
        由于传统施工中很多项目都需要进行高空作业，所以存在很多安全隐患，对施工人员的安全造成一定威胁，但使用装配式建筑可以有效避免施工危险的发生，在工厂加工构建时已经形成一套完整的生产流程体系，包括建筑用地施工过程，基本都已经普及了机械化作业，大大减少了施工危险性。同时，使用计算机技术结合机械生产出的构建，相比人员施工其建筑尺寸更加精准，有利于提高整体建筑质量。
        二、BIM 技术在装配式建筑全生命周期中的应用价值
        （一）建立装配式建筑 BIM 模型
        提高设计效率设计人员利用 BIM 建模软件建立装配式建筑模型，根据实际情况快速传递各专业信息，建筑师可实时高效对虚拟建筑进行可视化修改，同步最新设计方案，在任意节点角度生成图纸。利用 BIM 技术对装配式建筑进行深化设计，可以查找装配偏差并提前解决问题。利用 BIM 技术的碰撞检测功能，细致分析预制构件结构连接节点是否可靠，同时排除预制构件装配冲突，提前预判因设计误差导致的工期延误，帮助各专业设计人员及时查找专业设计中存在的问题，从而加强各专业之间的沟通，降低设计误差，节省设计时间，提高设计效率，避免资源浪费。
        （二）优化预制构件生产流程
        加快其试制过程通过运用设计阶段 BIM 模型模拟吊装施工，理顺吊装顺序。结合构件堆场的平面布置更能优化吊装顺序。施工图中，对于二次结构如构造柱、过梁、门抱框设置一般多为文字描述，施工前需依据图纸的具体要求对二次结构的设置定位进行具体深化。若每个二次结构构件均绘制立面图或详图，不仅工作量大，也易出错。对于标高变化多、部位复杂的二次结构，有时通过 CAD 图纸的二次深化也无法准确表达。应用专业 BIM 软件如Ｒevit 可实现二次结构的准确定位与参数化建模，在设计阶段前置施工方深化设计的工作，并提高深化设计的质量。在复杂部位二次结构的施工前可依据深化后的 BIM 模型进行三维可视化交底，从而避免施工错误。BIM 技术可以将各参与方的设计信息进行共享。设计人员可以共享不同的“族”库，分享不同类型装配式建筑的设计理念和样板，为户型设计节约大量时间，满足市场多样化需求。

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        三、BIM 技术在装配式建筑全寿命周期管理中的应用
        （一）BIM 技术在装配式建筑设计规划阶段的应用
        在这个阶段 BIM 技术发挥了很大的作用，它的主要优势是协同一致、相互关联、参数化，这就可以很好地解决传统建筑中出现的一些设计冲突造成的设计变更问题。第一，BIM 技术在该阶段可以进行选址的规划和场地分析。在整个项目中起着关键作用的就是场地分析，它影响着建设项目的定位。而传统的方法没有足够的定量分析，也不能对大量的数据进行科学处理等等，但是在 BIM 技术的帮助下与地理信息系统相结合，根据拟建建筑物的空间信息和场地条件，对其进行数据建模。这样就可以更好的帮助决策者进行场地分析和规划选址；第二，可以利用 BIM 技术绘制图纸和建立模型。与传统图纸相比， BIM 技术最大的好处就是它所绘制的图纸中的每一个图元都是由工程含义的，例如构件的空间尺寸、材料的属性等等，这样就有了模型参数的关联性。在 BIM 建立的模型中，任何一个构件的模型参数发生变化，随即构件也会发生变化。BIM 模型还可以进行实际的施工模拟，在模拟过程中发现问题及时改进。同时根据 BIM 技术的可视化特征，各个参与方就设计方案可以进行沟通；第三，BIM 技术可以解决设计的冲突检查。传统的方法都是根据设计图纸通过想象来对建筑物的立体图进行还原，没有科学的方法必然会产生一定的误差，这就导致在施工的时候会出现与设计不符现象，导致方案重新修改，工期延长，成本增加。而结构师利用 BIM 技术，如果设计过程中出现管线冲突，在 BIM 模型中就会显示出来，可以进行及时修改；第四，利用 BIM 技术可以进行工程造价计算。传统的造价还是用人工来进行工程量的统计和计算，这样就会出现计算失误，而有了 BIM 软件，可以为造价人员提供大量的工程量信息以及定额信息，既节省时间也降低错误率，并且预算和实际的误差。
        （二）BIM 技术在装配式建筑生产制造阶段的应用
        在装配式建筑的构件生产制作阶段，把 BIM 技术和 RFID（无线射频识别）技术相结合，将含有构件的材料种类、几何尺寸、安装位置等信息的 RFID 芯片植入到各类预制构件中。又因为 RFID 标签编码具有唯一性原则，所以在构件的生产、存储、运输、吊装等过程中可以保证信息的准确性。BIM 的作用体现在不仅可以为构件的生产管理子系统提供构件的有关数据，还可以把每个预制构件的存储、质量监测、生产等信息返回给 BIM 数据库。这样在 BIM 与 FRID 技术的完美结合下，可以实现预制构件零缺陷、零库存的目标。
        （三）BIM 技术在装配式建筑施工建造阶段的应用
        在装配式建筑施工阶段，BIM 技术的主要应用价值有以下方面：第一，能够随预制构件的库存和现场管理进行改善。在实际的施工现场构件找不到或者构件找错等情况是时有发生的，所以只有严格对施工现场进行管理才可以防止此类事件的发生。而在这个阶段利用 BIM 技术和 RFID 技术的有效结合，就可以对这些构件实时追踪控制。它们结合的优势就在于获得信息准确且传递速度快，能够减少人工引起的误差；第二，利用 5D 施工模拟对施工、成本计划进行优化，对工程质量的进度进行控制。基于 3D BIM 模型，又引入了时间和资源维度形成 5D-BIM 模型，以此来对装配式建筑的各种资源投入情况和整个施工过程进行模拟，形成一个动态的施工规划。另外在模拟的过程中，对原有的施工规划存在的问题进行优化，避免工期延长和成本增加。5D-BIM 模拟还可以使整个项目的施工流程和成本资源的投入更加直观的展现在施工人员和技术人员面前。
        结语
        就建筑行业而言，以工业化生产建设方式作为重大变革，依托于政策支撑、内部推动，装配式建筑必将成为未来建筑业的发展方向。相比传统工程建造形式来说，在绿色减排、高效率、资源节约等方面，装配式建筑都能发挥积极作用，符合我国建筑行业的趋势。将 BIM 技术应用于装配式建筑全生命周期中，有利于现场精细化管理，缩短工期，节约成本，保证质量，提高管理水平，其应用价值巨大。要充分发挥装配式建筑的优势，实现建筑工业化，通过信息化手段、BIM 技术的运用，使更多疑难问题得以解决，促进建筑行业全面发展。
        参考文献：
        [1]陈蕾.突发疫情下BIM+3D打印的装配式建筑技术组合应用的优势[J].武汉交通职业学院学报,2020,22(01):81-84.
        [2]刘濠,洪洁茹,章梦霞,王锦阳,徐照.结合BIM与二维码技术的装配式建筑信息管理方法研究[J].施工技术,2020,49(02):110-114+118.
        [3]薛伟,李孟芩,张婷婷,董知恩.基于工程总承包背景下的BIM技术在装配式建筑工程中的应用分析[J].居舍,2020(05):81+91.