BIM技術在住宅產業化中的應用探討

薛 兆 明

(中國建筑設計院有限公司，北京 100000)

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BIM技術在住宅產業化中的應用探討

薛 兆 明

(中國建筑設計院有限公司，北京 100000)

對國內外住宅產業化現狀進行了對比分析，從經濟、技術、國情等多個方面深入挖掘了我國住宅產業化中遇到的機遇和挑戰，同時，緊跟建筑行業BIM趨勢，從發展歷程、行業規范、技術基礎等多個方面深入分析了我國住宅產業化BIM技術應用的問題所在，并從模塊化、可持續、標準化等方面給出了建議。

BIM技術，住宅，產業化

1 背景

2010年我國房屋建筑施工面積70.06億m2，竣工面積26億m2。未來幾年，仍將以每年16億m2～20億m2的速度增加。但是，無論是我國400億m2的建筑存量，還是在每年的增量中，都仍有95%的建筑屬于高耗能建筑。《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》中明確地提出了“建筑業要推廣綠色建筑、綠色施工，著力用先進建造、材料、信息技術優化結構和服務模式。加大淘汰落后產能力度，壓縮和疏導過剩產能”的要求。這對于“高能耗、高污染、低效率”的建筑業和建筑工程設計行業提出了嚴峻的挑戰。

1)BIM簡述。

采用建筑信息模型(Building Information Modeling，簡稱BIM)設計方法是近年來國際上一項引領建筑設計走向信息化更高層次的新技術，是繼從手工繪圖轉向電腦繪圖之后的又一次建筑業的技術變革。BIM是信息模型在建筑行業的具體應用，是創建并利用數字化模型對建設項目進行設計、建造和運營管理的過程和方法，并貫穿于建筑的全生命周期。

2)住宅產業化簡述。

自二十世紀五六十年代起，受當時工業化進程的影響，建筑行業開始嘗試用工業化的方式來生產住宅。這種模式能夠在很大程度上提高生產效率和住宅產品的質量。其特征表現為構件生產工廠化、機械化施工和科學化的組織管理。

2 國內外BIM發展現狀

2.1 國外BIM技術在住宅產業化中的應用現狀分析

1)國外住宅產業化的發展可以說開始于二戰之后，經過半個多世紀的發展，住宅產業化目前在日本、美國、歐洲等發達國家的普及率日益提高，幾乎成為了地產行業發展的主流。工業化生產方式是一種將傳統現場施工轉為制造裝配的業務策略，目的是降低成本，節約時間，提高質量。國外BIM技術發展較為成熟，已經可以作為住宅產業化發展的主要動力，從設計方案、制造需求、安裝需求這三個角度結合成為住宅產業化的主要技術支撐。

2)以瑞典為例，瑞典的建筑商目前已經完成了現場化施工(On-site production)到工業化預制的模式轉型。自1990年到2002年以來，瑞典近74%的家庭獨立式住宅是通過工業化住宅的模式生產出來的。住宅產業化和BIM技術的結合發展模式也日趨成熟，采用BIM技術結合離散事件模擬(DES)的技術，共同為項目提供包含造價及工程計劃信息的建筑信息模型。

根據瑞典在發展基于BIM的住宅產業化道路上，我們可以得到以下經驗:

a.制定BIM在住宅產業化設計中的應用標準；

b.制定工業化住宅的設計、制造、裝配的行業標準；

c.建筑企業要制定出住宅產品名錄供客戶選擇，更好的迎合市場需求；

d.建筑企業指定的產品平臺要共享給設計、生產、施工、銷售等建設利益相關部門。

2.2 國內BIM技術在住宅產業化中的應用現狀分析

目前我國的住宅工業化生產體系尚未成型，缺乏行業規范,雖在PC，SI關鍵技術上取得了部分進展，但總體來說標準化、通用化水平仍舊很低，住宅的建造方式仍舊以半機械半人工的現場施工為主，并不能滿足大規模工業生產的需求。

在住宅產業化領域的應用，主要還是集中在設計階段和較少數項目中，在住宅施工和后期運維方面則仍處在嘗試和觀望階段。截止到2012年年底，萬科累計交付工業化住宅701萬m2，2012年新開建工業化住宅面積272.29萬m2，占其總建設面積18.5%。其中，與傳統住宅相比，工業化住宅每平方米能耗降低20%，水耗降低63%，木模板節省87%，建筑垃圾減少91%。這樣的成果來源于對數據的精確管理，隨時在線、隨時計量的實時性。可以看出，BIM對于地產企業乃至整個住宅行業的推動意義，在于能夠實現工程產品的數據化。

目前來看，BIM技術已經成為了我國住宅產業化的必經道路，這需要政府、業主方、設計院、施工方以及銷售部門等全行業共同制定出正確的、適應我國國情的規程制度。

3 國內外BIM技術在住宅產業化中的應用差異

3.1 國內住宅產業化基礎落后

我國受到生產方式、技術水平和推行政策等多方面的限制，從20世紀80年代才開始嘗試預制構件的生產，而由于生產工藝落后，在“大板樓”等工業化住宅嘗試中出現了生產、施工等多方面不合格的現象，這又一度導致預制技術退出住宅市場，所以總體來看，我國的住宅產業化基礎較弱，技術落后于發達國家長期發展工業化住宅的設計體系。

3.2 工業化程度尚不足以支撐BIM技術

住宅產業化推行的基礎之一，即住宅的大規模生產，而這要依靠強有力的工業化基礎來完成。根據美國經濟學家霍利斯·錢納里(Hollis·B·Chenery)的“標準結構”理論而言，工業化程度可分為初期、中期、后期三個時期，按此標準，美國完成工業化并進入后工業化階段的時間是1955年，當年工業(不包括建筑業)比重為39.1%，達到最高值。據國家統計局統計，我國2013年人均GDP約為6 767美元，對照霍利斯的多國模型對工業經濟發展階段的劃分表，可以看出我國仍處于工業化中級階段到高級階段的增長過程中。由于工業生產工藝尚不足以承載BIM技術的高精度建筑附屬信息，所以說目前我國的工業化程度尚不足以支撐產業化的工業住宅生產。

3.3 勞動力資源充足和BIM技術的矛盾

通過學習西方的住宅產業化經驗，我們可以看出，無論是因為發展初期的勞動力缺失，還是目前的人口限制，發達國家的住宅產業化道路都受到人力資源因素的影響。澳大利亞房屋研究協會在我國進行交流時曾表示，“澳大利亞的住宅產業化可以說是受到建筑工人的工資水平推動，要想降低人工費，壓縮成本，提高競爭力，就一定要走產業化道路。凡是在施工現場能分解出來的部件，就用工業化生產線來完成，從而減輕勞動強度，縮減工期，保證質量。”而我國的人力資源充足，對人力成本的降低意愿并不高,推行BIM技術的成本反而更高。

3.4 標準化體系尚不健全限制BIM技術發展

BIM技術在其產業化進程中除了為某單一利益相關方提供技術便利，更重要的是讓信息在多方之間完成無縫連接，這種無縫連接是依靠標準化的傳遞體系來完成的，而我國目前由于缺乏標準化體系，BIM項目成果最終形式沒有統一規定，造成行業內的使用混亂，不利于BIM與住宅產業化的相互推進。

4 BIM是實施住宅產業化落地的有效途徑

BIM技術能夠滿足在全壽命周期的各個不同階段中，項目的各利益相關者都可以在其中提取、插入、更新和修改項目信息來達到完成各方職責的要求，可以從以下幾個方面分析BIM在住宅產業化應用中的優勢。

4.1 通用住宅設計體系/模塊化設計

由于民用住宅某些程度上可以視為簡單地單元重復，房型簡單的特點決定它可以模塊化設計。以人為本的設計理念，要求我們在設計過程中可以通過家庭結構、年齡占比以及職業需求等來考量人的需求，輔助以模塊化設計理念來針對不同住戶設計出通用化、一般化的住宅空間。這種通用住宅設計的理念恰恰迎合BIM建模的工作模式，可以通過BIM軟件建立標準化的空間，進而拼裝成空間體系。

4.2 可持續分析

在住宅市場競爭愈發激烈的同時，客戶體驗也顯得至關重要。住宅產品附屬的居住體驗、運維服務，都決定著住宅產業化的市場推廣效果。基于BIM平臺的可持續性分析，能夠利用日照、采光、能耗、結構等分析手段，整體提高住宅在全壽命周期內的使用體驗，提升住宅性能。

4.3 住宅構配件生產、裝配過程標準化

住宅產業化的實現，要求住宅建筑設計標準化、工業生產標準化。在通用住宅設計體系中，通過BIM進行設計并指導生產，可以精確地把握構配件特征，得到統一標準的預制梁板柱、門窗、家具等。而進行到施工裝配，BIM則可以通過與限定值的產品目錄，指導構件的裝配位置、裝配順序，最終確保在縮短工期的前提下，住宅工程質量得到提高。所以說BIM平臺的應用與住宅產業化相關標準的制定也是相輔相成的。

4.4 基于BIM的4D,5D分析

利用BIM可以將建筑、結構、機電、暖通等眾多專業集成為協同設計體系。進一步通過管線碰撞檢查等，在施工前就解決現場可能出現的沖突和碰撞。避免人力、物力以及時間上的損失，達到優化乃至無錯設計。而在4D模擬施工階段，可以把整個工程現場在虛擬模型中描述出來，進行分析模擬。調整施工方案，減少施工過程中的返工次數，避免資源浪費，同時達到提高住宅質量的雙贏效果。

在4D施工模擬的基礎上，增加經濟成本維度的數據，建立5D模型，實現精細化的預算和項目成本可視化統計。對所有構配件進行準確估算，實現精確地造價控制，即限額設計。

5 結語

BIM是最利于工業化住宅技術發展的土壤，也是面向我國建筑行業，創新現代服務模式，研究建筑設計行業以BIM技術在住宅產業化設計中的應用技術，通過項目BIM技術應用實踐，探討建筑行業向綠色、環保、低碳方向發展的方案途徑。

所以說，住宅產業化與BIM技術的目的一致，相輔相成，相互促進。住宅產業化是住宅市場發展趨勢，BIM技術是實施平臺。

[1]何關培，王軼群，應宇墾.BIM總論.北京：建筑工業出版社，2011.

[2]崔洪斌.計算機輔助設計基礎及應用.北京：清華大學出版社，2004.

[3]內田祥哉.建筑工業化通用體系.上海：上海科學技術出版社，1983.

[4]王國泉.計算機輔助建筑設計.北京：中國建筑工業出版社，2002.

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[6]李忠富.住宅產業論：住宅產業化的經濟、技術與管理.北京：科學出版社，2003.

[7]勒·柯布西耶.光輝城市.金秋野，王又佳，譯.北京：中國建筑工業出版社，2011.

The application discussion of BIM technology in housing industrialization

Xue Zhaoming

(ChinaArchitecturalDesignInstituteLimitedCompany,Beijing100000,China)

This paper made contrast analysis on the domestic and foreign housing industrialization situation, in-depth excavation of the opportunities and challenges in our housing industrialization from economic, technical and national conditions and other aspects, at the same time, closely follow the trend of BIM in construction industry, from the development process, industry standards, technology infrastructure and other aspects in-depth analyzed the China’s housing industrialization BIM technology application, and put forward suggestions from the module, sustainable, standardization.

BIM technology, housing, industrialization

1009-6825(2015)21-0005-02

2015-05-13

薛兆明(1983- )，男，建筑師

PS319

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