中图分类号  TU 443      文献标识码：A        

1 引言

现阶段的高层住宅装配式技术，主要是传统生产方式+装配化技术，是一种过度阶段的技术[1,2]。因涉及两种生产方式的结合，对现场生产精细程度、信息化管理水平、协调多专业能力等要求极高[3,4]。而BIM技术能利用其技术特性结合其他成熟技术，进行合理地规划并模拟运输路线、信息化管理预制构件施工全过程、分析支撑件与铝模和爬架的碰撞问题、确保现浇结构的精度与正确性、具象化交底等，为传统生产方式+装配化技术施工难点带来解决方案[5,6]。

本文以西藏自治区拉萨市某项目为例，进行BIM技术在装配式建筑上的应用价值探讨，以期给类似项目提供参考。

2 工程概况

本工程位于西藏自治区拉萨市，每种类型结构的预制构件种类及数目如表1所示。

表1标准层预制构件种类及数量

3 施工难点分析

3.1预制构件管理困难

预制构件因其生产和安装工艺特征，在预制构、件验收时，需要核对其结构、配筋、剖面三张详图。因本项目每层预制构件有14~46件，当全部楼栋进入标准层施工阶段时，每天进场的预制构件多达77件，需由7~8辆大型挂车运输进场，验收工作量巨大，且构件逐一核对而查阅的图纸时间长，期间容易导致现场交通运输瘫痪，同时工作面等也会因缺少材料转运而停摆等连锁反应发生，将严重影响现场施工进度。另外，预制构件尺寸偏差及质量缺陷会增加现场打修补等签证工作，在经过多道工序施工后，数额庞大的预制构件和其难以记忆的编号经常使得资料因责任主体确认问题而无法闭合。

3.2预制构件设计易遗漏

预制构件图纸类型多、信息量大，在现浇结构装配化时，预制构件的设计师容易出现遗漏水电及建筑专业预留、预埋的需求，由于预制构件模具通过钢模具焊接而成，二次焊接模具后容易出现质量问题，若变更位置恰好在模具拼缝处时，其只能通过更换模具来达到变更的要求，避免造成不必要的经济损失。若是配筋信息错误，则会带来巨大的安全隐患。

3.3 堆场占地空间大、群塔作业风险高

为应对突发及赶工等内外在因素，除了满足正常施工进度需求外，现场将另库存每栋楼一层的预制构件。预制构件量巨大，由于构件体积大并且凸窗无法堆叠，堆场占面大，为保证现场交通流畅，需要进行可模拟的场布及运输路线前期策划。

同时装配式建筑需要大量设备起重，经常对几吨重的预制构件进行群塔作业，涉及诸多工具协调，容易出现紧急情况。

3.4 预制构件施工工艺复杂

预制构件是以零部件的形式进行安装作业，通过吊装，定位调整、钢筋帮扎、铝模封闭加固、混凝土浇筑、收边收口等多道工序。又因装配式是新技术，处于高速发展阶段，技术革新较快。各班组作业时都需要重新进行全面的技术、安全交底，但作业人员受教育程度低，传统文字交底难以达到逾期的交底效果，容易出现质量事故和安全事故。

3.5 预制构件配套工具需要优化设计

预制凸窗不同于其他水平预制构件，凸窗和现浇结构接触截面呈现多样性，使得加固工艺相对复杂，其安装使用的撑脚螺丝洞口与铝模角铝加固的螺丝洞口相距仅9cm，且预制凸窗斜撑杆件与铝模斜撑背楞有碰撞情况，所以斜撑的撑脚与杆件都需要正向设计深化。

3.6铝模节点复杂

预制构件都是通过铝模进行二次加固的，但铝模配模图纸信息量量大，专业性强，很难从二维图纸上判断铝模板和预制构件连接的可靠性，和优化的可能性。

3.7算量难度大

预制凸窗结构复杂，变截面较多，广联达无法建立如此复杂的模型，只有通过预算员人工计算工程量，但不确定因素较高，易出现遗漏，导致工程量错误的情况，并且复杂的计算公式难以进行核对工作。

4 BIM技术特性

4.1三维可视性

BIM技术的三维可视化特性不仅限于静态的效果图展示和报表生成，更重要的是其在项目施工前期和实施过程中提供动态可视化支持。传统的施工策划依赖于二维图纸，难以直观理解空间关系，而BIM可通过三维模型让设计、施工、运维等各方清晰地看到建筑结构及其细节。例如，在施工策划阶段，BIM可用于虚拟搭建施工现场，提前识别施工难点，并优化施工流程。此外，三维可视化还能用于虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术的结合，使施工人员在施工前就能沉浸式体验施工环境，提升施工安全性和准确性。

4.2模拟性

现阶段BIM技术可以进行施工全过程模拟，从而实现图纸审核和施工方案模拟与优化、成本控制来达到降本增效的目的。

4.3协同性

传统施工过程中，各专业设计往往是独立进行的，因此在施工时可能出现设计冲突，例如管道与梁柱碰撞、电缆布线与设备安装冲突等。BIM可在建筑设计和施工前期进行碰撞检测（Clash Detection），确保各专业协同一致。此外，BIM还能提升净空管理的效率，确保机电设备、管线布置符合施工及维护需求。施工空间协调是BIM协同性的另一大优势，例如在狭小空间内如何合理安排施工顺序、如何优化材料运输路线等问题，都可通过BIM模拟并找到最佳方案。此外，BIM的协同作用还体现在信息共享上，各方可通过云端BIM平台实时更新设计和施工进度，避免信息滞后导致的施工返工。

4.4优化及可出图性

优化工程设计和施工方案的过程受到信息完整性、复杂程度及时间限制的影响。传统优化方式依赖于人工经验，容易因信息不足或时间紧迫而导致次优方案。BIM模型整合几何信息、物理特性、施工规则等多维数据，使优化决策更科学。例如，在节能建筑设计中，BIM可结合建筑能耗分析软件，模拟建筑的采光、通风、能耗情况，从而优化节能方案。在结构优化方面，BIM可用于计算不同材料的受力情况，优化结构设计，减少材料浪费。BIM的可出图性也显著提升了工程文档的精确度和效率，除了传统施工图纸外，还能生成深化设计图、预制构件加工图、施工进度模拟图等，满足不同阶段的需求，提高工程管理效率。

5 BIM技术在装配式建筑上的应用

借助BIM技术功能，通过管理信息化、可视化，协调各专业，优化图纸和工艺的等，解决现阶段装配建筑的7大难点。

5.1信息化管理

以BIM模型信息库为核心，通过结合二维码技术使用喷码机在预制构件上喷涂二维码，免除后期运维工作，通过微信或浏览器“扫一扫”直达管理平台，查阅预制构件图纸、三维效果图进行验收、管理等工作，图1为应用流程示意图。通过对权限的管理和加密设置，既能够让管理人员上传验收及施工记录，明确责任主体，通过后台闭合资料，又能让作业人员查看施工工艺及注意事项，加快施工进度，改善施工质量，有效提高施工管理效率。

图1 BIM信息化管理

5.2图纸审核

建模的过程也是模拟施工的过程，能够审核图纸信息是否存在错误，同时将建立完成的模型载人机电模型、建筑模型，通过Revit协调菜单下的碰撞检查、针对性地查找碰撞图元。本项目通过BIM技术发现钢筋下料表与布筋图示不匹配4处，配筋不符合规范2处空调洞口与冷凝水洞口遗漏3800多个，百叶埋件1200多条，优化洞口为预埋止水节284个。典型的碰撞检查如图2所示。

图2 碰撞检查

5.3场布及群塔作业模拟

使用BIM技术对三维场布进行施工空间的碰撞检查，分析堆场与水平、垂直运输的关系，模拟极端条件下的场内、外运输关系，有效利用零碎空间，确保预制构件转运的安全性、高效性，提升场内运输的流畅性和容错性。

5.4 BIM交底

装配式建筑施工工艺相对复杂，涉及多个班组作业，通过图像的具象化特性可以达到完整、简单、直观的交底效果，能够帮助工人快速掌握施工要点、难点。现阶段BIM技术能够快速制作三维施工示意图和动画。

图3 BIM三维交底

为研究基于BIM技术的三维交底与传统的交底效果对比，本项目通过对类型A(3~6栋)结构进行预制构件施工工艺采用不同的交底方式，以问卷调查和现场验收的方式进行交底效果统计。

由于考虑到样本数目较少，为避免出现幸存者偏差的情况，本项目又对其他施工工艺进行交底效果研究。从研究数据分析得出:

（1）交底效果：动画交底>三维施工图交底>现场指导>传统文字交底。

（2）装配式工艺三维图交底理解比例为83.33%，动画交底理解比例为93.33%，相对增长10%。其他施工工艺三维图交底理解比例为89.61%，动画交底理解比例为96.11%，相对增长6.5%。由此可见，动画交底效果相对三维图交底效果较好。考虑到制作动画成本及复杂的工艺效果提升明显，一般不建议动画交底，可采用三维交底+现场指导施工的方式交底。

（3）传统文字交底理解率不到50%，根据现场调查,主要问题在于作业人员大多来自内陆偏远地区，受教育程度及文化水平普遍偏低，难以理解文字性叙述并且经常遗忘交底内容。

5.5支撑件正向设计

由于本项目预制外墙为预制凸窗，施工时使用的槽钢等五金件与铝模、爬架存在碰撞问题，例如斜撑上口撑脚孔位距铝模C槽仅9cm，供应商一般的成品撑脚规格都大于该值。利用BIM技术的出图性和优化性能够正向设计斜撑，确定各部件尺寸，优化撑脚孔位，成品通过拉力检测达到28.9kN，满足力学要求。

5.6 铝模预制构件节点检查

通过PKPM-BIM将二维图像三维化，对预制构件的加固措施反复模拟，考虑到PC模具是人工焊接而成，存在误差，而铝模在预制凸窗内圈伸入量过多，两者又都为刚性材料，会导致现场安装困难或无法完成安装。经过反复模拟，将原先铝模伸入30cm改为10cm，末端背楞考虑到杠杆作用，增加木方垫块防止变形，同时在PC模具上增加铝模压槽，确保内圈尺寸并预留1~5mm间隙，现场施工时用贴双面胶的方式堵漏，后期压槽铺网抹灰，防止新旧混凝土热收缩时产生裂纹。

5.7复杂模型工程量计算

BIM技术具有更高的精度和更多的绘制命令，能够通过放样拉伸、空心剪切等命令建立复杂模型，并自动生成工程量，能够为商务算量提供一个绝对正确的理论值参考。本项目对预制构件BIM技术算量方法与商务算量方法对比。通过研究数据分析发现:

（1）BIM技术算量方法得出的工程量更少。

（2）变截面越复杂的预制构件，量差更大，达到0.028~0.033m³/个；

（3）预制阳台与楼梯结构简单，差值仅为0.002~0.004m³/个。

数据的差值主要来源于人为因素。BIM技术算量方法与商务人工算量方法都是将复杂的预制构件分割成简单的几何体借助Excel表格分步计算。但采用上述方法计算时，随着分割次数的增加，难免出现遗漏，或者重复累加，导致计算的工程量比实际的要多一些。本项目通过BIM技术算量方法，及时纠正商务核量，为项目节省17.9万元。

6 效益分析

6.1管理效益(提升工作效率、闭合施工资料)

通过线上平台，查阅图纸，上传施工记录，发布任务，简化工作流，实现移动办公。利用现代科技加快预制构件验收，缓解场内交通压力；升级施工管理体系，保证施工进度与质量;完善施工记录，为后续商务工作提供资料支撑。

6.2经济效益(降本增效)

本项目通过BIM技术对铝模节点深化和预制构件算量产生一定的直接经济效益。

(1)铝模加固节点BIM深化

本项目将预制凸窗内侧铝合金模板伸人长度减少20cm，每栋楼产生经济效益约4.01万元。

(2)预制构件BIM算量

通过建立高精度预制构件模型信息来提取几何工程量，通过对比商务手算，为项目节省成本17.9万元。

7 结束语

从该项目的BIM技术应用总体效果来看，BIM技术的直接价值主要是通过信息化手段，变抽象为具象，同时因其开源的技术特性，能够和二维码技术、虚拟现实技术、动画渲染技术等结合，升级传统的管理方式和生产环境，来减少人为因素导致的经济损失。

从行业的角度看，随着建筑配套使用功能的多元化、技术的成熟，BIM技术的价值日益凸显其重要性BIM技术将能在建筑行业带人信息化时代的大浪潮中为建筑行业工业化创造更大的可能性，产生更多效益。BIM技术能与未来建筑通过自生的开源性不断有机结合，不断与各类先进的技术同步，适应新工艺、优化行业结构、升级行业技术与规范。

参考文献

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