基于Revit的BIM技術在裝配式建筑智慧建造中的應用研究

劉 鈺，高瀏裕川，龐玉成

(1.煙臺大學 土木工程學院;2.濱州醫學院 公共衛生與管理學院，山東 煙臺 264000)

隨著裝配式建筑在我國建筑業中的不斷發展，裝配式建筑，乃至整個建筑行業的智能化、信息化施工將成為一種必然的發展趨勢。由于我國傳統建筑業為勞動密集型產業，使得我國一直延續著粗放型的建造模式，這就使得我國的建筑行業存在信息化程度較低、信息搜索難度大等特點。建筑信息模型(Building Information Modeling,下文簡稱“BIM”)技術的出現為裝配式建筑提供了一種全新的思路。早在BIM技術出現之前裝配式建筑已經發展得比較成熟了，而BIM的加入是裝配式建筑生產方式的一種革新，可以拓展裝配式建筑的應用范圍，為裝配式建筑的智慧建造提供了一種新的方法和思路。

1 BIM在裝配式建筑智慧建造中的應用現狀分析

1.1 基于BIM技術的裝配式建筑智慧建造的產生

智慧建造是在智慧城市的背景下提出的，智慧建造的核心就是以信息平臺為項目載體，建立完整的數據流和信息庫，從而實現建筑全生命周期的智能化項目管理。廣義的智慧建造指的是項目全生命周期的項目管理，狹義的智慧建造指的是僅僅施工過程中的智慧建造，而BIM是智慧建造重要的支撐手段，BIM承載著該設施全生命周期各參與方之間的信息，集成了建筑全生命周期的所有信息，可以完成對建筑各個階段各類信息的模擬、監控和分析，減少不必要的工程變更，提高工程建設效率，綜合提高建筑全生命周期內的資源利用效率。見圖1。

圖1 BIM在建筑全生命周期內的應用

1.2 基于BIM技術的裝配式建筑智慧建造的應用現狀

目前，基于BIM的裝配式建筑智慧建造的應用還不夠完善，存在著一些問題，主要體現在技術應用集成和生產施工等階段。首先在技術應用集成方面，存在著BIM技術與其他信息化技術集成應用不夠普遍的現象，只有少數的項目是BIM技術加射頻輻射技術、VR技術，大多數的項目還是僅采用BIM技術在項目施工過程的單個部分應用，還不夠全面，項目集成度不高。在生產施工階段，工人缺乏專業的工具對預制構件進行監測和測量，因此會造成一定的誤差，難以保證預制構件的質量。

總的來說，我國現階段裝配式建筑的智慧建造還存在信息化技術的覆蓋面不足、信息集成的程度不高的問題。未來信息化的管理是推進裝配式建筑朝智慧建造方向發展的重要因素，應建立以BIM技術為核心、集成信息化技術為支撐的智慧建造體系，應用于裝配式建筑設計、生產和建造過程。

2 BIM在裝配式建筑智慧建造中的應用

2.1 基于BIM的裝配式建筑智慧建造在設計階段的應用

在傳統的裝配式建筑的設計中，通常會出現缺少信息的協同設計與管理，從而導致設計成本增加、信息遺漏等問題[1]。與傳統的設計方式相比，BIM技術的加入使得裝配式建筑智慧建造理念下的設計方式有所不同，在BIM技術的加入下裝配式建筑的智慧建造逐漸趨向協同管理。在設計階段，采用標準、通用的方法設計標準的構件，將這些標準化、通用的預制構件集成在一起，形成預制構件庫，后續模型的生產和建立都是以此為基礎，裝配式建筑就是預制構件拼裝而成。BIM技術還可以實現構件的編碼，從而可以根據編碼快速定位構件的位置，完成拼接。這樣一來就使得施工現場對高水平施工員的依賴性降低了，間接地降低了施工成本，促進裝配式建筑智慧化發展。

2.2 基于BIM裝配式建筑智慧建造在生產階段的應用

隨著裝配式建筑的不斷發展，在裝配式建筑的智慧建造中對BIM等信息化的技術手段應用越來越多[2]。生產階段是將二維信息轉化為三維信息模型的過程，BIM技術可以給構件編碼然后通過信息化技術傳遞給工廠進行預制構件的自動化加工和生產。“BIM+物聯網”技術對生產階段的構件進行定位、跟蹤、應用，可以依次實現生產準備階段、預制構件生產階段、預制構件運輸階段各環節的跟蹤管理[3]。隨著信息技術的出現，裝配式建筑各個環節的緩慢信息流動得到了改善，將點對點的信息溝通方式轉變為系統化、集中化的溝通方式，將紙質辦公升級為數字化、電子化的辦公方式。

2.3 基于BIM裝配式建筑智慧建造在施工階段的應用

施工階段是裝配式建筑智慧建造最重要的部分，在施工階段的應用主要分為以下幾個部分。①在施工場布管理中通過對現場場地布置虛擬模擬，進行項目施工現場流線模擬，評估現場材料堆疊合理性，避免不必要的風險及二次搬運等[4]。同時，施工單位利用BIM信息確定施工過程中需要的預制構件，從而協調預制構件的生產運輸計劃，節約運輸成本。②基于BIM的裝配式建筑智慧建造施工階段信息可通過無線射頻技術、二維碼、三維激光掃描等技術進行收集，然后用Project制定施工進度計劃，再導入到BIM 5D中就可以對工程施工進行施工進度模擬，對施工進度進行實時的監控，及早發現問題，提出解決的措施。③針對高空墜物等危險情況可以利用BIM 5D等信息化技術在施工前進行施工安裝的虛擬模擬，提早發現問題，并在拼裝完成后通過BIM移動端和RFID信息化技術對裝配式建筑的質量信息進行采集，將出現的問題及時上傳至移動端平臺，以便對出現的問題及時進行解決，避免不必要的風險。

3 基于Revit的BIM技術在裝配式建筑智慧建造施工進度中的應用案例

3.1 基于Revit三維可視化信息模型的建立

圖2 模型效果圖

該工程為一座典型的裝配式辦公樓項目，總建筑面積8 014.12 m2，地上建筑面積1 634.37 m2，無地下建筑，地上6層，建筑高度19.65 m，無地下結構，建筑結構形式為預制裝配式混凝土結構，基礎為樁基礎，建筑結構安全等級為二級，抗震設防烈度為7度，使用年限為50年。首先利用Revit軟件根據辦公樓圖紙構建建筑信息模型，然后導入到BIM 5D軟件中，項目的模型效果圖見圖2。

3.2 BIM 5D在施工進度中的應用流程

①采用廣聯達BIM施工現場布置軟件進行施工場地的建模，在場地布置完成后設置車速在模型中漫游，提前分析原方案的臨建布置是否合理，模擬各個階段現場施工時各種料場的布置以及物料的進出路線，從而節省了成本也降低了工期；②為了更加明確地掌握各個施工階段的人員數量、工程質量等，對流水段進行劃分并關聯模型；③采用Project軟件編制施工進度計劃并導入BIM 5D進行關聯，實際進度在廣聯達BIM 5D軟件內根據施工現場每項工作的實際開始和完成時間進行實時錄入[5]；④進行工期的模擬與優化，對辦公大樓施工進度進行跟蹤分析，并且進行延誤工期的過程優化，以天為時間單位進行施工模擬，形象地反映整個施工的進度，論證計劃進度的可行性。計劃時間與實際時間的對比圖見圖3。施工進度管理中引入BIM 5D技術可以實現5D可視化的形象進度展示，從而實現計劃實時更新和監控，信息獲取更加完整，縮短工期，降低成本，保證辦公樓項目的順利完工。

圖3 計劃時間與實際時間的對比

4 BIM在裝配式建筑智慧建造中的應用價值

4.1 加快進度，控制成本

基于BIM的裝配式建筑的智慧建造在工期方面的優勢是不言而喻的，它在“火神山”和“雷神山”中的應用就是最有力的證據。工廠的構件施工與現場的安裝調試是同步進行的，根本不存在工期緊的問題。在設計階段，借助BIM技術，可以提升建筑項目設計精度，保障設計質量，降低設計變更率，減少資源的浪費。利用BIM模型通過BIM 5D或者其他施工模擬軟件在施工前進行施工模擬和演練，可以及早發現并糾正錯誤，從而保證工期和安裝工作的順利進行，提高一次性安裝成功的概率，減少返工，節約項目成本。

4.2 提升品質，數字化管控

基于BIM的裝配式的智慧建造就是將工程建造變為工程制造，一方面施工人員使用BIM技術對裝配式建筑工作過程進行模擬，對一些關鍵性的預制構件安裝實現可視化技術交底，提升建筑施工質量；另一方面，生產本身對外界的影響也會降低，比如說噪音和塵土等。所以說，裝配式建筑的智慧建造是推動綠色建筑發展的必然趨勢。通過BIM轉化的預制構件庫進行的工廠自動化生產的構件通常比現場施工的構件質量更高，并且很多技術難度大的工序完全可以用機械臂來代替，自動化的生產大大地提高了預制構件的質量和品質。

5 結束語

雖然我國現階段裝配式建筑的智慧建造還存在信息化技術的覆蓋面不足、信息集成的程度不高的問題，但綜合來看，利用BIM技術與物聯網技術的結合可以加快施工進度，控制施工成本，提升預制構件的品質，實現項目全過程的數字化管控。我國裝配式建筑的發展形勢好，發展速度快，加之利用BIM和物聯網等信息化技術手段，可以提升施工各階段的精細化管理水平，促使裝配式建筑的建設過程更加智能化、信息化，對施工進度進行有效的管控，提高工作效率，縮短工期，節約工程成本，推動建筑工程管理信息化的更快發展。