BIM技術(shù)在裝配式建筑全周期管理中的應(yīng)用研究

童 志 俊

(浙江工業(yè)大學(xué)，浙江 杭州　310014)

0　引言

1　裝配式建筑和BIM技術(shù)簡介

裝配式建筑就是指用工廠生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件在現(xiàn)場裝配而成的建筑，從結(jié)構(gòu)形式來說，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)都可以稱為裝配式建筑，是工業(yè)化建筑的重要組成部分。裝配式建筑有很多優(yōu)點(diǎn)，例如制作速度快、節(jié)約勞動力、建筑質(zhì)量高、受氣候條件制約很小等，簡單形容就像是造汽車那樣來造房子。

BIM是建筑信息模型(Building Information Modeling)的簡稱，是以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，服務(wù)于項目全壽命周期、項目全體參與方的信息化管理技術(shù)。BIM通過數(shù)字信息的應(yīng)用，服務(wù)于項目設(shè)計、制作以及管理的整個過程，支持建筑工程的集成管理環(huán)境，將建設(shè)單位、設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)理單位等項目參與方在同一平臺上，共享同一建筑信息模型，使建筑工程在整個進(jìn)程中顯著提高效率、大量減少風(fēng)險，以此來實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)的信息化和精細(xì)化。

2　BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用

雖然裝配式建筑在我國受到大力推廣，但是總體來說還是處在初步探究階段，過程中也出現(xiàn)了很多的問題。例如，裝配式建筑在設(shè)計時由現(xiàn)澆部分和裝配部分共同組成的，傳統(tǒng)設(shè)計轉(zhuǎn)化為現(xiàn)場施工后往往出現(xiàn)現(xiàn)場施工困難。又比如由于裝配式建筑都是將構(gòu)件在工廠預(yù)制然后運(yùn)輸施工現(xiàn)場進(jìn)行安裝的，這就使得實(shí)際的施工進(jìn)度很大程度上受到廠商構(gòu)件生產(chǎn)的效率、運(yùn)輸方式等因素的影響。而這些問題的存在也直接導(dǎo)致了施工成本的增加以及對工期的影響，進(jìn)而也影響了整體工程的工作安排。而BIM技術(shù)參與到建筑設(shè)計階段、構(gòu)件制造運(yùn)輸階段、現(xiàn)場施工階段、運(yùn)營維護(hù)等階段中后，這些問題就都得到了很好的解決。

2.1　BIM技術(shù)在優(yōu)化建筑設(shè)計方面的應(yīng)用

2.1.1優(yōu)化施工圖設(shè)計

建筑設(shè)計是整個裝配式建筑工程中的第一步，預(yù)制裝配式建筑的前期設(shè)計要求相對于現(xiàn)澆混凝土建筑更高，傳統(tǒng)二維設(shè)計過程固化，由于消息反饋緩慢往往造成設(shè)計反復(fù)修改，繁瑣的修改過程造成設(shè)計效率低下。BIM的出現(xiàn)和使用解決了這個問題，設(shè)計師不再需要從平立剖的過程進(jìn)行圖紙設(shè)計，而可以直接轉(zhuǎn)為建三維模型，從三維模型中可以方便準(zhǔn)確的導(dǎo)出所需要的各種二維CAD圖紙，大大提高了設(shè)計師的設(shè)計效率。而且在裝配式BIM模型建成后，設(shè)計師可以利用BIM的三維可視，更直觀的將模型展示給甲方以及構(gòu)件廠商，以便結(jié)合各方意見對設(shè)計方案進(jìn)行不斷的完善，已達(dá)到各方高效的配合。

2.1.2碰撞檢查優(yōu)化節(jié)點(diǎn)設(shè)計

BIM技術(shù)在設(shè)計階段發(fā)揮的重要作用還體現(xiàn)在可以進(jìn)行碰撞檢查。裝配式建筑設(shè)計的一大難題就是節(jié)點(diǎn)設(shè)計，現(xiàn)澆與預(yù)制的搭接問題大量存在，設(shè)計不合理往往造成現(xiàn)場施工困難。將建好的BIM模型導(dǎo)入BIM碰撞檢查軟件，樓內(nèi)鋼筋碰撞打架等問題可以及時發(fā)現(xiàn)，利用BIM技術(shù)也可以模擬預(yù)制構(gòu)件的現(xiàn)場安裝環(huán)節(jié)以優(yōu)化預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆部分的連接，這樣可以在施工前基本排除解決類似問題，減少施工中來回變更設(shè)計的繁瑣。

（3）在制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級方面投入更多資金。圍繞“中國制造2025”發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域和核心任務(wù)，在金融方面，山東省政府應(yīng)加大制造業(yè)發(fā)展的支持，以促使制造業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改變、提質(zhì)增效和升級轉(zhuǎn)型。同時，山東省政府還應(yīng)該積極發(fā)展并逐步改進(jìn)有利于建設(shè)制造強(qiáng)省目標(biāo)的多元金融體系，發(fā)揮好銀行機(jī)構(gòu)的業(yè)務(wù)優(yōu)勢，以產(chǎn)生促進(jìn)制造業(yè)發(fā)展的協(xié)同效應(yīng)。

2.1.3優(yōu)化預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化

基于BIM的設(shè)計信息可以在云端共享，設(shè)計人員可以將設(shè)計方案上傳到云端，在云端進(jìn)行信息整合，將同類型的“族”進(jìn)行歸類，并進(jìn)行優(yōu)化對比最終形成一類預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化(標(biāo)準(zhǔn)形狀及標(biāo)準(zhǔn)尺寸)，以此形成裝配式行業(yè)所有預(yù)制構(gòu)件的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這不僅有利于設(shè)計人員更加優(yōu)化設(shè)計，也利于預(yù)制構(gòu)件廠商規(guī)范生產(chǎn)，也更有利于行業(yè)管理，使裝配式行業(yè)逐步標(biāo)準(zhǔn)化。

2.2　BIM技術(shù)在優(yōu)化預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)流程方面的應(yīng)用

2.2.1優(yōu)化預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)制作過程

BIM的云共享技術(shù)同樣適用于預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)階段，因為BIM模型導(dǎo)出的所有施工圖紙都是在對建筑的材料、面積等相關(guān)基礎(chǔ)之上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后得的，可以根據(jù)實(shí)際需要導(dǎo)出預(yù)制各構(gòu)件明細(xì)量表，同時預(yù)制構(gòu)件廠家可以結(jié)合三維模型中的實(shí)際構(gòu)件樣式對預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行準(zhǔn)確的制作。同時根據(jù)BIM模型中的時間維度“5D-BIM”(加入施工進(jìn)度安排的BIM技術(shù))進(jìn)行相關(guān)預(yù)制構(gòu)件的先后制作，并將信息共享于云平臺，以便施工單位及時了解，安排構(gòu)件的進(jìn)場、堆放及吊裝。BIM模型中同類預(yù)制構(gòu)件都有相對應(yīng)的編號，構(gòu)件廠商在制造過程中也同步進(jìn)行編號，目前技術(shù)支持植入RFID芯片并同步云端，這樣設(shè)計方、構(gòu)件廠商以及施工方都能夠及時了解構(gòu)件的詳細(xì)信息、運(yùn)輸以及安裝情況，大大提高各方效率。

2.2.2優(yōu)化預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸過程

完成的預(yù)制構(gòu)件都植入了相應(yīng)的RFID芯片，根據(jù)施工方的要求運(yùn)輸?shù)臉?gòu)件，可立即查找對應(yīng)芯片，了解構(gòu)件形狀大小以及構(gòu)件所處位置，合理安排運(yùn)輸車輛的大小和輛次，根據(jù)施工方施工先后的順序運(yùn)輸構(gòu)件，尋求最優(yōu)路線，以達(dá)按時到，到即到即用，既提高了效率、降低了成本也不影響施工場地的堆放及施工的進(jìn)度。

2.3　BIM技術(shù)在優(yōu)化現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)的應(yīng)用

2.3.1優(yōu)化施工效率

目前施工BIM也得到了快速發(fā)展，配套的技術(shù)和軟件孕育而生。施工BIM的使用大大提高了施工單位的工作效率。例如前期設(shè)計BIM的使用使得設(shè)計更加完善，從而使得施工過程中的施工困難減少，施工工人通過三維模型的查看更好的理解設(shè)計師的想法，減少施工錯誤，大大提高了效率。而在與預(yù)制構(gòu)件制造商進(jìn)行對接時，BIM技術(shù)的使用也為施工單位節(jié)約了時間成本和經(jīng)濟(jì)成本。構(gòu)件廠商已經(jīng)為每個預(yù)制構(gòu)件都植入了RFID芯片，施工單位通過查詢芯片信息能更好的了解構(gòu)件信息，當(dāng)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)入施工現(xiàn)場時，通過識別芯片更高效的進(jìn)行對接，并提前通過施工BIM對構(gòu)件進(jìn)行堆放預(yù)演，使場地堆放使用更加合理。

2.3.2優(yōu)化施工質(zhì)量

施工BIM的另一個長處就在于可以進(jìn)行施工模擬。裝配式建筑相對于普通建筑有著負(fù)責(zé)的施工工藝，傳統(tǒng)裝配式建筑在現(xiàn)場吊裝過程中困難重重，往往在吊裝過程中才能發(fā)現(xiàn)施工問題和構(gòu)件節(jié)點(diǎn)問題。施工BIM的使用使得施工過程可以在三維平臺上進(jìn)行預(yù)先模擬，模擬吊裝過程，以此對施工流程進(jìn)行優(yōu)化，減少二次施工，提高施工質(zhì)量。同時BIM技術(shù)也可以模擬現(xiàn)場的一些突發(fā)施工狀況，提前制定應(yīng)急方案，提高施工質(zhì)量的同時降低施工事故風(fēng)險。同樣施工質(zhì)量和施工效率的提高也間接為施工單位減少了施工成本。

2.4　BIM技術(shù)在裝配式建筑運(yùn)營維護(hù)環(huán)節(jié)的應(yīng)用

在裝配式建筑建成使用之后，BIM技術(shù)仍然可以發(fā)揮著很大的作用，BIM技術(shù)對于裝配式建筑的安全性和耐久性，對整個建筑預(yù)制構(gòu)件的各個部分的安全性和設(shè)備的損耗情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)問題，解決安全，保證建筑和人員的實(shí)時安全。而當(dāng)內(nèi)部構(gòu)件出現(xiàn)問題需要維修時，工人又可以利用已經(jīng)建成的三維模型準(zhǔn)確的確定事故點(diǎn)以及掌握設(shè)備的詳細(xì)信息并及時進(jìn)行處理，使維修更加高效。利用BIM技術(shù)檢測的過程中還可以了解整體建筑的能耗情況，發(fā)現(xiàn)高能耗節(jié)點(diǎn)，提出處理方法使建筑能耗使用得以降低，延長設(shè)備和構(gòu)件的使用壽命，保證裝配式建筑使用過程中的安全綠色。

3　結(jié)語

BIM技術(shù)的使用可以有效地解決傳統(tǒng)裝配式建筑各個環(huán)節(jié)的問題，實(shí)現(xiàn)協(xié)同管理，使裝配式建筑行業(yè)的整體水平得以大幅提升。但BIM作為新興產(chǎn)物引入到建筑行業(yè)仍然存在著很多不足，對應(yīng)的軟件開發(fā)也亟待進(jìn)行，要使BIM技術(shù)在裝配式建筑發(fā)揮的作用實(shí)現(xiàn)最大化，還需要BIM技術(shù)專業(yè)人員以及行業(yè)各部門的共同努力。

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