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

（閩南理工學院 土木工程學院， 泉州 362700；晉江市創意創業創新園開發建設有限公司， 泉州 362700）

0 引言

裝配式建筑是利用標準化設計、工廠化生產、工業化施工和信息化管理等方法來建造、使用和管理建筑，是建筑產業化發展的必然趨勢，是加快推進綠色建筑發展、轉變城鎮化建設模式、全面提升建筑品質的有效途徑。裝配式建筑可以改善結構精度、滲透、開裂等質量通病，提高隔聲、保溫、防火等性能便于系統維護、更新，有著巨大的節能減排作用，還能大大提高了施工效率和縮短了施工工期，“十三五”規劃期間，我省要求必須100%達到綠色節能標準，《加強城市規劃建設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發展的新方向，而建筑產業現代化的主要特征之一則是信息化，BIM（建筑信息模型）在實現綠色設計，提高生產效率，降低建設行業的碳排放量具有優勢，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技術廣泛的應用必將極大的促進建筑產業化的發展。

1 BIM技術在裝配式建筑設計階段的運用

1.1 初步設計

在前期規劃設計階段，利用BIM平臺實行相關審批資料管理，用Autodesk Revit設計建立三維模型展示，對建筑抗震、抗風、抗火等結構性能設計；將模型導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、風環境、能耗等熱環境進行分析為綠色建筑評估提供數據支持，也為后期的場地布置提供一定的信息資料。通過相關數據分析達到合理室內熱環境從而實現綠色節能。計算結果都將存儲于BIM信息管理平臺中，通過對方案進行優化和技術經濟指標對比（概算），選擇性能、品質最優方案。

1.2 協同設計

傳統二維圖紙設計效率低，在表現形式、信息存儲、工作模式等方面有很大的局限性，預制構件需要綜合考慮建筑、結構、給排水、電氣、暖通等專業綜合性強，只要一處設計出現變更，將可能牽動多個專業綜合信息的變動。因此在項目設計階段針對擬建項目構建協同數據工作平臺，高效解決各專業各參與方信息孤島問題，同時利用Autodesk Revit建立預制構件“族”庫，將構件分類、編碼同時將構件類型、尺寸、材質、顏色等參數存儲于構建屬性中，在后期工程變更時能快速修改對應構件的參數信息，同時也可把預制構件標準化、參數化，引用于更多的工程項目的工程項目。[1]

1.3 深化設計

裝配式建筑中構建的準確性直接涉及到后期的生產安裝，特別是關鍵節點。將Revit建筑模型導入到Takla中對預制構件分割，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。構件拆分完畢后進行配筋設計，針對柱、梁、板等重要節點進行受力分析即對構件進行深入設計。并對安裝，建筑、結構、機電各個專業進行模型碰撞，避免錯、漏、碰、缺發生，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所需工程量，對設計階段形成造價控制。

2 BIM技術在裝配式建筑生產階段的運用

2.1 生產管理系統

在預制構件生產前，通過平臺完成設計階段構件詳圖、構件參數的傳輸。的生產制造階段,需要對構件置入RFID標簽,RFID是一種非接觸式的自動識別技術，其通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預。[2]每個構件標簽具有唯一性和可拓展性，簽內包含有構件詳圖及相關參數信息,以便于在運輸、存儲、施工吊裝的過程中對構件進行管理。

2.2 構件生產運輸

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

3 BIM技術在裝配式建筑施工階段的運用

3.1 優化場布、模擬施工

對施工場地進行合理的布置是施工前的重點準備工作，合理安排主體建筑外，要考慮施工區、堆場區、生活區、運輸道路、塔吊等機械布置，利用三維場地布置，優化場地布置節約成本。對于裝配式建筑，施工是一個更為復雜的多專業交叉工作，其施工工序、構件吊裝質量，關鍵節點處理都有可能造成整個項目無法按計劃進行。利用BIM可以模擬施工現場環境，事先優化場布，對構件吊裝、關鍵節點連接、支撐設置等進行三維動態模擬，確保構件安裝順利進行，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技術將實現項目進度、成本、質量、安全等方面的信息化管理。通過BIM模型與項目Project進度計劃、預算（合同）文件相關聯，實現計劃與實際進度進行對比分析，預算成本、目標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件吊裝的特殊要求，安全和質量管控更是現場重要的管理內容，對勞務人員進出場考勤作業情況以及現場施工機具設備進行信息化管理，管理人員可通過云端、移動客戶端隨時查看，施工現場人員可將項目存在的質量、安全隱患傳輸至管理平臺中，確保管理人員能及時掌握現場情況，杜絕事故發生，保障工程順利進行。

4 BIM技術在運維階段的運用

BIM竣工模型是運維的基礎，它包含設計、生產、施工以及在施工過程中修改過的信息參數等；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注與分類，例如將質量標簽分為質量通病、樣板工程和技術復核，便于管理；BIM管理平臺可同步提供有關建筑使用情況或性能、設備、管道信息、建筑已使用的時間等，如發現設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備的型號、規格、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演，制訂應急處理預案，改善傳統模式下的成本浪費與管理缺乏數據支持的局面，實現真正意義上的信息化運營維護。

5 總結

裝配式建筑處于發展初期，很多技術不成熟，主要集中在設計深度不能滿足工程實際需求，預制構件的生產、運輸、吊裝問題區別于傳統建筑建設。從初步（規劃）設計到協同設計再到構件的深入設計，滿足預制構件在工廠加工生產的精度要求，實現工程量的量化；生產施工階段，利用RFID跟蹤技術，平臺云端和移動客戶端相結合，對預制構件進行編碼滿足構件在生產、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，構件的吊裝順序、到施工作業的流水線均可模擬施工；通過平臺管理，實現無紙化運維，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，信息重建等傳統建筑業存在的信息化技術問題，為裝配式建筑發展得到更好的保證。