BIM技术在装配式建筑的应用

摘要 ：为解决建筑工业化水平相对较低、管理模式技术化程度不高、工程质量与效益难以得到保证、建造和建材生产过程对环境污染较大等诸多问题，根据国家相关政策法规及环境可持续发展的要求，本文以项目总承包模式（EPC）为研究背景，应用BIM技术构建装配式建筑项目的信息化平台，从设计到施工再到运维，全建筑生命周期运用BIM技术进行管理，实现直观可视、协同高效、科学管控及高度集成的目标，以技术和管理模式的变革，实现全产业链协同发展。

关键词：EPC模式；装配式建筑；BIM技术

随着市场经济的迅速发展，我国工业建设中工程产品的需求量也在不断增加。EPC模式在装配式工程建设中有其突出的优势，加上BIM技术参数化、可视化、协调化等优势功能的应用，使工程项目能够有效节约成本、缩短工期、提高工程质量，是我国建筑业积极参与国际竞争的必然选择。装配式自2002年引入建筑行业以来，得到了大力推广。装配式建筑并非简单的传统建设模式＋装配式技术，其关键在于一体化集成，应用于主体、机电、外装修和内装修等单位工程中，以其高效率、高精度、高质量等优点，实现了近期中国建筑业技术的飞速发展。将EPC模式和BIM技术应用于装配式建筑中进行信息化高度融合，可以更有效地提高施工速度和质量，有效地解决建筑工程中的系统性质量通病，避免工程返工等造成的资源浪费和工期延误，实现构件设计及生产的标准化、集成化，在提高施工效率、工程质量、环境保护的同时，达到工程全方位、全过程科学有效管理的目的。

1传统EPC模式、BIM技术的局限性

传统EPC模式在工程设计、采购、施工过程中，信息化程度较低，在信息处理方面缺乏时效性和准确性，在工程管理方面缺乏全面性和有效性。传统BIM的应用在设计阶段和施工阶段是相对独立的状态，协同率低，不能发挥数据模型在建造全过程中的作用，BIM技术的先进作用也无法得到充分的发挥。

2构建BIM信息化平台

充分利用BIM参数化、可视化、协调化等优势功能，将建设项目各阶段的BIM模型及相关信息集成化，构建各个参与建设的单位及各专业共享、协同的信息平台，以实现BIM在建造全过程中优势作用的发挥。例如，建筑模型、结构模型、机电模型信息协同和优化，可以提高各专业之间施工的搭接准确度，使整个施工过程规范、流畅。预制构件的设计、加工、施工可运用BIM技术进行准确实施，设计的校验运用三维视图根据实际情况修改，且数据可以实时共享，实现构件生产标准化，避免因数据的偏差造成不合格构件的返工，还可以准确控制阶段性使用量，保证构件加工数量的要求。在装配式施工过程中加入工程进度信息，实现对工程进度的动态控制，做到设计、生产、装配无缝衔接（见图1）。

3EPC模式下BIM技术在装配式建筑中的应用

3.1设计阶段

装配式建筑设计、验收等相关规范相对较少，不能满足当前施工技术发展的需要，将BIM技术应用于施工设计阶段进行深化设计，在一定程度上解决了此问题。为了提高施工效率、节约成本，运用BIM技术将预制构件进行标准化设计，将复杂节点进行深化设计，借助构建建筑信息模型，对参与信息整合的各专业工程进行碰撞检查和优化，实时更新的数据则会在信息平台上实现共享，使各参与单位的各专业人员能及时了解设计中存在的问题及最新数据情况，避免因信息传递不及时而影响施工。BIM技术将各专业工程参与设计师通过网络汇聚在一起，进行协同设计和平台交流。在各专业建立信息模型的基础上，通过链接进行整合，导入Navisworks进行碰撞检查，查找建筑、结构、机电等专业融合后出现的碰撞点，将其纠正或优化。针对不同构件的拆分、连接设计，建立构件族库，细化到族分类、命名、参数三个层次来规范预制构件，实现构件设计的标准化，避免了施工过程中因设计与实际的偏差问题而导致的变更。

3.2采购阶段

在EPC模式中，采购、设计及施工等环节应做到有效搭接或融合，如BIM技术对材料、设备进行管理和有效控制，以提升工作效率，实现采购环节集成管理目标。由采购人员提供清单中的预制构件及设备或材料的参数信息，然后将信息添加至BIM模型中，并为其设置专属的二维码，构件运输及装卸均通过二维码进行信息扫描上传，显示于模型中。构件被调用时，扫描记录将会反馈到BIM信息平台，实现了通过平台对物料使用信息的实时监测。依据平台信息，可以有效地避免因过度采购而造成的空间浪费。运用BIM技术对施工现场运输车辆进行模拟运行及路线设置，在构件材料储备满足需求的同时，能够有效地确保运输车辆的安全、有序。

3.3施工阶段

施工阶段涉及施工现场平面布置、现场安全管理，以及成本、进度、质量控制等诸多方面。其中，施工现场平面布置是项目实现高效施工的关键。传统施工总平面图是由设计单位分析、勘察现场并结合自身经验绘制，在实施过程中，施工方会结合实际情况进行局部修改。为了实现环保节能、降低成本的目标，可采用BIM技术绘制施工现场平面布置图，通过3D动画模拟，合理利用自然能源（如光能、太阳能等），以节约成本。使用3D动画对运输车辆的路线进行模拟实验，规划出最佳运输行驶路线；塔吊位置的布置作业也可采用3D动画进行模拟实验，准确高效地确定最佳安装位置。3.3.1成本控制当前，装配式工程项目建设速度虽快，但是造价普遍较高，其成本费用增量主要体现在三个方面：一是设计费用，二是构建生产运输费用，三是装配安装措施费用。这导致在现实中常面临以下三个问题：①构件缺乏统一及规范的设计和生产标准，生产设施投入较高，不成规模，不易横向对比，造成构件采购价格偏高；②装配式施工专业化程度低，施工效率和安装质量无法得到保证；③各专业之间协同程度较低，返工、窝工、浪费等现象普遍存在。EPC模式在一定程度上解决了上述问题，如设计、采购、施工采用一体化集成管理，在一定程度上提高了施工效率，使各环节衔接得更为顺畅，协调更加高效，但最终效果还是不尽如人意。对此，运用BIM技术进行全过程成本控制，可以有效解决成本数据无法实时高效共享，以及各参与单位之间协同合作效率低的问题，从设计到施工，合理使用BIM信息技术，将成本数据通过BIM进行分析和共享，在施工过程中对工程计量、施工管理，以及人、材、机资金计划值与实际值进行对比，可以有效解决传统成本控制方法中控制时间滞后的问题。在实施前或实施中有效把控成本，所以在项目成本控制方面有着理想的表现。装配式建筑项目成本控制贯穿项目的全过程。项目初期准备阶段，通过BIM模型进行图纸会审，解决不同专业预制构件安装出现的问题，减少工程变更，提高施工效率，完成成本控制。在施工过程中，已完成的工程量可通过BIM精准计算，进行多维多算对比，实现从工序成本出发控制分部分的项目成本。限额领料方面，根据构件使用量安排进场资源量，避免出现材料浪费的问题。将施工进度和工程造价信息加入BIM三维模型中，可以很好地实现成本的动态控制，实时跟踪装配式项目进展情况及项目资金利用情况，避免因施工过程中出现超支而导致的资金失控。在工程结算阶段，利用BIM技术进行数据分析，可以根据不同要求计算出工程量和造价，便于工程进度款的结算。3.3.2进度控制装配式建筑施工中，影响施工进度的因素较多，常见的有国家政策因素、自然因素、构件和机械因素、施工人员技术因素和管理因素等。针对其中可控因素，将基于BIM的进度管理运用其中，发挥BIM协同性技术优势，各参建单位都可以根据实际情况具体分析，对比和分析现有进度与计划进度产生偏差的原因，分析加快进度的可行方案。总体而言，以进度计划为基础，针对现有进度问题进行沟通和调整，实施可行的进度计划管理，实现各阶段进度管理优化。3.3.3质量控制装配式建筑常见的质量问题有主要有设计质量问题、构件生产及运输质量问题、安装质量问题。其中，安装质量是施工过程中的重点问题。EPC模式中，虽然质量责任主体较为明确，设计、采购、施工各负其责，由总承包统一管理，但是各参建单位工作状态相对独立，有时会因为缺乏有效交流，导致施工质量问题。基于BIM技术的信息平台可以很好地解决施工过程中出现的交流障碍问题。各参建单位将建设项目各阶段的数据信息上传至BIM信息平台，实现信息共享，在提高工作效率的同时，确保信息传递的准确性。利用BIM构建施工模型，不但可以对各施工阶段进行仿真模拟，还可以针对关键部位或施工工艺复杂部位，形象地对施工人员进行交底；施工过程中对正在施工的构件的安装信息进行识别和监控，确保预制构件安装正确无误；施工完成后，检查施工质量也可以在BIM数据平台实现，且可以多方共同参与检查，保证工程质量（见图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，预防为主”是我国安全生产基本方针。在传统安全管理中，由于风险因素多种多样，做到可防可控难度很大。应用BIM4D将建筑模型融入安全管理规范、安全施工标准等信息中，可以精准地识别施工中潜在的安全风险情况，通过信息平台将施工区域按照安全等级进行分区。对于高风险等级区域，提前做好预防措施，并借助模拟施工，合理布置规划施工现场，大型施工机械、运输机械的合理布局，可以避免施工中因工作范围冲突而发生的安全风险。BIM技术应用于安全管理，实现了安全检查、施工自动化，有效解决施工过程中出现的各种安全问题（见图3）。

4结语

通过对EPC、BIM、装配式三大主体有效融合的分析研究，将BIM技术应用于EPC模式下的装配式建筑中，可以从根本上解决建筑工业化不能满足社会发展需求、建筑管理参与深度与广度不够、工程质量不能全维度管控等突出问题，同时为环境的可持续发展奠定良好的基础。EPC、BIM、装配式三大主体有机融合的这种信息化、规模化、高效管理化的模式，是在原有普适建筑模式的基础上进行的有针对性和发展性的改革和创新，进而将其进行推广使用，但由于当前建筑类信息化软件及程序开发利用等方面的研究还有较大的空间，所以只在现有软件功能基础上进行理论研究，以对后续研究提供相关帮助，希望今后专业人士或学者可以在建筑施工相关软件的应用和功能的扩展方向进行开发，为建筑业的发展提供更高效的技术支持。

参考文献

[1]仇诗雨．BIM技术在EPC模式PC建筑中的应用研究[D]．江苏科技大学，2020．

[2]郑娇君，陈剑，闫浩．EPC模式下BIM信息化管理平台在装配式建筑中的应用研究[J]．项目管理技术，2019，17（01）：117-121．

[3]邹迎辉．EPC模式下装配式建筑成本控制研究[J]．建筑经济，2020，41（11）：47-51．

[4]梁献超．EPC模式下装配式建筑工程质量管理体系与策略[J]．建筑经济，2020，41（11）：73-78．

[5]葛坚跃．基于BIM的装配式建筑全寿命周期敏捷进度管理研究[D]．武汉科技大学，2020．

[6]江帆．基于BIM和RFID技术的建设项目安全管理研究[D]．哈尔滨工业大学，2014．

作者：贾云岭