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摘要：以装配式方式建造的住宅，在信息关联方面更为紧密，而以BIM为代表的信息化技术，因具有可视化、协调性、模拟性、优化性、信息输出多元性等功能优势，为现场施工管理模式创新提供了更多可能性。文章研究分析BIM技术在装配式住宅施工阶段的应用，具体阐述了BIM技术在创建标准化构件库、预制构件动态跟踪管理、5D工序流程模拟、可视化安全技术交底等方面的应用，有助于提高现场管理的工作效率，对装配式住宅的施工管理工作具有一定的参考价值。
关键词：BIM技术；装配式住宅；施工管理
引 言
目前，装配式住宅已成为建筑业研究的焦点，与传统现浇住宅建筑相比，装配式住宅具有节能环保、集约生产、绿色施工、节约劳动力、建造速度快、环境负荷小等优点，能最大限度地满足“五节一环保”的要求，成为我国住宅体系发展的新方向[1]。与此同时，BIM技术正成为建筑业转型升级的核心技术，可把建筑物本身及建造过程的信息整合起来，提高装配式住宅供应链系统运行效率，有利于装配式建筑的长远发展，早日完成 “装配式建筑占新建建筑的比例达到30%”的目标。因此，如何将BIM技术应用到装配式住宅的施工阶段成为目前需要关注的问题。
一、BIM技术特性
BIM技术作为继CAD之后推动建设行业技术进步和管理创新的一项新技术，是建筑企业提升核心竞争力的重要手段之一。BIM普遍被称为建筑信息模型，实质上它可被定义为三层意思：其一，建筑信息模型（Building Information Model）是一个涉及物理特征和功能特性的数字化表达，为所涉及的项目相关方提供、共享知识资源，并且为项目全生命周期内的所有决策提供可靠的信息支持；其二，建筑信息建模（Building Information Modeling）是建立并利用项目数据在其全生命周期内模拟进行规划、设计、施工、运营、维护、拆除等业务的过程，允许所有项目相关方通过不同技术平台之间的数据交互，在同一时间可以利用相同的信息；其三，建筑信息管理（Building Information Management）是指利用数字原型信息支持项目全生命周期共享的业务流程组织与控制过程，建筑信息管理的效益包含项目进程中的可视化沟通、早期方案比较、可持续分析、高效设计、多专业集成、施工现场控制、竣工资料记录等。由此可见，BIM技术是由建筑信息模型、建筑信息模型化及建筑信息管理三个既独立又相互关联的部分组成。
BIM技术特性主要包括以下五个方面[2]：
（一）可视化
BIM可视化将传统的二维CAD图纸以三维立体图形展示出来，有效消除抽象思维理解上的差异性，方便建设参与方在可视化状态下进行讨论决策，可及时发现设计错误提高设计效率，三维建筑模型更加清晰的表达建筑信息、方便沟通，减少在建筑设计、施工和运营维护过程中的沟通障碍，减少因错误理解造成的返工，降低单位成本。
（二）协调性
BIM协调性是对不同专业在进行设计时出现“不兼容”现象进行协调并提供生成的协调数据，有效减少不合理变更方案，提高设计质量。例如暖通等专业中的管道在进行布置时，不能全方位的考虑到结构设计或实际施工的情况，导致施工过程中出现结构与管线碰撞等问题，通过BIM协调可以有效解决这类问题。
（三）模拟性
BIM模拟性以建筑信息模型为基础，可应用于建筑的全生命周期。如：在设计阶段，BIM技术可以对光照、风环境、能耗模拟等进行3D画面模拟实验；在施工阶段可以对施工进度和成本进行5D模拟实验，并根据施工组织设计模拟施工，从而确定合理的施工方案，并进行成本控制；运营阶段可以进行紧急情况疏散模拟，达到应急演练的效果。
（四）优化性
BIM 技术及与其配套的各种优化工具，如深化设计、结构分析、绿色建筑分析，可以对复杂项目进行全方位分析、优化。优化后的产品可以使建设单位更加直观的了解设计方案，选取更合适的方案，从而控制投资成本。
（五）信息输出多元性
建筑信息模型建成后，根据不同需求，可将信息导出为多种形式。BIM技术相关软件可出具传统的二维图纸、管线布置图、碰撞检查图、建议改进方案等，使二维图纸和三维模型很好的衔接。同时，也可以将模型中非图形数据信息以报告的形式输出，如设备表、构件统计表、工程量清单、成本分析等。另外，BIM 技术相关软件之间有信息接口，方便将模型导入其他软件，避免重复建模。
二、BIM技术在装配式住宅施工阶段的应用分析
BIM作为一种先进的工具和工作方式，因其参数化、可视化和协调化的功能优势，逐步改变传统施工现场参建各方现场管理的交互方式、工作方式和管理模式，并在此信息化的基础上通过大数据处理技术，辅助建筑施工管理，实现更安全、更高效、更精益的工地施工管理。将 BIM 技术应用于装配式住宅施工阶段，可以丰富企业BIM构件库、结合RFID技术对构件实施跟踪管理、5D施工管理提高装配质量，推动装配式住宅实现施工阶段的信息化创新应用之路。
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（一）创建标准化BIM构件库
标准化BIM构件库是指通过参数化设置构建各类预制构件（梁、板、柱、门、窗、风管、电源、水表等）的标准化“族”库，然后将同类型“族”进行优化对比，形成常用构件的标准形状和模数尺寸，随着构件的数量、种类和规格的不断丰富，逐渐建立起标准化构件库。标准化构件库是构成BIM模型的参数化单元，在施工阶段，各专业建模人员在搭建装配式住宅BIM模型时，可直接从构件库中调用或编辑构件信息（形体、尺寸、性能、价格、厂商、定位连接、设计属性等），从而提高BIM建模效率。
BIM构件库按专业划分，主要分为建筑专业构件库，结构专业构件库和设备专业构件库，具体如下：
（1）建筑专业构件库：墙、门、窗、幕墙、屋顶、楼梯、阳台、栏杆、橱柜和场地等。
（2）结构专业构件库：柱、梁、楼板、洞口、桁架、基础、钢筋形状和结构连接等。
（3）设备专业构件库：暖通专业的风机、风管、蝶阀、百叶风口、静压箱、变径管、空调柜机、冷水机组、循环水泵和电动风阀等；给排水专业的：水泵、水表、地漏、蝶阀、闸阀、弯头、坐便器、小便面盆、倒流防止器、消火栓箱和不锈钢管等。电气消防专业的电源、开关、插座、灯具、电缆、插座箱、配线管、按钮箱、电缆桥架、应急照明装置、动力配电箱、消火栓、防火阀、排烟阀和防火风口等。
（二）严格预制构件动态跟踪管理
装配式住宅预制构件生产过程中，对预制构件进行分类生产、储存需要投入大量的人力和物力，并且容易出现差错。利用BIM技术录入装配式住宅施工阶段的所有数据，实时修改与更新，施工管理人员可以直接通过模型获取所需要的数据信息，对施工现场进行动态管控。利用BIM技术结合RFID技术，通过在预制构件生产的过程中嵌入含有安装部位及用途信息等构件信息的RFID芯片，存储验收人员及物流配送人员可以直接读取预制构件的相关信息，实现电子信息的自动对照，减少在传统的人工验收和物流模式下出现的验收数量偏差、构件堆放位置偏差、出库记录不准确等问题的发生，可以明显地节约时间和成本。在装配式建筑施工阶段，施工人员利用RFID技术直接调出预制构件的相关信息，对此预制构件的安装位置等必要项目进行检验，提高预制构件安装过程中的质量管理水平和安装效率[3]。
（三）5D工序流程模拟，优化进度、成本计划
装配式住宅施工区域通常场地狭小、布置紧凑、受干扰因素多，且随施工进展呈动态变化，依靠传统的二维CAD施工平面布置图纸，难以合理指导现场施工。施工单位可以利用BIM技术进行装配式住宅的施工模拟和仿真，根据现场平面图进行场地区域的划分，综合考虑施工区域垂直运输要求及构件堆放顺序确定塔吊定位，模拟现场预制构件吊装及施工过程，对施工流程进行优化；利用BIM技术还可以对施工现场的场地布置和车辆开行路线进行优化，减少预制构件、材料场地内二次搬运，提高垂直运输机械的吊装效率，加快装配式建筑的施工进度。
此外，施工单位利用BIM技术，在装配式住宅的BIM模型中引入时间和资源维度，将3D模型转化为5D模型，以此来模拟装配式建筑整个施工过程和各种资源投入情况[4]，建立装配式住宅的“动态施工规划”，直观地了解装配式住宅的施工工艺、进度计划安排和分阶段资金、资源投入情况；还可以在模拟过程中发现原有施工规划中存在的问题并优化，避免由于考虑不周引起的施工成本增加和进度拖延。利用5D模型进行施工模拟使施工单位的管理和技术人员对整个项目的施工流程安排、成本资源的投入有了更加直观的了解，管理人员可在模拟过程中优化施工方案和顺序、合理安排资源供应、优化现金流，实现施工进度计划及成本的动态管理。
（四）三维可视化安全技术交底
安全的施工环境能提高施工的效率和效益，传统的技术交底主要是通过书面和现场口头讲授的方式进行，内容陈旧俗套、形式枯燥乏味，导致要交底的实质性内容要点不能有效落实，同时也使得安全交底流于形式。与纸质版技术交底不同的是 BIM三维可视化交底通过3D模型的直观展示、3D动态漫游、虚拟施工动画方式进行交底，能够让接收交底人更深入地理解各项安全措施、安全操作的过程和注意事项，提高了工人安全防范意识和保护自身生命安全的主观能动性，交底效果更加明显。也可以模拟施工现场安全突发事件，完善施工现场安全管理预案，排除安全隐患，从而避免和减少质量安全事故的发生[5]。
三、结论
BIM技术实现了建筑设计标准化，利于统一标准和规则；实现了关联修改，利于提高工作效率；实现了数据互用，利于各环节界面兼容。将BIM技术应用于装配式住宅施工阶段，可以丰富企业BIM构件库、结合RFID技术严格构件实施动态跟踪管理、5D施工管理提高装配质量、三维可视化安全技术交底实现更安全的施工管理。BIM技术的成功运用能够体现出施工管理模式的创新，推动装配式住宅实现施工阶段的信息化创新应用之路，对以后装配式住宅的施工管理工作具有一定的参考价值。
参考文献
[1]金波.装配式施工技术在住宅工程中的应用研究[J].建筑技术，2017，48（4）：441-443.
[2]姜东民，梁竞之，盖立庭，等.基于BIM技术的装配式建筑施工安全管理研究[J].价值工程，2017，36（30）：64-66.
[3]白庶，张艳坤，韩凤，等.BIM技术在装配式建筑中的应用价值分析[J].建筑经济，2015，36（11）：106-109.
[4]常春光，吴飞飞.基于BIM和RFID技术的装配式建筑施工过程管理[J].沈阳建筑大学学报（社会科学版），2015（2）：170-174.
[]潘剑峰，杜丹，单红波，等.BIM 技术应用于超高层钢结构施工安全管理研究[J].施工技术，2016，45（18）：18-20.
论文作者:周啟永
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年10期
论文发表时间:2019/9/11
标签：构件论文; 技术论文; 住宅论文; 建筑论文; 预制构件论文; 模型论文; 信息论文; 《建筑学研究前沿》2019年10期论文;