BIM技術在裝配式建筑的應用

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摘要 ：為解決建筑工業化水平相對較低、管理模式技術化程度不高、工程質量與效益難以得到保證、建造和建材生產過程對環境污染較大等諸多問題，根據國家相關政策法規及環境可持續發展的要求，本文以項目總承包模式（EPC）為研究背景，應用bim技術構建裝配式建筑項目的信息化平臺，從設計到施工再到運維，全建筑生命周期運用BIM技術進行管理，實現直觀可視、協同高效、科學管控及高度集成的目標，以技術和管理模式的變革，實現全產業鏈協同發展。

關鍵詞：EPC模式；裝配式建筑；BIM技術

隨著市場經濟的迅速發展，我國工業建設中工程產品的需求量也在不斷增加。EPC模式在裝配式工程建設中有其突出的優勢，加上BIM技術參數化、可視化、協調化等優勢功能的應用，使工程項目能夠有效節約成本、縮短工期、提高工程質量，是我國建筑業積極參與國際競爭的必然選擇。裝配式自2002年引入建筑行業以來，得到了大力推廣。裝配式建筑并非簡單的傳統建設模式＋裝配式技術，其關鍵在于一體化集成，應用于主體、機電、外裝修和內裝修等單位工程中，以其高效率、高精度、高質量等優點，實現了近期中國建筑業技術的飛速發展。將EPC模式和BIM技術應用于裝配式建筑中進行信息化高度融合，可以更有效地提高施工速度和質量，有效地解決建筑工程中的系統性質量通病，避免工程返工等造成的資源浪費和工期延誤，實現構件設計及生產的標準化、集成化，在提高施工效率、工程質量、環境保護的同時，達到工程全方位、全過程科學有效管理的目的。

1傳統EPC模式、BIM技術的局限性

傳統EPC模式在工程設計、采購、施工過程中，信息化程度較低，在信息處理方面缺乏時效性和準確性，在工程管理方面缺乏全面性和有效性。傳統BIM的應用在設計階段和施工階段是相對獨立的狀態，協同率低，不能發揮數據模型在建造全過程中的作用，BIM技術的先進作用也無法得到充分的發揮。

2構建BIM信息化平臺

充分利用BIM參數化、可視化、協調化等優勢功能，將建設項目各階段的BIM模型及相關信息集成化，構建各個參與建設的單位及各專業共享、協同的信息平臺，以實現BIM在建造全過程中優勢作用的發揮。例如，建筑模型、結構模型、機電模型信息協同和優化，可以提高各專業之間施工的搭接準確度，使整個施工過程規范、流暢。預制構件的設計、加工、施工可運用BIM技術進行準確實施，設計的校驗運用三維視圖根據實際情況修改，且數據可以實時共享，實現構件生產標準化，避免因數據的偏差造成不合格構件的返工，還可以準確控制階段性使用量，保證構件加工數量的要求。在裝配式施工過程中加入工程進度信息，實現對工程進度的動態控制，做到設計、生產、裝配無縫銜接（見圖1）。

3EPC模式下BIM技術在裝配式建筑中的應用

3.1設計階段

裝配式建筑設計、驗收等相關規范相對較少，不能滿足當前施工技術發展的需要，將BIM技術應用于施工設計階段進行深化設計，在一定程度上解決了此問題。為了提高施工效率、節約成本，運用BIM技術將預制構件進行標準化設計，將復雜節點進行深化設計，借助構建建筑信息模型，對參與信息整合的各專業工程進行碰撞檢查和優化，實時更新的數據則會在信息平臺上實現共享，使各參與單位的各專業人員能及時了解設計中存在的問題及最新數據情況，避免因信息傳遞不及時而影響施工。BIM技術將各專業工程參與設計師通過網絡匯聚在一起，進行協同設計和平臺交流。在各專業建立信息模型的基礎上，通過鏈接進行整合，導入Navisworks進行碰撞檢查，查找建筑、結構、機電等專業融合后出現的碰撞點，將其糾正或優化。針對不同構件的拆分、連接設計，建立構件族庫，細化到族分類、命名、參數三個層次來規范預制構件，實現構件設計的標準化，避免了施工過程中因設計與實際的偏差問題而導致的變更。

3.2采購階段

在EPC模式中，采購、設計及施工等環節應做到有效搭接或融合，如BIM技術對材料、設備進行管理和有效控制，以提升工作效率，實現采購環節集成管理目標。由采購人員提供清單中的預制構件及設備或材料的參數信息，然后將信息添加至BIM模型中，并為其設置專屬的二維碼，構件運輸及裝卸均通過二維碼進行信息掃描上傳，顯示于模型中。構件被調用時，掃描記錄將會反饋到BIM信息平臺，實現了通過平臺對物料使用信息的實時監測。依據平臺信息，可以有效地避免因過度采購而造成的空間浪費。運用BIM技術對施工現場運輸車輛進行模擬運行及路線設置，在構件材料儲備滿足需求的同時，能夠有效地確保運輸車輛的安全、有序。

3.3施工階段

施工階段涉及施工現場平面布置、現場安全管理，以及成本、進度、質量控制等諸多方面。其中，施工現場平面布置是項目實現高效施工的關鍵。傳統施工總平面圖是由設計單位分析、勘察現場并結合自身經驗繪制，在實施過程中，施工方會結合實際情況進行局部修改。為了實現環保節能、降低成本的目標，可采用BIM技術繪制施工現場平面布置圖，通過3D動畫模擬，合理利用自然能源（如光能、太陽能等），以節約成本。使用3D動畫對運輸車輛的路線進行模擬實驗，規劃出最佳運輸行駛路線；塔吊位置的布置作業也可采用3D動畫進行模擬實驗，準確高效地確定最佳安裝位置。3.3.1成本控制當前，裝配式工程項目建設速度雖快，但是造價普遍較高，其成本費用增量主要體現在三個方面：一是設計費用，二是構建生產運輸費用，三是裝配安裝措施費用。這導致在現實中常面臨以下三個問題：①構件缺乏統一及規范的設計和生產標準，生產設施投入較高，不成規模，不易橫向對比，造成構件采購價格偏高；②裝配式施工專業化程度低，施工效率和安裝質量無法得到保證；③各專業之間協同程度較低，返工、窩工、浪費等現象普遍存在。EPC模式在一定程度上解決了上述問題，如設計、采購、施工采用一體化集成管理，在一定程度上提高了施工效率，使各環節銜接得更為順暢，協調更加高效，但最終效果還是不盡如人意。對此，運用BIM技術進行全過程成本控制，可以有效解決成本數據無法實時高效共享，以及各參與單位之間協同合作效率低的問題，從設計到施工，合理使用BIM信息技術，將成本數據通過BIM進行分析和共享，在施工過程中對工程計量、施工管理，以及人、材、機資金計劃值與實際值進行對比，可以有效解決傳統成本控制方法中控制時間滯后的問題。在實施前或實施中有效把控成本，所以在項目成本控制方面有著理想的表現。裝配式建筑項目成本控制貫穿項目的全過程。項目初期準備階段，通過BIM模型進行圖紙會審，解決不同專業預制構件安裝出現的問題，減少工程變更，提高施工效率，完成成本控制。在施工過程中，已完成的工程量可通過BIM精準計算，進行多維多算對比，實現從工序成本出發控制分部分的項目成本。限額領料方面，根據構件使用量安排進場資源量，避免出現材料浪費的問題。將施工進度和工程造價信息加入BIM三維模型中，可以很好地實現成本的動態控制，實時跟蹤裝配式項目進展情況及項目資金利用情況，避免因施工過程中出現超支而導致的資金失控。在工程結算階段，利用BIM技術進行數據分析，可以根據不同要求計算出工程量和造價，便于工程進度款的結算。3.3.2進度控制裝配式建筑施工中，影響施工進度的因素較多，常見的有國家政策因素、自然因素、構件和機械因素、施工人員技術因素和管理因素等。針對其中可控因素，將基于BIM的進度管理運用其中，發揮BIM協同性技術優勢，各參建單位都可以根據實際情況具體分析，對比和分析現有進度與計劃進度產生偏差的原因，分析加快進度的可行方案?？傮w而言，以進度計劃為基礎，針對現有進度問題進行溝通和調整，實施可行的進度計劃管理，實現各階段進度管理優化。3.3.3質量控制裝配式建筑常見的質量問題有主要有設計質量問題、構件生產及運輸質量問題、安裝質量問題。其中，安裝質量是施工過程中的重點問題。EPC模式中，雖然質量責任主體較為明確，設計、采購、施工各負其責，由總承包統一管理，但是各參建單位工作狀態相對獨立，有時會因為缺乏有效交流，導致施工質量問題?；贐IM技術的信息平臺可以很好地解決施工過程中出現的交流障礙問題。各參建單位將建設項目各階段的數據信息上傳至BIM信息平臺，實現信息共享，在提高工作效率的同時，確保信息傳遞的準確性。利用BIM構建施工模型，不但可以對各施工階段進行仿真模擬，還可以針對關鍵部位或施工工藝復雜部位，形象地對施工人員進行交底；施工過程中對正在施工的構件的安裝信息進行識別和監控，確保預制構件安裝正確無誤；施工完成后，檢查施工質量也可以在BIM數據平臺實現，且可以多方共同參與檢查，保證工程質量（見圖2）。3.3.4安全管理建筑施工中，施工安全管理是重中之重，“安全第一，預防為主”是我國安全生產基本方針。在傳統安全管理中，由于風險因素多種多樣，做到可防可控難度很大。應用BIM4D將建筑模型融入安全管理規范、安全施工標準等信息中，可以精準地識別施工中潛在的安全風險情況，通過信息平臺將施工區域按照安全等級進行分區。對于高風險等級區域，提前做好預防措施，并借助模擬施工，合理布置規劃施工現場，大型施工機械、運輸機械的合理布局，可以避免施工中因工作范圍沖突而發生的安全風險。BIM技術應用于安全管理，實現了安全檢查、施工自動化，有效解決施工過程中出現的各種安全問題（見圖3）。

4結語

通過對EPC、BIM、裝配式三大主體有效融合的分析研究，將BIM技術應用于EPC模式下的裝配式建筑中，可以從根本上解決建筑工業化不能滿足社會發展需求、建筑管理參與深度與廣度不夠、工程質量不能全維度管控等突出問題，同時為環境的可持續發展奠定良好的基礎。EPC、BIM、裝配式三大主體有機融合的這種信息化、規?；⒏咝Ч芾砘哪Ｊ?，是在原有普適建筑模式的基礎上進行的有針對性和發展性的改革和創新，進而將其進行推廣使用，但由于當前建筑類信息化軟件及程序開發利用等方面的研究還有較大的空間，所以只在現有軟件功能基礎上進行理論研究，以對后續研究提供相關幫助，希望今后專業人士或學者可以在建筑施工相關軟件的應用和功能的擴展方向進行開發，為建筑業的發展提供更高效的技術支持。

參考文獻

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作者：賈云嶺