BIM技术在装配式建筑施工阶段成本控制的研究

BIM技术在装配式建筑施工阶段成本控制的研究
摘要】结合工程施工经验对 BIM 技术在装配式建筑工程施工全阶段的应用研究展开分析，得到 BIM 技术在装配式建筑工程施工中的重要性，从而有效降低装配式建筑施工阶段的成本。

【关键词】装配式；BIM ；施工；成本
1 引言
装配式建筑中采用大量集中预制的PC 构件，施工现场的作业量少、建造速度快、施工机械化水平高，符合绿色施工的要求，对于国内建筑业的转型升级意义重大。

目前，很多学者开展了对于装配式建筑的研究，其中 BIM 技术在装配式建筑中的应用这一课题颇受关注。

BIM（建筑信息模型）以项目中的各类信息数据作为模型的基础，具备可视性、模拟性、优化性、协调性和可出图性五大优势。

BIM 模式可以将建筑中的几何信息及非几何形信息完全涵盖，涉及到建筑的材料、尺寸、重量、造价等方方面面，可以为设计方、施工方、业主方、监理方等参建各方提供各类工程数据，方便相关人员开展“模拟和分析”[1]。

现阶段的装配式建筑项目在施工过程中存在诸多问题，比如说由于工程规模过大、施工人员技术水平良莠不齐、现场管理缺乏系统性，导致的施工时各道工序衔接强度低、施工工艺不符合要求、预制构件受损严重、预制构件连接部位强度不达标等问题。

因此，装配式建筑施工技术仍需完善，BIM 技术的引入为装配式建筑施工技术的提升带来了全新的转机，BIM 技术一方面可以减少设计误差、提高设计效率，另一方面可以优化施工的各道环节，从而有效降低工程成本，因此BIM技术对于装配式建筑施工阶段成本的控制有重要意义[2]。

2 BIM 技术在装配式建筑工程施工前期对于成本的控制意义
2.1 构建装配式标准化族库
BIM 技术与装配式建筑的结合，可以将两者优势充分发挥。

借助 BIM 技术可以构建装配式标准化族库，进而快速构建结构模型、大幅度缩短建模时间。

而且，BIM 技术中的碰撞校核管理器还可以开展全方位的碰撞信息检查，防止预制 PC 构件出现碰撞的问题。

考虑到BIM Structure 软件在建模过程中难以满足预制混凝土的深化设计要求，因此在建模时可以运用 Tekla Structure 软件[3]。

具体来说，可以先使用 revit 构建装配式标准化族库，进一步利用 Tekla Structure 软件对各个参数化节点配筋，将每一个构件参数化，汇集形成标准化构件库。

与此同时，BIM 技术还可以运用于装配式建筑构件的生产阶段。

传统的预制构件生产过程如下：设计单位向预制厂家提交各类 PC 构件的二维图纸，预制厂家人工读取二维图纸中的构件信息并进行生产，这种生产模式往往会因为图纸读取错误而导致构件数据有误，从而影响了施工进度、导致了构件的浪费。

BIM 技术的引入，可以将构件模型信息（包括构件尺寸、材料、钢筋水泥参数等）以直观的形式递交给预制厂家，且构件的设计数据和参数均可以通过条形码转换为加工参数，使得设计信息与生产系统直接对接，防止构件生产错误，同时提高了 PC 构件预制的自动化水平[4]。

2.2 检验预制构件预拼装情况
BIM 技术还可以用于检验预制 PC构件的预拼装情况。

具体来说，可以依据BIM 模型、借助 3D 打印技术打印拟生产构件，随后进行构件预拼装，当发现拼
装存在问题时，可以及时修改构件尺寸、形状、接口形式等，再次打印并进行构
件预拼装，待预拼装无误后方可
开展构件的批量生产。

通过 BIM 技术验证预制装配式建筑设计方案的合理性、通
过试生产与预拼装及时发现问题构件，避免盲目的大批量生产导致的构件报废[5]。

2.3 进行装配式建筑造价管控
BIM 软件中涵盖了大量的建筑信息，并能够实现资源的动态化管理。

该软件
可以借助计算机技术便捷的统计 BIM 模型数据信息，准确计算装配式建筑的节点
以及工程量，对比人工计算大幅度减少了计算误差。

有关研究显示，BIM 技术的
引入可以将造价估算的精度控制在3% 范围内，对比传统估算方式可以节省80%
的估算耗时、并省去 40% 的预算外更改。

此外，借助 BIM 技术开展碰撞检查，还
可以避免不同专业以及不同参与方之间发生冲突，促进良好交流。

3 BIM 技术在装配式建筑工程施工过程中对于成本的控制意义
3.1 模拟装配式建筑施工过程
可以通过 BIM 技术模拟施工过程，将装配式建筑施工过程中可能存在的问题
逐一演示，进而方便调整施工方案，降低事故发生概率并控制资源的消耗。

举例来说，在装配式 PC 构件吊装过程中，利用 BIM 软件实施 PC 构件现场吊
装管理，在施工计划中写入 PC 构件的详细属性、其后搭建管理模型、进而参照
吊装方案模拟施工。

在施工方案确定以后，相关人员可以利用平板手持设备开展
对于工程项目的实时管理。

在模拟PC 构件现场吊装过程中，应该综合考虑工地
内部所有运输路线以及塔吊工作范围，并详细计划施工各道环节的衔接配合，进
而确保各构件的吊装质量[6]。

此外，在模拟 PC 构件现场吊装过程中，还应综合考虑施工计划、项目结构模型、现场场地模型等，并利用 BIM 软件将不同阶段的施工模拟动画依据时间节点
衔接，以较为直观的方式表达整个施工过程。

值得注意的是，当施工现场遇到施
工要求高、构造复杂的连接节点时，可以借助 BIM 技术进行节点连接的可视化展示，方便工人依据三维模型准确的实施节点连接，确保操作的准确性。

3.2 管理装配式建筑材料
可以通过 BIM 技术改善装配式建筑工程的材料管理。

在装配式建筑的 PC构
件预制过程中，预制现场会堆放大量的材料与构件，且需要大量的人力和物力来
对材料与构件进行分类和储存，且人工操作难免存在各类误差。

BIM 技术的引入，可以准确模拟施工现场，在了解项目具体情况的基础上，将施工各阶段所使用的PC 构件逐一统计，从而方便预制厂分批预制，避免了预制现场堆积过量或材料短
缺的问题。

同时，BIM技术的引入，还可以方便验收者根据电子信息表收集 PC 构件信息，大幅度提升验收工作效率。

且当施工进度变化时，验收者还可以依据材料进场计
划灵活调配现场资源，以确保特定区域的 PC 构件数量满足施工要求。

另外，施
工完成后，施工发可以借助 BIM 软件统计施工过程中构件及材料的实际消耗量，
还可以将构件及材料的计划用量与实际用量展开对比，为后续的材料管控打下基础。

3.3 检测装配式建筑的碰撞情况
可以通过 BIM 软件在项目的设计阶段开展建筑的碰撞检测。

具体来说，可以
通过 BIM 软件对图纸范围之内的建筑结构布置、管线布设开展平面以及竖向上的
碰撞检测，当发现构件之间发生冲突时，及时修改图纸，避免施工阶段发生构件
碰撞的情况，在实现不同专业协
同设计的同时、减少返工耗费的成本，对比传统方案大幅度提升了工作效率。

值得注意的是，在现阶段，将 BIM 技术应用于碰撞检测尚未得到充分实践，该方
面的使用及管理尚且存在很多不足，在后续的工作中有待完善。

3.4 实现装配式建筑施工动态管理
BIM 技术具备模拟性、优化性、可视化、协调性等诸多优势。

BIM 技术的引入，可以在实现建筑施工过程中施工对象与施工进度的数据对接，将 2D 图纸转
变为“3D-BIM”模型，实现模型化立体式管理。

同时，随着“3D-BIM”模型向“4D-BIM”可视化模型的转变，还可以实现施工方对于施工进度的实时监控。

另外，在“5D-BIM”模型不断发展的趋势下，施工方还可以构建“动态施工规划”，实现对于装配
式建筑施工过程及资源投入的动态管理[7]。

4 BIM 技术在装配式建筑工程施工后期对于成本的控制意义
4.1 管理装配式建筑信息
BIM 软件的运维管理数据平台中涵盖了装配式建筑项目自立项到建造完成过
程中的全部信息，上述信息数据经过软件的分析与处理，可以关联至装配式建筑
建造中产生的各类组件上。

另外，在建筑的运营维护阶段，相关的数据信息也可
以借助 BIM 模型进行关联存储，从而方便工作人员进行自动化精准查找，避免了
手动搜索的繁琐，也避免了信息丢失的问题。

4.2 检修装配式建筑设备故障
BIM 技术可以将二维 CAD 图纸转变为三维 BIM 模型，具备可视化的优势。

在
装配式建筑运营维护中，对于建筑内部的水、电、气等隐蔽工程无法进行肉眼观测，而借助 BIM 模型，则可以直观了解到各隐蔽构件所处的位置，进而可以快速
的定位至发生故障的设备位置，
缩短了维修耗时。

4.3 制定装配式建筑应急方案
BIM 技术还具备模拟仿真的性能，具体来说，借助 BIM 软件，可以准确识别
装配式建筑运营维护中的安全隐患，并依据隐患开展对应的灾害模拟，进一步提
出对症的解决方案与应急举措。

比如说，通过 BIM 及时开展火灾疏散模拟，为用
户制定紧急疏散计划并规划疏散路线，通过前瞻性的应急方案将火灾带来的损害
降至最低。

4.5 协同管理
从本质上分析，装配式建筑智慧建造实现的核心点就是建造过程的“一体化集成”，而“一体化集成”的关键点是协同管理。

虽然装配式技术有着强大优势，但是如果没有高度重视协同管理，是很难实现装配式建筑所有参建方之间的结合、建
造各个环节之间的融合，从而导致智慧建造成为了一种空谈。

怎样建立一条完善、成熟的装配式建筑产业链是实现智慧建造的一大瓶颈。

现如今已经研发出了很多
先进的 BIM 协同管理软件，例如广联达公司研发的 BIM5D。

基于 BIM 技术下的预制构件生产，全方面分析设计、制作以及安装要求，借助于 BIM 模型完成制作与安全的真实模拟，从而提前发现、解决问题。

同时在生产、安装过程中借助互联网技术等实现实时跟踪，保证预制构件制作与装配精度。

此外，如何促进装配式建筑各个参建方之间信息的高效传递、提升资源整合率是实现智慧建造必须解决的问题。

基于此，BIM 协同管理软件应一体化集成可视化编辑平台、各专业 BIM 应用软件与 IFC 标准 BIM 模型数据库。

按照制定的分工规则，通过云技术科学地为各个参建方配置相应的管理权限，实现 BIM 协同平台数据访问、修改等的规范化管理，实现信息的有效分享、共享。

基于 BIM 技术下的装配式建筑设计，控制了能源损耗，实现了“四节一环保”，使装配式建筑绿色化。

通过 BIM技术实现装配式建筑资源的有机整合，依托 BIM 协同平台完成优化，与此同时借助 BIM 技术实现装配式建筑各个环节的精细化管理，使装配式建筑智能化。

5 结语
BIM 技术在装配式建筑中的应用，是建立三维模型与动画展示，也是一种智慧建造方式。

BIM 技术与装配式建筑的深度结合，可以提升装配式建造水平，在建筑行业中引领新的潮流与新的方向。

BIM技术在装配式建筑施工阶段对于成本的控制具有重要的积极意义，能够大幅降低工程的成本。

参考文献
[1] 唐怀坤，史一飞 . 数据中心装配式建筑开放式 BIM 应用工具集研究 [J]. 智能建筑与智慧城市，2020(3):45-48.
[2] 金伟强 . 基于 BIM 的装配式建筑质量管理研究 [J]. 智能建筑与智慧城市，2019(10):110-112.
[3] 侯杰，张进，易操，曹本军 .BIM 技术在装配式建筑中的应用 [J]. 智能建筑与智慧城市，2019(10):58-60.
[4] 许迅 . 装配式建筑中 BIM 技术的应用方法 [J]. 智能建筑与智慧城市，2019(9):95-97.
[5] 程卉，崔剑锋 . 装配式建筑虚拟施工中BIM 技术的应用 [J]. 智能建筑与智慧城市，2019(7):39-41.
[6] 张颖 .BIM 技术在建筑工程管理中的应用 [J]. 建材技术与应用，2019(5):32-34.
[7] 柏美岩，刘子楠，吴蓓，许帅文 .BIM技术在建筑工程施工技术中的应用 [J].四川水泥，2017(12):147.
项目来源：广东省2018年度高职教育品牌专业建设项目（工程造价专业）；
广东省教育厅青年创新人才项目（编号：2018GKQNCX098）。