基于BIM在裝配式建筑全生命周期管理的運用探究

林沙珊 陳耘國

（閩南理工學(xué)院 土木工程學(xué)院， 泉州 362700；晉江市創(chuàng)意創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新園開發(fā)建設(shè)有限公司， 泉州 362700）

0 引言

裝配式建筑是利用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、工業(yè)化施工和信息化管理等方法來建造、使用和管理建筑，是建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的必然趨勢，是加快推進綠色建筑發(fā)展、轉(zhuǎn)變城鎮(zhèn)化建設(shè)模式、全面提升建筑品質(zhì)的有效途徑。裝配式建筑可以改善結(jié)構(gòu)精度、滲透、開裂等質(zhì)量通病，提高隔聲、保溫、防火等性能便于系統(tǒng)維護、更新，有著巨大的節(jié)能減排作用，還能大大提高了施工效率和縮短了施工工期，“十三五”規(guī)劃期間，我省要求必須100%達到綠色節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，《加強城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》提出，我國要力爭用10年左右時間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%。可見裝配式建筑是未來建筑行業(yè)發(fā)展的新方向，而建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的主要特征之一則是信息化，BIM（建筑信息模型）在實現(xiàn)綠色設(shè)計，提高生產(chǎn)效率，降低建設(shè)行業(yè)的碳排放量具有優(yōu)勢，同時為建筑項目全生命周期管理提供了一個高度集成化的共享平臺，隨著BIM技術(shù)廣泛的應(yīng)用必將極大的促進建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。

1 BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計階段的運用

1.1 初步設(shè)計

在前期規(guī)劃設(shè)計階段，利用BIM平臺實行相關(guān)審批資料管理，用Autodesk Revit設(shè)計建立三維模型展示，對建筑抗震、抗風(fēng)、抗火等結(jié)構(gòu)性能設(shè)計；將模型導(dǎo)出綠色建筑分析的專用格式GBXML利用GPS定位為擬建建筑坐向、熱輻射、光照、風(fēng)環(huán)境、能耗等熱環(huán)境進行分析為綠色建筑評估提供數(shù)據(jù)支持，也為后期的場地布置提供一定的信息資料。通過相關(guān)數(shù)據(jù)分析達到合理室內(nèi)熱環(huán)境從而實現(xiàn)綠色節(jié)能。計算結(jié)果都將存儲于BIM信息管理平臺中，通過對方案進行優(yōu)化和技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)對比（概算），選擇性能、品質(zhì)最優(yōu)方案。

1.2 協(xié)同設(shè)計

傳統(tǒng)二維圖紙設(shè)計效率低，在表現(xiàn)形式、信息存儲、工作模式等方面有很大的局限性，預(yù)制構(gòu)件需要綜合考慮建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣、暖通等專業(yè)綜合性強，只要一處設(shè)計出現(xiàn)變更，將可能牽動多個專業(yè)綜合信息的變動。因此在項目設(shè)計階段針對擬建項目構(gòu)建協(xié)同數(shù)據(jù)工作平臺，高效解決各專業(yè)各參與方信息孤島問題，同時利用Autodesk Revit建立預(yù)制構(gòu)件“族”庫，將構(gòu)件分類、編碼同時將構(gòu)件類型、尺寸、材質(zhì)、顏色等參數(shù)存儲于構(gòu)建屬性中，在后期工程變更時能快速修改對應(yīng)構(gòu)件的參數(shù)信息，同時也可把預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化、參數(shù)化，引用于更多的工程項目的工程項目。[1]

1.3 深化設(shè)計

裝配式建筑中構(gòu)建的準(zhǔn)確性直接涉及到后期的生產(chǎn)安裝，特別是關(guān)鍵節(jié)點。將Revit建筑模型導(dǎo)入到Takla中對預(yù)制構(gòu)件分割，對照3D建筑模型，在原有的2D建筑施工圖紙上進行拆分，拆分好后再在模型中進行修改。構(gòu)件拆分完畢后進行配筋設(shè)計，針對柱、梁、板等重要節(jié)點進行受力分析即對構(gòu)件進行深入設(shè)計。并對安裝，建筑、結(jié)構(gòu)、機電各個專業(yè)進行模型碰撞，避免錯、漏、碰、缺發(fā)生，最終形成完整的建筑模型，通過該模型可生成圖紙以及對應(yīng)所需工程量，對設(shè)計階段形成造價控制。

2 BIM技術(shù)在裝配式建筑生產(chǎn)階段的運用

2.1 生產(chǎn)管理系統(tǒng)

在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)前，通過平臺完成設(shè)計階段構(gòu)件詳圖、構(gòu)件參數(shù)的傳輸。的生產(chǎn)制造階段,需要對構(gòu)件置入RFID標(biāo)簽,RFID是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，其通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)。[2]每個構(gòu)件標(biāo)簽具有唯一性和可拓展性，簽內(nèi)包含有構(gòu)件詳圖及相關(guān)參數(shù)信息,以便于在運輸、存儲、施工吊裝的過程中對構(gòu)件進行管理。

2.2 構(gòu)件生產(chǎn)運輸

預(yù)制構(gòu)件需經(jīng)過生產(chǎn)、運輸、進出場驗收，全部合格后方能進行安裝。利用RFID標(biāo)簽在進出場過程中門禁系統(tǒng)可自動識別運輸車輛和運輸構(gòu)件信息，結(jié)合移動客戶端和地圖可預(yù)估構(gòu)件運輸時間，根據(jù)現(xiàn)場的實際施工進度，人力資源配置等信息進一步確定各預(yù)制構(gòu)件及物料進場時間以及堆放地點，實現(xiàn)精益建造中零庫存，零缺陷的理想目標(biāo)。

3 BIM技術(shù)在裝配式建筑施工階段的運用

3.1 優(yōu)化場布、模擬施工

對施工場地進行合理的布置是施工前的重點準(zhǔn)備工作，合理安排主體建筑外，要考慮施工區(qū)、堆場區(qū)、生活區(qū)、運輸?shù)缆贰⑺醯葯C械布置，利用三維場地布置，優(yōu)化場地布置節(jié)約成本。對于裝配式建筑，施工是一個更為復(fù)雜的多專業(yè)交叉工作，其施工工序、構(gòu)件吊裝質(zhì)量，關(guān)鍵節(jié)點處理都有可能造成整個項目無法按計劃進行。利用BIM可以模擬施工現(xiàn)場環(huán)境，事先優(yōu)化場布，對構(gòu)件吊裝、關(guān)鍵節(jié)點連接、支撐設(shè)置等進行三維動態(tài)模擬，確保構(gòu)件安裝順利進行，提高工人裝配效率和安裝的精確度，避免二次搬運。

3.2 施工項目管理

BIM技術(shù)將實現(xiàn)項目進度、成本、質(zhì)量、安全等方面的信息化管理。通過BIM模型與項目Project進度計劃、預(yù)算（合同）文件相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)計劃與實際進度進行對比分析，預(yù)算成本、目標(biāo)成本和實際成本的對比分析即BIM5D層面的運用。由于裝配式建筑對構(gòu)件吊裝的特殊要求，安全和質(zhì)量管控更是現(xiàn)場重要的管理內(nèi)容，對勞務(wù)人員進出場考勤作業(yè)情況以及現(xiàn)場施工機具設(shè)備進行信息化管理，管理人員可通過云端、移動客戶端隨時查看，施工現(xiàn)場人員可將項目存在的質(zhì)量、安全隱患傳輸至管理平臺中，確保管理人員能及時掌握現(xiàn)場情況，杜絕事故發(fā)生，保障工程順利進行。

4 BIM技術(shù)在運維階段的運用

BIM竣工模型是運維的基礎(chǔ)，它包含設(shè)計、生產(chǎn)、施工以及在施工過程中修改過的信息參數(shù)等；顛覆了利用圖紙保存信息的低效方式，并對信息進行有效的標(biāo)注與分類，例如將質(zhì)量標(biāo)簽分為質(zhì)量通病、樣板工程和技術(shù)復(fù)核，便于管理；BIM管理平臺可同步提供有關(guān)建筑使用情況或性能、設(shè)備、管道信息、建筑已使用的時間等，如發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障需要維護或者更換零件時，可在BIM管理平臺中查找該設(shè)備的型號、規(guī)格、制造商等信息及時維護。第三方還可基于BIM模型漫游模式對緊急事件進行預(yù)演，制訂應(yīng)急處理預(yù)案，改善傳統(tǒng)模式下的成本浪費與管理缺乏數(shù)據(jù)支持的局面，實現(xiàn)真正意義上的信息化運營維護。

5 總結(jié)

裝配式建筑處于發(fā)展初期，很多技術(shù)不成熟，主要集中在設(shè)計深度不能滿足工程實際需求，預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)、運輸、吊裝問題區(qū)別于傳統(tǒng)建筑建設(shè)。從初步（規(guī)劃）設(shè)計到協(xié)同設(shè)計再到構(gòu)件的深入設(shè)計，滿足預(yù)制構(gòu)件在工廠加工生產(chǎn)的精度要求，實現(xiàn)工程量的量化；生產(chǎn)施工階段，利用RFID跟蹤技術(shù)，平臺云端和移動客戶端相結(jié)合，對預(yù)制構(gòu)件進行編碼滿足構(gòu)件在生產(chǎn)、運輸、吊裝時需要密切配合的施工計劃；從普通的物料管理、儲存，構(gòu)件的吊裝順序、到施工作業(yè)的流水線均可模擬施工；通過平臺管理，實現(xiàn)無紙化運維，解決在裝配式建筑建造生命周期中信息交換頻繁，溝通不良，信息重建等傳統(tǒng)建筑業(yè)存在的信息化技術(shù)問題，為裝配式建筑發(fā)展得到更好的保證。