BIM 技術(shù)在裝配式建筑建造全過程的應(yīng)用與發(fā)展

陶培旭 戰(zhàn)美秋 孟凡林 李 浩 崔新杰

吉林建筑大學(xué)土木工程學(xué)院（130118）

1 裝配式建筑的發(fā)展背景及現(xiàn)狀

1.1 建筑行業(yè)消耗資源多，能源利用率低

建筑業(yè)是我國的重要行業(yè)之一，對我國經(jīng)濟(jì)和綜合國力的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響。建筑行業(yè)能源消耗量大，每年產(chǎn)生的工業(yè)固廢多。如何降低建筑行業(yè)的能耗，實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的良性發(fā)展，是我國目前經(jīng)濟(jì)發(fā)展中面臨的主要問題。

1.2 城鎮(zhèn)化進(jìn)程加速，建筑行業(yè)亟須技術(shù)創(chuàng)新

伴隨城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加速，住房需求量不斷增加。城鎮(zhèn)化的穩(wěn)步推進(jìn)必然為建筑業(yè)提供廣闊的發(fā)展空間，同時也為建筑業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型升級帶來機(jī)遇。

1.3 裝配式建筑是建筑業(yè)的發(fā)展導(dǎo)向

裝配式建筑的大部分構(gòu)件及配套部品預(yù)先在工廠制作，現(xiàn)場裝配拼裝，是一種適用于工業(yè)化生產(chǎn)的建造方式。這種建造方式周期短，建造效率高，可最大限度地減少對環(huán)境的不利影響，尤其在北方嚴(yán)寒地區(qū)，可以做到“全年建設(shè)”，可持續(xù)發(fā)展空間大。吉林省人民政府辦公廳《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的實(shí)施意見》提出:“以長春、吉林兩市為積極推進(jìn)地區(qū)，其余城市為鼓勵推進(jìn)地區(qū)，因地制宜發(fā)展裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)等裝配式建筑。推動形成一批集設(shè)計(jì)、部品部件規(guī)模化生產(chǎn)、施工于一體的，具有現(xiàn)代裝配建造水平的工程總承包企業(yè)及與之相適應(yīng)的專業(yè)化技能隊(duì)伍”。

2020年是吉林省裝配式建筑技術(shù)發(fā)展與推廣的關(guān)鍵期。《意見》強(qiáng)調(diào)全面提升自主創(chuàng)新能力，發(fā)揮“設(shè)計(jì)單位的龍頭作用，統(tǒng)籌建筑結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)備、部品部件、裝配施工、裝修裝飾，推行通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、一體化集成設(shè)計(jì)等。力爭2021-2025年普及應(yīng)用期后，全省裝配式建筑占新建建筑面積的比例達(dá)到30%以上”。

2 BIM技術(shù)在裝配式建筑建造全過程中的應(yīng)用

建筑信息模型 （Building Information Modeling）可以通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，具有可視性、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大優(yōu)勢特點(diǎn)。BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑的工業(yè)化生產(chǎn)過程，可使裝配式結(jié)構(gòu)尤其是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的建造全產(chǎn)業(yè)鏈（設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工裝配、綜合造價(jià)等）存在的問題迎刃而解。

2.1 BIM在裝配式建筑設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

1）BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了由二維設(shè)計(jì)到三維設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變。相對于二維CAD圖紙，三維設(shè)計(jì)模型的表達(dá)更為清晰、具體。利用BIM技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可直接調(diào)用BIM族庫進(jìn)行可視化三維模型繪制，無須將頭腦中的三維設(shè)計(jì)構(gòu)思轉(zhuǎn)化為二維圖形繪制于CAD圖紙上，即裝配式建筑正向設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)模式有利于設(shè)計(jì)師更好地發(fā)揮創(chuàng)造能力。

2）三維圖紙直接拆分為帶有空間參數(shù)的預(yù)制構(gòu)件模型。在三維圖紙上直接進(jìn)行拆分設(shè)計(jì)，將拆分設(shè)計(jì)問題前置化，有利于設(shè)計(jì)優(yōu)化并生成帶有空間參數(shù)的預(yù)制構(gòu)件模型，直接用于構(gòu)件生產(chǎn)，避免了由二維圖紙翻三維模型這一重復(fù)過程，三維空間參數(shù)提取大大提高了構(gòu)件生產(chǎn)的質(zhì)量，出圖效率高，最大程度地降低了后期裝配風(fēng)險(xiǎn)。

3）BIM技術(shù)的信息共享功能可實(shí)現(xiàn)各專業(yè)間的協(xié)同設(shè)計(jì)。建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、電氣等專業(yè)可以利用BIM信息模型共享圖紙更新及變更信息，最大程度地避免各個專業(yè)在空間上的設(shè)計(jì)偏差與碰撞，減少或根除后期圖紙返工現(xiàn)象，整個設(shè)計(jì)過程更加高效、便捷。

2.2 BIM在裝配式建筑施工階段的應(yīng)用

1）施工方案及進(jìn)度計(jì)劃可通過BIM技術(shù)預(yù)先安排、模擬、優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件及其配套部品生產(chǎn)計(jì)劃與裝配計(jì)劃同步，裝配進(jìn)度數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸，可根據(jù)構(gòu)件及其配套部品的生產(chǎn)、運(yùn)輸、場地布置、安裝等實(shí)時數(shù)據(jù)調(diào)整裝配計(jì)劃，確保裝配過程組織流暢高效。

2）通過BIM技術(shù)進(jìn)行各專業(yè)協(xié)調(diào)施工裝配模擬，以可視化表達(dá)、動態(tài)模擬化的方式虛擬裝配過程，預(yù)判裝配風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域并加以控制；通過復(fù)雜細(xì)部節(jié)點(diǎn)施工模擬仿真（可視化技術(shù)交底）預(yù)先可視化演示，及時排查問題并預(yù)先解決，減少安全隱患。

3）BIM平臺關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)圖紙模型，實(shí)時同步各專業(yè)圖紙變更、預(yù)制構(gòu)件裝配情況等信息（構(gòu)件制造、配套部品類別、運(yùn)輸類別與代碼、吊裝等），并將數(shù)據(jù)信息上傳至BIM平臺，進(jìn)行裝配計(jì)劃、圖紙變更等信息同步更新，為全過程高效管理提供依據(jù)。

2.3 BIM在裝配式建筑運(yùn)維階段的應(yīng)用

在建筑后期運(yùn)營過程中，可直接利用前期設(shè)計(jì)與裝配階段的材料、配套部品、設(shè)備來源等信息，對構(gòu)件使用、配套部品、設(shè)備維護(hù)等問題進(jìn)行全面了解，為裝配式建筑日常維護(hù)提供切實(shí)可行的依據(jù)。提取必要的數(shù)據(jù)，將其用于建筑運(yùn)維工作，可提高運(yùn)維效率，減少成本消耗。

3 結(jié)語

BIM技術(shù)及其支撐平臺的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)裝配式建筑全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展，促進(jìn)“研發(fā)+設(shè)計(jì)+生產(chǎn)+裝配+采購”一體化的裝配式建筑工程總承包管理模式（EPCM）的發(fā)展，形成良好市場競爭機(jī)制，對發(fā)揮裝配式建筑模式在質(zhì)量、工期、成本及節(jié)能等方面的優(yōu)勢具有現(xiàn)實(shí)的意義。