基于BIM的裝配式建筑全壽命周期的應用研究

(吉林建筑大學經濟與管理學院 吉林 長春 130000)

一、引言

近年來，我國裝配式建筑的發展正處于上升階段，與傳統的混凝土建筑相比，具有施工工期短、投資回收快、節能環保、高質量等優點。但高要求必然面臨相關技術的困難，主要表現在缺乏協同工作方面，從而導致了各種問題的發生。周文波[1]等通過實證研究了BIM在裝配式建筑中的適用性；白庶[2]等提出了BIM是推動裝配式建筑發展的行之有效的方法和技術手段；齊寶庫[3]等討論了裝配式建筑全生命周期中的BIM應用。在此背景下，本文研究了建筑信息模型(BIM)在裝配式建筑設計階段、生產階段、施工階段和運維階段的可行性，并助力裝配式建筑穩定的發展。

二、BIM與裝配式建筑的適用性分析

(一)BIM與裝配式建筑的關系

裝配式建筑是設計、生產、施工、管理集成在一起的標準化、體系化建筑，建筑信息模型(BIM)則是將其高度集成的最佳方法。各項目利益相關方可以通過BIM技術進行全建筑信息、全壽命周期、全專業的協同設計，能夠有效解決在項目不同階段可能產生的各種技術問題和管理問題，從而提高勞動生產率、保證設施質量、減少不必要的資源浪費。因此，以信息化為主導的BIM技術是推動裝配式建筑穩定健康發展的最強健有力的支撐工具。

(二)BIM在裝配式建筑中的信息主導作用

建筑信息模型(BIM)貫穿于裝配式建筑的全壽命周期，基于BIM的建筑工業化應用體系可分為三大模塊，即裝配式建筑發展要求模塊、BIM技術處理模塊和信息化管理模塊。

裝配式建筑的發展要符合房屋設計標準化、構配件生產工廠化和施工作業機械化三大要求。信息主導下的房屋設計標準化是裝配式建筑的前提；信息主導下的構配件生產工廠化是其必要條件；信息主導下的施工作業機械化是裝配式建筑的核心；信息主導下的管理科學化是裝配式建筑發展的必要保證。

以BIM技術為基礎的信息平臺主要包括三個方面的信息，即全建筑基本信息、全專業協同設計信息和全壽命周期運行信息。業主可以通過BIM技術信息平臺將自己的需求直接傳遞給各項目參與方，避免了由于信息層級傳遞出現的進度拖延，提升了工作效率，縮短了工期。

裝配式建筑的BIM信息化管理主要包括標準化設計管理、工業化生產管理、裝配化施工管理和一體化管理等四方面，是一種基于創新思維的新型管理方式，極大提高了生產效率，減少了資源不合理應用的浪費。

三、BIM在裝配式建筑全壽命周期中的應用

(一)BIM在裝配式建筑設計階段的應用

BIM數字化平臺是裝配式建筑(建筑、結構、機電、裝修)一體化協同設計的主要工具。協同設計遵循統一空間基準原則、標準化模數協調原則和標準化接口等三大基本原則，是一種以建筑集成、結構支撐、機電配套、裝修一體化的協同、平行的設計模式。裝配式建筑的BIM設計過程具有鮮明的工業化特征，即多專業協同與平型設計。

(二)BIM在裝配式建筑生產階段的應用

基于BIM的生產管理能優化整合預制構件生產流程，實現構件和部品的集成化生產，加快裝配式建筑模型試制過程，最終達到確保質量、提高精度、節約成本的目的。

(三)BIM在裝配式建筑施工階段的應用

隨著BIM技術在裝配式建筑中的深入發展，BIM模型從基于“BIM+3D可視化，立體造型”立體直觀表現設計模型，進行碰撞檢查；轉變成“BIM+4D(3D+時間)”動態模擬施工過程，方便進度管理；再到“BIM+5D(4D+成本)”統計工程量，提供資源量信息，提高利潤，即在BIM模型三維的基礎上引入了時間和成本維度。利用BIM5D模型可以實現對施工進度計劃及成本的動態實時監控，提高造價精細化管理程度，為施工階段的造價控制提供了技術支撐。此外，BIM與物聯網物聯網(the Internet of Things,IOT)的結合也越來越密切。通過BIM與物聯網的集成，能夠有效提高裝配式建筑的生產效率，極大提升施工管理過程的信息化水平。

(四)BIM在裝配式建筑運維階段的應用

運維階段項目的BIM管理主要包括三個方面，即BIM與資產設施運營維護管理，BIM與節能管理，BIM與消防管理等。基于BIM的資產設施管理能有效降低人力成本、降低設施損耗，使各種資源達到最優化，突顯了采用多元化模式的優點；基于BIM的節能管理程序可以簡記為一三表示法，即一個數據處理中心，三個模塊(能耗模擬模塊、實時監測數據采集模塊、處理反饋模塊)，運維階段的BIM節能管理能夠減少運營維護人員的工作量，通過對BIM模擬數據的采集與對比分析能得出有效的節能控制方案，從而使業主的利益最大化；基于BIM的消防管理系統可提供建設項目全生命周期內的全部信息，具體由建筑物周圍信息、建筑物內部信息、設備信息和其他信息等四部分構成。運維階段的BIM消防管理能夠降低消防系統運營成本，具備緊急情況時的疏散能力，提升了了消防管理的工作效率。

四、結語

通過以上分析，BIM與裝配式建筑的有效結合不僅僅是對現有技術的一種補充，更多的是對工業建筑生產方式一種創新思維模式的轉變。雖然建筑信息模型在裝配式建筑中具有很多優勢，但BIM的應用和發展在我國還處于起步階段，還有很多不完善的地方，為實現BIM與裝配式建筑的緊密結合，充分發揮BIM的價值，這是我們今后需努力研究的方向。