BIM技術(shù)背景下綠色建筑與裝配式建筑融合發(fā)展的趨勢(shì)研究

侯斯婕 陳 蓉 王 震

（1.中國(guó)兵器工業(yè)規(guī)劃研究院，北京 100053；2.陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 700300；3.北京辰安科技股份有限公司，陜西 西安 700300）

與其他行業(yè)相比，建筑業(yè)能耗非常大，為了符合當(dāng)前低碳發(fā)展理念，加強(qiáng)建筑業(yè)綠色生態(tài)化建設(shè)十分必要。目前，許多建筑企業(yè)在實(shí)際發(fā)展過程中，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，并將BIM技術(shù)、裝配式建筑等綠色生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用于建筑行業(yè)，以期實(shí)現(xiàn)綠色建筑建設(shè)。在此背景下，研究綠色建筑與裝配式建筑的融合發(fā)展具有重要意義。

1 建筑技術(shù)融合發(fā)展的必要性

當(dāng)前，我國(guó)正處在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展階段，從建筑業(yè)發(fā)展?fàn)顩r來看，傳統(tǒng)的建筑理念和施工方法已不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要。從2008年至2020年，我國(guó)建筑業(yè)從最初的高速發(fā)展轉(zhuǎn)向中速發(fā)展（見圖1），發(fā)展速度放緩迫使建筑業(yè)進(jìn)行相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)和技術(shù)轉(zhuǎn)型。此外，建筑工業(yè)化對(duì)信息化的要求也推動(dòng)了建筑技術(shù)的融合。隨著信息化技術(shù)的迅速發(fā)展，許多行業(yè)進(jìn)入加速發(fā)展階段，建筑企業(yè)對(duì)信息技術(shù)的要求也越來越高。同時(shí)，隨著人民生活水平的提高，人們對(duì)居住環(huán)境要求也越來越嚴(yán)格，希望通過綠色建筑創(chuàng)造一個(gè)良好的居住環(huán)境。因此，加強(qiáng)建筑技術(shù)融合十分必要。

圖1 2008～2020年全國(guó)建筑業(yè)總產(chǎn)值及增速

2 BIM技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用

BIM技術(shù)作為一項(xiàng)新技術(shù)，在綠色建筑中的應(yīng)用可以從建筑工程設(shè)計(jì)階段、施工管理應(yīng)用階段、施工后期運(yùn)營(yíng)階段三個(gè)方面來分析。

2.1 BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

應(yīng)用BIM技術(shù)可以及時(shí)優(yōu)化遇到的問題，從而避免工程后期出現(xiàn)整修、返工現(xiàn)象，減少建筑工程中的浪費(fèi)，符合綠色建筑理念。同時(shí)，BIM技術(shù)可以通過對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模來更好地分析能耗（見圖2）。該過程中，可以優(yōu)化如空調(diào)、給排水等不同系統(tǒng)，提高空間利用效率。另外，BIM技術(shù)還可以進(jìn)行日照、風(fēng)能、建筑能耗和聲環(huán)境的設(shè)計(jì)分析，具體流程如圖3所示。

圖2 建筑BIM模型

圖3 基于BIM技術(shù)的綠色建筑設(shè)計(jì)流程

2.2 BIM技術(shù)在建筑施工管理中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在建筑施工管理中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在模擬場(chǎng)地平面布置、精細(xì)管理建筑材料、施工模擬三個(gè)方面。首先，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)階段利用BIM技術(shù)就可以模擬場(chǎng)地布置，從而實(shí)現(xiàn)辦公場(chǎng)所、道路、出入口等場(chǎng)地的合理布置。其次，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)工程實(shí)際情況，進(jìn)行BIM5D建模。利用此模型可以精確地生成建筑材料計(jì)劃，保證能夠充分準(zhǔn)備建筑材料。最后，模擬施工過程。傳統(tǒng)的施工方案多以二維圖紙為基礎(chǔ)，施工與優(yōu)化也是同步進(jìn)行，一旦施工方案出現(xiàn)問題，會(huì)給工程建設(shè)帶來很大影響。而利用施工模擬軟件，對(duì)項(xiàng)目全過程進(jìn)行施工模擬，就能夠獲得最佳施工方案，以此降低工程成本。

2.3 BIM技術(shù)在施工后期運(yùn)營(yíng)階段的應(yīng)用

實(shí)踐證明，運(yùn)用BIM技術(shù)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程后期維護(hù)中存在的問題，在快速維修施工現(xiàn)場(chǎng)的同時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與施工有關(guān)的設(shè)備、設(shè)施使用情況，從而保證機(jī)械設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)全面管理。在施工后期運(yùn)營(yíng)階段，BIM技術(shù)最主要的應(yīng)用價(jià)值是能管理和利用施工信息，為后期施工維護(hù)和管理提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支持。

3 裝配式建筑與綠色建筑融合發(fā)展的制約因素

3.1 相關(guān)政策、法規(guī)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不夠完善

我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，在一些行業(yè)的法律、法規(guī)和政策方面還不夠完善，尤其是一些新技術(shù)、新概念。作為一種較新的建筑結(jié)構(gòu)形式，裝配式建筑與綠色建筑的融合發(fā)展在與相關(guān)政策、法規(guī)的銜接方面還存在一些不足。盡管目前國(guó)內(nèi)許多地區(qū)都出臺(tái)了相關(guān)政策，對(duì)實(shí)施裝配式建筑的施工企業(yè)給予扶持，卻無法惠及構(gòu)件企業(yè)。此外，當(dāng)前綠色建筑與裝配式建筑的標(biāo)準(zhǔn)化水平較低，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致裝配式建筑構(gòu)件在工廠內(nèi)無法統(tǒng)一生產(chǎn)，影響裝配式建筑的發(fā)展。

3.2 協(xié)調(diào)機(jī)制不健全

建造裝配式和綠色建筑時(shí)，不僅要考慮到建筑本身，還要在設(shè)計(jì)初期考慮到建筑與周圍環(huán)境的關(guān)系，比如，建筑工程選址對(duì)周圍環(huán)境的影響等等。但在現(xiàn)實(shí)中，很多建筑工程設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)并沒有注意到這一點(diǎn)，也沒有將其納入重點(diǎn)考慮范圍內(nèi)，從而影響綠色建筑建設(shè)。此外，在市場(chǎng)引導(dǎo)和監(jiān)管機(jī)制方面也存在機(jī)制不健全的問題。目前，各參建單位仍是采用傳統(tǒng)的現(xiàn)澆方式，沒有將預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)與現(xiàn)澆部件兩部分有機(jī)結(jié)合。

3.3 產(chǎn)品質(zhì)量和物流運(yùn)輸限制

裝配式建筑構(gòu)件施工技術(shù)對(duì)預(yù)制件的質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、尺寸、外觀等都有嚴(yán)格的要求。目前，許多模具制造企業(yè)的模具質(zhì)量還達(dá)不到相應(yīng)要求，往往存在很大誤差，對(duì)實(shí)際的裝配式建筑建設(shè)造成不利影響。同時(shí)，部分企業(yè)存在對(duì)預(yù)制件標(biāo)識(shí)不清晰、預(yù)留孔位置不準(zhǔn)確等問題，給實(shí)際的裝配式建筑施工帶來不利影響。此外，相對(duì)于傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土建筑，現(xiàn)今預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)廠家數(shù)量相對(duì)較少，這也給裝配式建筑與綠色建筑的融合發(fā)展帶來了不利影響。最后，就是物流體系，完善的物流體系既能實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)輸，又能避免運(yùn)輸過程中發(fā)生部件損壞的情況，以降低工程生產(chǎn)成本，提高建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益。但目前材料運(yùn)輸體系不夠完善，生產(chǎn)廠家和施工現(xiàn)場(chǎng)兩者配合不到位，導(dǎo)致運(yùn)輸成本越來越高。

3.4 缺乏專業(yè)人員

除上述三個(gè)方面的影響因素外，在綠色建筑與裝配式建筑的融合發(fā)展過程中，還存在專業(yè)人才不足的問題。作為一項(xiàng)較新的技術(shù)，裝配式建筑技術(shù)在我國(guó)剛剛起步，許多開發(fā)企業(yè)缺乏熟悉裝配式生產(chǎn)管理流程的專業(yè)人才，而施工單位相應(yīng)的管理人員對(duì)裝配式建筑的認(rèn)識(shí)還不夠充分，缺乏相應(yīng)的人才培養(yǎng)機(jī)制，這些都導(dǎo)致該領(lǐng)域人才短缺，影響裝配式建筑與綠色建筑的融合發(fā)展。

4 裝配式建筑與綠色建筑融合發(fā)展的對(duì)策

4.1 健全法律法規(guī)，完善行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

通過以上分析可以看出，法律法規(guī)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的不完善嚴(yán)重制約著裝配式建筑與綠色建筑的融合發(fā)展，因此，要想得到良好發(fā)展，相關(guān)部門需要對(duì)現(xiàn)行的法律法規(guī)進(jìn)行完善。在具體操作上，需要國(guó)家有關(guān)部門給予政策支持，如稅收優(yōu)惠、一次性技術(shù)改造補(bǔ)貼等。這樣可以有效地惠及建筑企業(yè)，鼓勵(lì)企業(yè)努力提升生產(chǎn)工藝水平，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑與綠色建筑的融合發(fā)展。同時(shí)，建筑行業(yè)應(yīng)了解當(dāng)前相關(guān)技術(shù)體系中存在的問題，加以改進(jìn)，從而形成一個(gè)完整的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，以保障裝配式建筑的順利施工。

4.2 改進(jìn)協(xié)同機(jī)制

為使綠色建筑與裝配式建筑更好地融合發(fā)展，相關(guān)部門可從以下幾個(gè)方面完善協(xié)同機(jī)制。一是建立一體化的總承包模式，形成裝配式設(shè)計(jì)、施工和構(gòu)建生產(chǎn)三個(gè)環(huán)節(jié)一體化承包模式。積極培育集三者于一體的企業(yè)，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑企業(yè)良性發(fā)展。二是提升裝備制造業(yè)的生產(chǎn)能力，以此為整合企業(yè)提供相應(yīng)的發(fā)展動(dòng)力，大力提倡綠色建筑總承包責(zé)任制，建立一支高素質(zhì)的專業(yè)技術(shù)人員隊(duì)伍，同時(shí)，全面設(shè)計(jì)和研究組織系統(tǒng)，找出其中缺陷進(jìn)行完善。

4.3 加強(qiáng)后勤管理

在綠色建筑與裝配式建筑融合發(fā)展過程中，項(xiàng)目管理人員應(yīng)加強(qiáng)BIM技術(shù)應(yīng)用，結(jié)合施工方案應(yīng)用BIM技術(shù)制定構(gòu)件供應(yīng)計(jì)劃，以確保二者良好配合。生產(chǎn)預(yù)制件時(shí)，要做好與施工單位的信息交流工作，嚴(yán)格執(zhí)行“一層一層使用”的原則，以提高現(xiàn)場(chǎng)與運(yùn)輸?shù)你暯有裕苊獬霈F(xiàn)運(yùn)輸效率低下的情況。同時(shí)，要做好相應(yīng)的溝通與協(xié)調(diào)工作，盡量保證組件運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)直接進(jìn)行安裝，這樣既能提高施工效率，又能有效避免現(xiàn)場(chǎng)堆料以及在堆料過程中發(fā)生構(gòu)件損壞的情況。另外，安裝預(yù)制構(gòu)件時(shí)施工人員要嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定規(guī)范操作，以保證裝配式建筑施工質(zhì)量。

4.4 加強(qiáng)人才培養(yǎng)

4.4.1 加強(qiáng)BIM技術(shù)人才培養(yǎng)

可從施工單位的各個(gè)方面入手，對(duì)施工單位全員進(jìn)行 BIM技術(shù)培訓(xùn)，并將 BIM能力考核作為人才培養(yǎng)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。同時(shí)，對(duì)新入職員工，施工單位要進(jìn)行 BIM技術(shù)培訓(xùn)，培訓(xùn)完成并達(dá)到崗位要求后方可允許正式上崗。

4.4.2 加強(qiáng)管理人才培養(yǎng)

通過定期開展培訓(xùn)活動(dòng)，提高管理人員對(duì)裝配式建筑的認(rèn)識(shí)，幫助施工單位人員熟悉裝配式施工的操作流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配式建筑建設(shè)的良好管理。另外，可以聘請(qǐng)相關(guān)技術(shù)工程師現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，快速提升管理人員的業(yè)務(wù)水平。

5 結(jié)語

總之，綠色建筑與裝配式建筑的融合發(fā)展是未來建筑業(yè)的發(fā)展方向，對(duì)建筑與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展具有積極意義。建筑行業(yè)要積極轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，加大綠色建筑建設(shè)力度。為確保二者協(xié)同融合發(fā)展，國(guó)家有關(guān)部門需要完善現(xiàn)行的政策法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過制定相應(yīng)的扶持政策，推動(dòng)建筑企業(yè)向裝配式建筑方向發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，完善協(xié)作機(jī)制，形成裝配式設(shè)計(jì)、施工、建造生產(chǎn)三位一體化的承包模式，實(shí)現(xiàn)全方位良好協(xié)作。在此過程中，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人要加強(qiáng)構(gòu)件的質(zhì)量和物流管理，做好預(yù)制工廠化與施工單位的溝通交流，使二者緊密配合。此外，要加強(qiáng)專業(yè)人才培養(yǎng)，通過定期開展培訓(xùn)活動(dòng)提高員工 BIM技能和管理水平，促進(jìn)裝配式建筑與綠色建筑融合發(fā)展。