BIM+N技術在裝配式PC建筑工程總承包中的集成應用

謝信永

（福州工商學院，福建 福州 350715）

0 引言

在2016年中共中央、國務院發布的《關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》中明確指出：發展新型建造方式，大力推廣裝配式建筑，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%。

同年，住房和城鄉建設部發布的《2016-2020年建筑業信息化發展綱要》和《關于進一步推進工程總承包發展的若干意見》分別指出：“十三五”時期，全面提高建筑業信息化水平，著力增強BIM、大數據、智能化、移動通訊、云計算、物聯網等信息技術集成應用能力”；“政府投資項目和裝配式建筑應當積極采用工程總承包模式。”

因此，綜合以上信息，在國家政策導向中可以發現，以BIM 技術為核心，大數據、智能化、移動通訊、云計算、物聯網等N 種信息技術協同作業，在裝配式建筑的建造過程中應用工程總承包的模式下已勢在必行，并且這種集成化的應用在未來建設工程的應用比例也會大幅提高。

1 裝配式PC 建筑實行工程總承包模式的優勢分析

1.1 裝配式PC 建筑

裝配式建筑主要可分為裝配式PC（Precast Concrete）結構、裝配式鋼結構、裝配式木結構。目前市場上裝配式PC 結構占裝配式建筑的比例較高，裝配式PC結構是由一個個的PC 構件組合裝配而成，裝配式PC 構件是裝配式混凝土預制構件的簡稱，其構件生產程序區別于目前主流的施工現場整體澆筑，其主要PC 構件有PC 柱、PC 墻板、PC 預制梁、PC 疊合樓板、PC 陽臺板、PC 空調板、PC 樓梯等構件。

1.2 工程總承包模式

工程總承包模式是相對于傳統設計、采購、施工等環節相分離承包而言的，是指具有工程總承包資質的企業依照與業主方簽訂工程總承包合同，包括建設項目的設計、采購、施工等實施全過程的承包，同時對項目的質量管理、安全管理、進度管理、成本管理等項目管理環節進行全方位負責的承包方式。工程總承包單位應當具備與項目規模相當的設計或施工資質，相對應的財務、風險擔當能力，同時具有相對應的組織機構、項目管理人員、項目管理體系和項目業績等條件。其工程總承包項目部配置如下圖所示：

圖1 工程總承包建造模式項目部配置圖

1.3 裝配式PC 建筑實行工程總承包建造模式的優勢

傳統建筑通常采用平行承發包，常遇到設計、施工脫節，項目經常變更，質量、工期、安全等問題無法得到有效控制。而裝配式PC 建筑與傳統建筑相比，具有多專業多工種高度集成化的特點，其建筑構件的設計精細度要求更多，參與建造的單位比傳統建筑多了構件生產商、構件運輸單位，并且對施工工序的要求也更高，因此需要一個總承包單位對不同單位、不同專業、不同階段進行全面的控制與協調。裝配式PC 建筑與工程總承包模式的關鍵理念都是集成化，使得設計、生產、運輸、施工、運維等階段有機結合。工程總承包模式下裝配式PC 工程項目的主要參與方包括：業主、總承包商、分包商、咨詢單位和供應商，此模式可以將各參建方有機配合在一起。

2 BIM+N 技術在裝配式PC 建筑中的應用優勢

BIM 技術是以數字化為基礎技術，具有強大的數據信息共享，協同工作的能力，通過BIM 模型的創建把裝配式PC 建筑中的建筑、結構、設備等各個專業的信息集成在同一個模型上進行協同工作和數據處理[1]，同時結合大數據、智能化、移動通訊、云計算、物聯網等信息技術使得BIM 模型得到更充分的應用，這種結合使裝配式建筑的高度集成性能才能充分發揮出來，將設計、生產、運輸、裝配、運維等環節調試整合，實現全過程協同工作和建筑全生命周期的信息化管理，從面提高設計的精確度、減少返工、縮短工期、減少能源與材料的消耗、降低整個項目的建造成本。

圖2 BIM+N 技術裝配式PC 建筑的應用

3 BIM+N 技術在裝配式PC 建筑工程總承包各個階段的集成應用

BIM+N 技術在裝配式PC 建筑在各個建設階段已形成BIM 為核心，加上大數據、智能化、移動通訊、云計算、物聯網等若干個信息技術的綜合應用，使得BIM技術更加落地到項目建設的不同階段，具體情況歸納如下：

3.1 BIM+N 技術在裝配式PC 建筑設計階段中的應用

BIM 技術在可視化模擬、虛擬建造、碰撞檢查等功能的應用已經越來越普及，而裝配式PC 建筑設計的重點在于PC 構件庫的建立，有了PC 構件庫，使得裝配式建筑構件的通用性、標準性、可復制性的優勢才能突顯出來，而BIM 技術就可以支撐裝配式PC 構件庫的分類、信息創建、入庫及使用管理。同時利用BIM+VR技術，可實現虛擬樣板間的創建，可展現空間布局、裝修觀感、材質替換等效果，設計師可與業主方進行直觀的浸入式溝通。

3.2 BIM+N 技術在裝配式PC 建筑生產階段中的應用

PC 構件的生產階段依托BIM+物聯網技術對預制構件的實行動態管理，使生產過程的信息反饋更加流暢，讓質量管理者對構件的生產環節可以全面的監管。通過 BIM 技術、物聯網技術、全球衛星定位系統可實現預制構件生產、運輸、出廠等一系列跟蹤定位，裝配式PC 建筑的各參建方可以對PC 構件生產、運輸狀態進行修改與反饋，項目各參建方可以依據PC 構件的生產信息安排好本方的工作。在PC 構件生產的同時，將PC 構件的信息轉換成二維碼，并輸出打印成二維碼標簽，二維碼中包含項目編號、構件編號、構件名稱、外形尺寸、產品批次等信息，PC 構件質量檢查合格后，將二維碼貼到相應的PC 構件上，生產管理人員通過手持閱讀器掃描無線射頻芯片連接到數據庫中，更新PC 構件的狀態信息、記錄責任人、記錄時間等信息[2]。

3.3 BIM+N 技術在裝配式PC 建筑運輸階段中的應用

PC 構件運輸過程中，使用BIM 技術和GIS 技術的結合，可使PC 構件施工現場的地形圖進行三維模擬，進而進行施工現場三維運輸模擬，對PC 構件運輸工程車安裝全球衛星定位系統，通過全球衛星定位系統實時定位車輛的運輸情況，運輸工程車與PC 構件信息互通，施工方可根據BIM 信息平臺上所顯示的PC 構件運輸工程車情況做好接應。因為BIM 模型中所包括的信息與二維碼或RFID 標簽信息是一致的，施工方只需要通過 BIM 信息即可知道當天施工過程中需要哪些PC 構件，施工方與生產方溝通PC 構件的生產和運輸方案，運輸的PC 構件也是當天需要裝配的PC構件。這種有計劃地運輸PC 構件既能解決施工現場PC 構件堆放的問題，也能節約PC 構件的運輸成本，而不用一次性把全部PC 構件都堆放在施工現場[3]。

3.4 BIM+N 技術在裝配式PC 建筑施工階段中的應用

在裝配式PC 建筑施工階段，施工方可以根據工程項目的需要對施工現場平面、擬建建筑、臨時建筑、機械設備等進行三維建模，并設置擬建建筑在建造過程中各階段、各種施工狀況下場布的變化情況，基于BIM 技術下的場布使得不同階段、不同施工狀況下的場布具備空間三維特性和時間進度特性，虛擬不同施工條件下施工現場的變化情況，可最大限度地優化道路、材料堆放、PC 構件堆放、機械設備，為施工方提供直觀真實的模擬效果，幫助施工方做出最優施工方案。同時通過虛擬施工技術在BIM 模型中的應用，項目經理或施工員可以借助三維效果了解到施工進度情況，為編制施工進度計劃提供有效的依據，對項目整體進行虛擬建造，依據虛擬建造可對施工進度計劃實施檢驗。BIM 技術具備強大的集成功能，但是BIM 技術本身數據采集的效率較低，因此可以結合二維碼、無限射頻技術等物聯網技術快速地收集施工現場的數據信息，通過與BIM 模型相互對接，實現裝配式建筑實時進度管理。同時BIM+VR 虛擬安全體驗館，通過VR 設備，令體驗者以受害者或旁觀者的身份身處安全事故事發地，通過沉浸式親身體驗事故的發生，提高施工人員正確佩戴勞保用品、加強洞口、洞邊、基坑支護、安全用電的安全意識[4]。無限射頻技術的標簽標記于大型塔吊、機械設備、工人安全設備上，可避免群體塔吊互相碰撞，機械設備風險防范等。BIM 技術是本身就是一個集成項目全生命周期的數據庫，具備強大的數據集成功能，BIM 技術與無限射頻技術的結合可以實時可視化的效果將標記物傳輸于后臺，項目管理人員可及時查看工地中的安全環境。

3.5 BIM+N 技術在裝配式PC 建筑運維階段中的應用

以BIM 技術提供的各項前期設計-生產-運輸-施工過程的數據為基礎，在數據庫的支撐下，采用智能化對建筑的運行情況進行維護，如實時對建筑內的機電設備運行情況進行監控、消防系統監控、視頻監測、資產管理、能耗管理、災害疏散均可利用前期建造過程所積累的BIM 模型中涵蓋的信息進行準確定位。業主方或物業管理人員均可通過BIM 模型中構件進行即時性修改，對于整個建筑的維護起到更智能高效地處理。

4 結語

綜上所述，BIM+N 技術在裝配式PC 建筑工程總承包中的集成應用，可以讓建造過程更加智能，能夠加快施工進度，節約項目成本，為項目全過程管理提供可落地方案，為建筑業的轉型升級貢獻一份力量！