BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式住宅設(shè)計(jì)及其綠色施工中的應(yīng)用研究

王長衛(wèi) 唐赟瀟

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民的生活水平也在逐漸提高，人們對(duì)住宅要求也越來越高，因此建筑業(yè)迅速崛起，對(duì)建筑工程質(zhì)量提出了更高要求。預(yù)制建筑作為一種新型建筑工程建設(shè)方式應(yīng)用于工程中具有很好的前景，為了加快我國房屋工業(yè)化進(jìn)程，能有效提高資源利用率，促進(jìn)節(jié)能環(huán)保型住宅以及經(jīng)濟(jì)適用房建筑的推廣應(yīng)用，BIM技術(shù)在建筑業(yè)發(fā)展迅速，將信息技術(shù)運(yùn)用于建筑工程設(shè)計(jì)中，能夠有效解決傳統(tǒng)施工圖紙和工程結(jié)構(gòu)表象、材料用量等問題。綠色施工理念下的預(yù)制裝配式住宅能夠有效降低生產(chǎn)成本，確保房屋建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)能更加符合人們需求，必須要采用先進(jìn)、高效技術(shù)來改善傳統(tǒng)施工方式。BIM作為一種新理論和技術(shù)被廣泛應(yīng)用到建筑中，以后將會(huì)大大提高工程建設(shè)效率，在保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全方面有著非常重要的意義與作用。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);住宅設(shè)計(jì);綠色施工

一、引言

我國建筑行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀以及預(yù)制裝配式住宅設(shè)計(jì)和施工中所應(yīng)用到BIM技術(shù)，對(duì)我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來很大作用。本文主要研究了預(yù)制裝配式住宅的設(shè)計(jì)、施工及其在建筑業(yè)中的應(yīng)用，裝配式建筑的發(fā)展歷程、優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)以及在綠色施工中所具有的重要作用，根據(jù)BIM技術(shù)的相關(guān)理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際施工當(dāng)中，以及它與裝配式住宅設(shè)計(jì)之間存在何種聯(lián)系，根據(jù)工程實(shí)例來分析在實(shí)際運(yùn)用時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)影響，分析研究該技術(shù)對(duì)我國傳統(tǒng)預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及應(yīng)用效果，系統(tǒng)地介紹BIM和可持續(xù)發(fā)展等相關(guān)內(nèi)容及其使用方法，預(yù)制板材、梁柱節(jié)點(diǎn)處模板制作過程中產(chǎn)生問題及原因并提出解決措施，BIM技術(shù)與綠色環(huán)保理念相輔相成和可持續(xù)發(fā)展，最后對(duì)我國目前所使用的傳統(tǒng)工程項(xiàng)目進(jìn)行分析總結(jié)，并展望未來發(fā)展趨勢(shì)。

二、預(yù)制裝配式住宅、BIM與綠色施工的相關(guān)理論

（一）BIM相關(guān)軟件及技術(shù)

BIM技術(shù)的綠色施工管理模式是我國建筑行業(yè)發(fā)展過程中一個(gè)新階段，在建筑業(yè)中應(yīng)用 BIM技術(shù)是一種以三維模型為基礎(chǔ)，建立起可視化、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和優(yōu)化等信息處理手段與方法。該軟件能夠?qū)⒕G色、安全以及質(zhì)量等因素都納入到數(shù)據(jù)庫內(nèi)，通過將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于建筑工程項(xiàng)目的施工過程后能夠有效提高工作效率以及工程質(zhì)量。在這一新型時(shí)代背景下，如何更好地促進(jìn)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念與實(shí)際工程項(xiàng)目的有效結(jié)合成為了當(dāng)前必須解決的問題，對(duì)BIM軟件平臺(tái)下綠色施工及裝配式住宅，各結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)連接方式進(jìn)行研究分析，并實(shí)現(xiàn)其在預(yù)制構(gòu)件加工階段的精細(xì)度控制問題，為進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供指導(dǎo)性作用。

（二）BIM技術(shù)的應(yīng)用前景分析

BIM技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊、多樣和變化莫測(cè)，通過BIM信息建模軟件系統(tǒng)的建立與使用來實(shí)現(xiàn)，運(yùn)用BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行綠色施工，并且還對(duì)傳統(tǒng)的工程項(xiàng)目建造成本以及使用問題做出分析，以及該綠色施工方式對(duì)我國建筑行業(yè)發(fā)展所帶來的影響以及發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)其在建筑行業(yè)中應(yīng)用進(jìn)行研究，重點(diǎn)分析和探討，通過該方面系統(tǒng)的應(yīng)用可以大大提高我國建筑工程項(xiàng)目的建設(shè)效率和質(zhì)量，促進(jìn)我國建筑行業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展。本文探討在預(yù)制裝配式住宅設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，主要體現(xiàn)在：第一，綠色施工可以減少大量資源浪費(fèi);第二點(diǎn)是可有效地解決傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)裝配式建筑中存在的安全隱患問題，能夠更好、更快、更高效地利用資源。

（三）綠色施工概述

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長，為了更好地利用資源和保護(hù)環(huán)境、節(jié)約建設(shè)成本以及提高施工效率，建筑行業(yè)也在不斷地進(jìn)步，而綠色施工是當(dāng)今建筑工程中非常重要且必須實(shí)施的一個(gè)環(huán)節(jié)。綠色施工是指在生產(chǎn)、加工以及裝配過程中，在保證質(zhì)量和安全可靠地進(jìn)行工程建設(shè)活動(dòng)時(shí)，使用節(jié)能環(huán)保措施與技術(shù)，以節(jié)約資源消耗，減少對(duì)環(huán)境污染為目的而進(jìn)行工程管理。在傳統(tǒng)建筑行業(yè)發(fā)展模式下我國大多數(shù)地區(qū)仍然采用粗放型向集約化轉(zhuǎn)型。傳統(tǒng)的BIM模型都是基于二維平面圖紙構(gòu)建而成，而這種三維化設(shè)計(jì)方式不僅僅在傳統(tǒng)建模方式上缺乏一定科學(xué)性，同時(shí)還會(huì)對(duì)后期相關(guān)工序產(chǎn)生影響，比如說施工人員會(huì)出現(xiàn)不規(guī)范操作、施工材料浪費(fèi)以及建筑垃圾隨意排放等問題和嚴(yán)重污染環(huán)境等現(xiàn)象，所以我們要將綠色理念融入到設(shè)計(jì)當(dāng)中去，通過研究應(yīng)用該系統(tǒng)使其更加完善化、科學(xué)化及合理性等特點(diǎn)來達(dá)到對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行全生命周期管理與控制。

三、BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式住宅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（一）BIM技術(shù)對(duì)建筑設(shè)計(jì)思維模式的影響

伴隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)于住宅小區(qū)建設(shè)質(zhì)量、設(shè)計(jì)水平、建筑工程質(zhì)量和施工安全以及綠色化等方面提出了更高層次要求。傳統(tǒng)模式下建造房屋時(shí)需要進(jìn)行大量材料和構(gòu)件運(yùn)輸工作，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工已經(jīng)逐漸不能滿足消費(fèi)者對(duì)綠色居住生活品質(zhì)需求，而BIM技術(shù)可以有效解決這個(gè)問題。我國目前尚未建成完善且成熟先進(jìn)高效地裝配式住宅，由于傳統(tǒng)施工圖紙存在設(shè)計(jì)人員對(duì)工程項(xiàng)目中各個(gè)階段、工序等都缺乏一定了解，導(dǎo)致在實(shí)際建設(shè)過程中會(huì)出現(xiàn)很多難以解決和改正的錯(cuò)誤，因此我們應(yīng)該積極探索BIM技術(shù)對(duì)于建筑工程綠色施工管理模式產(chǎn)生影響，BIM技術(shù)通過三維的模型將建筑信息數(shù)字化、信息化，在傳統(tǒng)建筑工程中應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠有效解決設(shè)計(jì)思維與施工管理之間存在的問題，使得建筑施工階段各個(gè)環(huán)節(jié)都有一個(gè)共同的目標(biāo)—綠色化、標(biāo)準(zhǔn)化以及信息化。

（二）BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式住宅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

BIM技術(shù)的應(yīng)用在預(yù)制裝配式住宅設(shè)計(jì)中具有明顯優(yōu)勢(shì)，可以在很大程度上提高設(shè)計(jì)單位對(duì)預(yù)制裝配式住宅結(jié)構(gòu)施工圖紙和工程量計(jì)算能力，能夠有效解決傳統(tǒng)施工圖紙存在的問題， 使傳統(tǒng)建筑信息模型得到簡(jiǎn)化，提高工程建設(shè)效率。通過對(duì)綠色、高效及節(jié)能型材料和構(gòu)件進(jìn)行科學(xué)合理地規(guī)劃布置，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)周期，有效節(jié)約成本以及減少資源消耗，最后達(dá)到節(jié)約資源與降低建設(shè)成本的目的，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展等優(yōu)點(diǎn)。

四、BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式住宅綠色施工中的應(yīng)用

（一） 基于BIM技術(shù)的預(yù)制裝配式住宅資源能源節(jié)約與利用

（1）預(yù)制裝配式住宅工程量清單的生成

BIM技術(shù)是預(yù)制裝配式建筑的一個(gè)重要發(fā)展方向，它能夠?yàn)槲覈鴤鹘y(tǒng)設(shè)計(jì)理念與施工方式提供新途徑，也使其在實(shí)際應(yīng)用中得到推廣。BIM技術(shù)是通過三維軟件建立的建筑模型進(jìn)行建模，并將其與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)手段相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)信息共享，使設(shè)計(jì)師能夠在施工中最大限度地發(fā)揮想象力。采用BIM技術(shù)，利用三維實(shí)體模型進(jìn)行模擬裝配式住宅的設(shè)計(jì)與施工;根據(jù)不同階段和空間特點(diǎn)編制相應(yīng)預(yù)制構(gòu)件圖集及尺寸、荷載等信息;使用Autocad5.0軟件建立工程量清單信息模型以及模板工程的相關(guān)構(gòu)件圖紙，通過將信息模型應(yīng)用于工程量清單編制過程后可以提高工作效率、降低成本，進(jìn)一步構(gòu)建整個(gè)結(jié)構(gòu)體系和材料空間布局圖以達(dá)到優(yōu)化資源配置效果。

（2）預(yù)制裝配式住宅施工現(xiàn)場(chǎng)分區(qū)域材料用量統(tǒng)計(jì)

BIM技術(shù)通過建立模型并使用該軟件可以對(duì)各分項(xiàng)構(gòu)件進(jìn)行精確統(tǒng)計(jì)。施工過程中的工序、工作面以及對(duì)空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理劃分，如何將施工現(xiàn)場(chǎng)用量合理地分配給各個(gè)分包單位，同時(shí)又能減少對(duì)環(huán)境污染和資源浪費(fèi)問題，通過現(xiàn)場(chǎng)情況了解和分析BIM信息管理下綠色建筑工程進(jìn)度，科學(xué)合理地規(guī)劃布局大跨度梁柱節(jié)點(diǎn)部位、優(yōu)化材料截面組合密度分布以減少施工過程產(chǎn)生的噪聲污染，提高工程質(zhì)量并縮短工期。根據(jù)工程量清單對(duì)各個(gè)分區(qū)內(nèi)房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)件及鋼筋用量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和匯總，有效節(jié)約工程材料消耗以及能源耗損等各種成本，也能夠提高施工人員安全意識(shí)與質(zhì)量管理水平、提升項(xiàng)目整體效益。

（3）預(yù)制裝配式住宅施工成本控制

我國目前的預(yù)制裝配式住宅在設(shè)計(jì)和施工方面還處于初期階段，對(duì)于如何有效地降低工程造價(jià)、節(jié)約資源等問題也沒有得到足夠多得關(guān)注。配式住宅設(shè)計(jì)過程中如何運(yùn)用BIM模型進(jìn)行規(guī)劃和制作工作，需要在預(yù)制裝配式建筑的施工過程中，對(duì)其進(jìn)行全生命周期、動(dòng)態(tài)管理，通過三維可視化模擬，建立起一個(gè)更合理、高效、成本低且效率高的BIM技術(shù)，綠色施工管理，有效節(jié)約成本，提高效率。實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目造價(jià)成本進(jìn)行有效地管控。

（二） 基于BIM技術(shù)的預(yù)制裝配式住宅施工綜合管理

（1）預(yù)制裝配式住宅施工方案模擬

BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的施工模擬，通過在傳統(tǒng)建筑信息模型上建立工程項(xiàng)目，運(yùn)用該軟件對(duì)綠色施工進(jìn)行仿真分析。BIM系統(tǒng)可以模擬建筑物從開始到結(jié)束所需要經(jīng)歷得一系列工作。在預(yù)制裝配式住宅的施工過程，對(duì)在建工程設(shè)計(jì)階段應(yīng)用BIM技術(shù)，進(jìn)行綠色建模、材料選擇和尺寸確定等方面都有著很大的參考價(jià)值。通過三維建模軟件建立模型之后，就能得到工程建造各部分構(gòu)件之間以及各個(gè)分項(xiàng)分部與子項(xiàng)目間關(guān)系圖，還有管線預(yù)埋線等相關(guān)信息，對(duì)傳統(tǒng)建筑施工圖紙及技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等方面存在問題進(jìn)行分析和探討，建立有效地動(dòng)態(tài)模擬對(duì)象，這樣在施工過程中能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并且做出相應(yīng)處理措施避免返工現(xiàn)象產(chǎn)生。

（2）預(yù)制裝配式住宅施工進(jìn)度控制

在我國預(yù)制裝配式建筑的施工進(jìn)度控制與國外相比還有很大差距，為了提高建筑工程項(xiàng)目的質(zhì)量和效率、縮短工程工期以及降低整個(gè)建設(shè)中可能發(fā)生的返工現(xiàn)象等問題。在預(yù)制裝配式住宅的建設(shè)過程中，要根據(jù)工程具體情況，采用流水施工法、均衡生產(chǎn)原則和動(dòng)態(tài)控制方法，分別從設(shè)計(jì)階段、采購階段和制作及運(yùn)輸過程三個(gè)方面對(duì)各工序之間進(jìn)行合理的組織安排，在預(yù)制裝配式建筑的施工過程中，要根據(jù)工程量清單進(jìn)行合理規(guī)劃和設(shè)計(jì)，對(duì)于預(yù)制化住宅建設(shè)模式下建筑安裝工程進(jìn)度管理有效控制，在以后工作中對(duì)其優(yōu)勢(shì)所在將進(jìn)一步完善，從而更好地提高預(yù)制裝配式建筑施工效率和質(zhì)量水平。

（3）預(yù)制裝配式住宅施工安全管理

BIM技術(shù)將綠色、環(huán)保等理念融入到設(shè)計(jì)方案中，將信息共享，采用全生命周期管理方法建立起可持續(xù)發(fā)展機(jī)制。目前，我國的預(yù)制裝配式住宅施工過程，在安全管理上存在著很多問題。首先是設(shè)計(jì)方和生產(chǎn)方面缺乏相應(yīng)經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，其次是多數(shù)的施工人員不了解什么時(shí)候下料制作、加工到最后交付使用等因素，加之我國對(duì)于預(yù)制裝配式住宅還未建立起完善統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，所以在后期的實(shí)際應(yīng)用中沒有進(jìn)行有效監(jiān)管，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)了許多質(zhì)量隱患或者事故而造成人員傷亡等情況發(fā)生。為了保障施工人員的人身安全，必須要對(duì)其進(jìn)行有效的監(jiān)督和管理，同時(shí)還需要各個(gè)方面都協(xié)調(diào)發(fā)展才能達(dá)到預(yù)期效果;另外還要不斷完善相應(yīng)法律法規(guī)與政策體系并制定出一套完整高效且適用性高并且可操作性強(qiáng)地施工監(jiān)管體制以及責(zé)任追究制度，需要對(duì)其進(jìn)行全方面、系統(tǒng)化管理。

（4）預(yù)制裝配式住宅工程變更管理

在預(yù)制裝配式建筑的建設(shè)中，必須要做好施工前期、中期和后期階段各個(gè)部分的綠色化管理。在預(yù)制裝配式建筑的施工過程中，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行，同時(shí)還需要對(duì)綠色建筑工程質(zhì)量、安全和環(huán)保方面做出有效提升。我們需要對(duì)圖紙進(jìn)行完善與優(yōu)化，通過三維可視化系統(tǒng)建立BIM數(shù)據(jù)平臺(tái)來模擬整個(gè)工程項(xiàng)目的全生命周期情況并將其直觀展現(xiàn)出來;對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況以及存在問題制定出切實(shí)可行且可操作性強(qiáng)并且符合市場(chǎng)需求及客戶要求的方案，用數(shù)字建模法對(duì)各個(gè)階段間的關(guān)系以及各分部分序之間的邏輯關(guān)系加以分析研究，通過BIM技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析得出結(jié)論，模擬真實(shí)場(chǎng)地環(huán)境，從而達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)與業(yè)主共同合作完成項(xiàng)目建設(shè)目的。

五、總結(jié)

本論文從研究背景及意義、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀以及綠色施工的相關(guān)理論入手，闡述BIM技術(shù)應(yīng)用于預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)設(shè)計(jì)與規(guī)劃中，分析了應(yīng)用該技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)造成影響時(shí)產(chǎn)生問題原因。通過對(duì)比，對(duì)其特點(diǎn)做簡(jiǎn)單分析，指出目前在預(yù)制住宅中普遍存在設(shè)計(jì)與施工問題。，通過研究BIM技術(shù)和預(yù)制裝配式住宅設(shè)計(jì)兩者之間各自特點(diǎn)及共同點(diǎn)分析，綠色施工過程中存在著許多不足。針對(duì)我國裝配式住宅產(chǎn)業(yè)目前發(fā)展的情況，提出了有效管理措施。運(yùn)用BIM可構(gòu)成本計(jì)算軟件進(jìn)行高效準(zhǔn)確建模能有效節(jié)約工程造價(jià)，利用可拆卸技術(shù)來實(shí)現(xiàn)裝配式建筑的全生命周期施工及管理，大大節(jié)約成本、提升效率，也為以后類似于預(yù)制混凝土剪力墻板等裝配式住宅項(xiàng)目提供參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]張淵.BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式住宅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].建筑，2018：73-74.

[2]張淵;.BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式住宅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].建筑，2018：75-76.

[3]閆藝文.BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式住宅中的應(yīng)用研究[J].居舍，2019：82.