成海滨

湘潭市规划建筑设计院，湖南湘潭 411100

建筑业发展至今，已成为我国经济支柱产业之一，产值所占GDP的比值较大，又为劳动密集型产业，吸收了大量的从业人员，为社会经济发展做出了较大贡献。但传统的建筑产业存在以下缺点：能耗较高、环境污染较为严重、劳动效率较为低下，不利于资源节约型、环境友好型社会的建设。装配式建筑将成为建筑业发展的方向之一，它具有工业化生产、节材节能、降噪减排的特点，能实现可持续性发展的生产模式。

目前，装配式建筑在我国逐渐推广，但市场占有率较低，还未能做到完全标准化设计和工业化生产，其信息化程度不高，与传统建筑产业相比，优势不太明显。

如将BIM技术引入装配式建筑中，使建筑项目在可行性研究、规划、设计、施工、使用和维护过程实现信息共享，把建筑生产管理模式从事中、事后模式调整为事前模式，提高建筑设计的合理性和施工的质量。

1 装配式建筑和BIM技术概述

1.1 装配式建筑

装配式建筑是指用预制的构件在工地装配而成的建筑。相比于传统现浇结构建筑，这种建筑的优点是建造速度快、受气候条件制约小、节约劳动力、对环境污染较小，并可提高建筑质量；但同时也存在结构设计难度较大、整体性较差等特点。

20世纪50年代，我国开始引入装配式建筑技术，主要以预制结构构件为主，如：预制楼板、预制梯板、预制屋架等[1]。2005年，业内提出了建筑工业化的概念，装配式建筑的研究和应用发展较为迅速。2014年，国家出台 《绿色建筑行动方案》，加快发展建筑工程的预制和装配技术，提高工业化集成水平[2]。2016年，鉴于绿色发展、建筑业转型升级等要求，住房和城乡建设部提出大力发展装配式建筑，发布了三大装配式建筑规范及《装配式建筑评价标准（征求意见稿） 》 （建标标函 [2016]248 号） 。从发展现状和趋势来看，装配式建筑已成为我国建筑行业未来的战略发展方向。

目前，我国装配式建筑发展还处于初级阶段，其市场份额和规模还不大[3]。主要原因在于：（1） 新装配式技术推广不到位，公众意识还停留在传统装配式建筑的层面，认为建筑整体性不好、结构安全余度较低，对装配式接受度较低；（2） 装配式建筑在技术标准的编制推广、产品体系的发展完善、关键技术的集成创新、预制构件生产自动化工艺等方面还存有较大不足；（3） 设计施工信息化管理水平不高，与装配式建筑对设计、预制构件生产和现场施工的协同工作与信息共享要求不匹配。

1.2 BIM技术

建筑信息制造（Building Information Manufacture，BIM） 是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，通过三维建筑模型，实现工程监理、物业管理、设备管理、数字化加工、工程化管理等功能[4]。

BIM具有以下八大特性：信息完备性、信息关联性、信息一致性、 可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性。

如将BIM作为装配式建筑信息化管理平台，将为客户提供直观的可视化展示，由建筑整体结构拆分至分部构件，再由分部构件组装为建筑整体，并可建立标准构件和设备数据库，进行构件和设备系统的标准化设计。设计过程中，在BIM平台上对所有构件进行二维码编码，并在构件生产过程中，以各构件二维码为标识，结合BIM构件参数和施工图纸进行精准预制。施工现场，以构件二维码作为构件识别标识，进行准确安装装配，提高施工效率和精确度。

2 BIM技术在装配式建筑设计中的应用

装配式建筑深化、合理、准确的设计，对于生产阶段预制构件的生产和施工阶段构件装配成建筑整体的准确性和生产施工效率至关重要。传统建筑项目设计中，多以二维平面设计为主，利用CAD绘图软件施工图设计，绘图工作量巨大，各专业会签中难以发现相互冲突之处。

利用BIM三维建模软件平台，可由各专业设计人员建立项目建筑、结构、给排水、电气、暖通等专业三维信息化模型。与传统建筑项目设计不同的是，基于BIM平台的深化设计，是从整体到细部构件的拆分，利用不断完善的构件库，采取参数化设计方法，进行构件自动化建模和深化设计；在施工图校审和会签过程中，可应用BIM平台的自动查校功能，对设计图纸进行错误检查和各专业施工图之间的冲突检查，并进一步对预制构件进行模拟预装配，检测构件节点设计的正确性。

以预制剪力墙结构为例，可运用BIM“墙体构建设计”模块，对建筑墙体进行构件化设计，具体步骤如下：

① 先将墙体分为承重剪力墙和非承重填充墙；

② 根据墙体类别，分别进行连接节点设计 （通用节点可从节点构造库中直接选择） ；

③ 针对于承重剪力墙结构进行配筋设计（可利用结构设计软件PKPM、YJK等进行设计，再通过其BIM软件接口导入BIM模型） ；

④ 与水电暖等专业施工图对接，按各专业要求，从水电暖专业预埋件库中选择预埋件，并布置在BIM三维模型中；

⑤ 对于安装过程中，需要预设的吊点进行吊点布置和设计；

⑥ 施工预留、预埋设计，包括模板加固预埋件、外架附着预留预埋和二次构造预留预埋等。

3 BIM技术在装配式建筑施工中的应用

装配式建筑施工包括预制构件的工厂化生产与施工现场现浇及预制构件安装两个部分。

3.1 BIM技术在装配式建筑预制构件生产中的应用

工厂化生产预制构件是装配式建筑生产周期中的重要环节。目前，预制工厂一般通过构件施工图对预制构件进行放样、下料和生产。由于施工图纸中构件的表示方式为二维平面表示法，对于构件的外观尺寸形状、预留预埋件及预留孔洞表达不直观，容易造成生产错误或错漏。并且，在预制构件生产过程中，预制生产进度信息与现场施工信息沟通不甚流畅，容易引起构件生产与现场安装进度不匹配，造成因预制构件短缺工地窝工或预制构件堆放难的问题。

利用BIM平台信息指导预制构件生产，则可从模型中直接读取预制构件的三维放样信息，直观明了，减少构件的次品率和错漏率。并可在生产过程中，通过BIM平台建立与施工现场的信息互通，及时调整生产计划，实现构件生产和现场装配的无缝对接。

如今，3D增材打印技术不断发展，已开始应用于建筑业生产。将BIM三维信息化模型和3D增材打印技术相结合，直接利用BIM模型打印装配式建筑预制构件，将大大提高预制构件的生产速度和质量。

3.2 BIM技术在装配式建筑现场施工中的应用

装配式建筑在施工现场安装过程中，构件吊装工艺较为复杂，高空吊装工作量大，施工安全保障难度大。在安装施工前，施工单位可利用BIM平台进行构件吊装和装配模拟，对装配施工流程进行优化，保证现场施工的顺利进行。

装配式建筑施工现场与传统建筑施工现场有所不同，对于预制构件堆放存贮场地要求较高。可利用BIM平台对预制构件进行二维码编码，从而实现预制构件的分类堆放。并可在BIM平台上编制构件堆放目录，施工中按相关编号进行构件存贮位置查询，可快速定位所需构件位置，进一步安排最优运输吊装路线，提高吊装施工效率。

如能在BIM 模型中加入人力、材料、机具和时间数据，进一步完善BIM平台，将大大提高施工单位对装配式建筑整个施工过程各项资源投入情况的把控，并可针对施工条件的改变，及时作出调整，优化施工方案，提高建筑施工质量和节约工程造价。

4 结语

综上所述，将BIM信息化技术应用于装配式建筑当中，将利用BIM强大的可视化、信息化和专业协调性，充分突出装配式建筑的优势，提高装配式建筑设计、构件制作和施工安装的技术水平，降低工程造价，为建设资源节约型、环境友好型社会作出贡献。

目前，BIM平台与装配式建筑的紧密结合，还存在一些技术上的问题，比如：BIM构件库不足以支撑装配式建筑构件需求；BIM软件与其他设计软件的接口问题，尚不能实现模型互导；BIM平台中时间和资源维度模型缺失等。因此，如能在工程实践中，对BIM技术和装配式建筑进一步磨合和完善，将进一步促进装配式建筑产业链拓展，成为建筑产业化新时代的创新趋势。

[1] 樊军， 杨嗣信.关于实现装配式建筑的思考及建议[J].建筑技术，2017，48（2） ：118-122.

[2] 国务院办公厅.《绿色建筑行动方案》成为建筑工业化和住宅产业化发展指南[J].住宅产业， 2014（11） ：8-13.

[3] 杨闯， 刘香.我国装配式住宅现存问题及应对策略分析[J].建筑技术，2010，41（12） ：1074-1077.

[4] 陈玲燕.BIM在建筑工程项目全寿命周期中的应用价值[J].安徽建筑，2015（6）：221-224.