基于BIM的裝配式建筑全生命周期管理方法研究

摘要：傳統的裝配式建筑全生命周期管理過程中，在不同的生命周期的建筑環節之間缺少信息交流，信息傳遞效率不足，使得管理過程效率低下。為此，提出基于BIM的裝配式建筑全生命周期管理的研究方法。設計應用BIM技術的新的管理方法，依據建筑項目的3個階段，進行各階段的BIM管理，包括建筑設計階段管理、構件生產制作階段管理以及建筑施工階段管理；同時，建立信息共享平臺，通過多方交流，實現全生命周期各階段間各專業的管理信息交流。最后，進行實驗論證，通過對比傳統管理方法，驗證了其能夠加強信息交流，且獲取管理信息的效率明顯提高。

關鍵詞：BIM模型；裝配式建筑；管理方法；全生命周期

0 " 引言

不同于傳統的建筑方式，裝配式建筑是預先完成部分構件，并各部分在施工現場進行組裝的新型建筑模式[1]，具有生產效率高、工程質量誤差小等優點，是一種新型的綠色工程方式[2]。對于裝配式建筑來說，從設計一直到工程竣工，也就是其全生命周期中，都需要保證施工質量[3]。這就需要人們加強對于這一過程中的管理，避免建筑質量風險，保證裝配式建筑的質量與施工優勢[4]。

有研究人員推行PPP管理模式，建立共享機制、健全裝配式建筑標準化體系等政策建議，對裝配式建筑設計及成本管理展開研究[5]。但是該方法在應用過程中，缺少各個生命周期建筑環節之間的聯系性，使得管理效率低下。

BIM技術能夠依靠建筑信息，建立相應的模型。通過BIM模型進行管理，能夠加強各個階段間的配合程度，使各階段管理信息不再單獨分離，實現串聯。為此，本文對基于BIM的裝配式建筑全生命周期管理方法進行研究，并通過實驗驗證該方法的有效性，證明了設計的管理方法能夠實現管理過程可視化，且能夠加強各階段間的信息交流，信息獲取效率更高，管理效率明顯提高。

1 " 基于BIM裝配式建筑全生命周期管理方法設計

本文設計基于BIM的裝配式建筑全生命周期管理方法，依據建筑項目的3個階段，進行各階段的BIM管理，包括建筑設計階段管理、構件生產制作階段管理以及建筑施工階段管理，并建立信息共享平臺，實現全生命周期各階段間各專業的管理信息交流。

本文設計的BIM管理方法能夠實現信息間的串聯，具體情況如圖1所示。從圖1可以看出，本文設計的管理方法貫穿設計、生產以及施工3個主要階段，每個階段都有相應的管理方法與要點，具體情況如下。

1.1 " 建筑設計階段管理

以BIM技術為核心，在裝配式建筑的設計階段，管理的主要重點在于信息的管理。由于建筑全過程基本都是依照施工設計進行的，因此對于裝配式建筑的設計信息的管理尤為重要。設計階段的信息包含多個方面，具體涉及以下幾方面的管理：

1.1.1 " 建筑整體設計

對于該階段來說，首先是對建筑整體的規劃設計的管理。本文使用BIM技術，結合GIS技術，能夠對建筑項目的整體需求進行分析，并建立建筑設計的模型，經過對建筑整體的評估，確定最合適的建筑設計方案[6]。

1.1.2 " 構件深化設計

在確定建筑整體設計之后，需要對構件進行深化設計。在這一階段，就需要BIM模型的指導，通過聯系不同行業設計人員之間的設計方案，包括水、電、暖、設備等的布局規劃，從而對建筑構件進行專業計算，以此確定最優的構件模型，實現構件設計的優化管理。

1.1.3 " 施工圖紙設計

建筑的圖紙關系著后期施工的質量、安全性以及建筑的合理性，圖紙中的每一個元素都有其自身的獨特意義。在實際工程項目設計過程中，使用BIM技術進行圖紙建模，在需要進行嘗試性設計時，僅僅依靠部分數據的更改，就能夠直觀地得到修改的反饋，幫助繪制精細且合理的施工圖紙。

1.1.4 " 工程量預估統計

對于施工量的數據計算，多使用傳統的CAD方法，雖然它能夠完成預估，但是計算流程復雜，計算效率較低，使得建筑設計階段的耗期延長。本文使用BIM技術，對建筑的材料需求、人力需求以及工程量需求進行預估統計與計算，為工程的資金使用規劃提供可靠保障。

1.1.5 " 碰撞檢查

在設計的深度階段，還需要完成對建筑的碰撞檢查。本文設計使用BIM技術，通過三維模型導入到NavisWorks軟件中，將建筑設計中的管道、線路以及構件之間的碰撞情況進行模擬，并在此基礎上進行調整，生成碰撞列表以及相關的報告材料，以避免出現后期施工過程中的返工情況，使得建筑設計中的缺陷，在設計過程中就能夠被發現，減少了后期修改以及維護成本。

1.2 " 構件生產制作階段管理

在建筑構件的生產制作階段，實現BIM的管理，包括構件的制造準備、制造過程以及質量檢驗和運輸4個階段[7]。傳統管理方法中，構件生產過程較為獨立，缺少與建筑工程其他階段的聯系，這就需要為構件的制作階段添加RFID芯片，通過建筑全生命周期的管理平臺實現數據的實時更新，掌握構件的制造狀態。

在構件的制造準備階段，使用BIM結合PM技術，建立預制構件的模型，為構件提供精準的數據以及材料統計。

在實際制造過程中，可以將這些模型數據輸入到控制中心當中，并將芯片中的數據傳入模型數據庫。在制作階段管理過程中，能夠實現實時的狀態資料獲取，后期僅通過這些數據，就能夠還原出構件的生產過程，實現全階段管理。

制造完成后，為保證建筑材料的使用壽命，還需要對構件進行質量檢驗，確保預制構件符合建筑要求。

1.3 " 建筑施工階段管理

針對裝配式建筑的施工階段，本文使用BIM技術進行工況的實時模擬，以保證管理者能夠實時、準確地掌握建筑的施工階段相關狀態信息。同時，結合虛擬現實技術，通過Fuzor軟件建立施工場景的可視模型，通過施工全過程的可視管理，能夠及時發現建筑構件安裝缺陷，并實時監測設備的運行工況。通過模擬，不僅可避免出現構件組裝失誤的情況，還能夠選擇最合適的施工方案，縮減后期的維護成本。

1.4 " 建立信息平臺

為實現裝配式建筑全生命周期的信息交流，打破傳統的獨立階段管理模式，本文設計建立信息平臺，以加強各階段間的信息交流，保證建筑各階段中各個專業的協同工作。考慮到各階段的承擔對象的不同，其信息管理的內容也不同，為此，本文設計的平臺的用戶層如表1所示：

如表1所示，在確定好平臺的用戶分層與管理內容之后，通過實時的數據采集，上傳到該平臺中。通過BIM技術建模，實現建筑全生命周期的各責任方協同管理。通過不同專業間的信息傳遞與整合，能夠保證管理的高效便捷，提高管理效率。

2 " 實驗論證分析

為了提高裝配式建筑全生命周期的管理效率，本文基于BIM技術，設計了新的管理方法。為驗證該方法的有效性，進行實驗論證。

2.1 " 實驗準備

本文選用某地的G47-13項目為實驗對象，該建設項目的用地面積為73345m2，預設建筑面積為98000m2，建筑分為地上、地下兩部分，地上建筑設計采用裝配式結構，建筑面積約為69000m2。該項目工程的裝配率約為53%，為保證實驗的嚴謹性，分別使用傳統的PPP管理方法，以及本文設計的BIM管理方法進行全過程管理，記錄實驗數據。

2.2 " 實驗結果分析

通過實驗，記錄了本文設計方法的各階段管理過程中的應用效果，以建筑的施工階段為例，本文獲取了項目施工現場布置的三維模型，具體情況如圖2所示。

由圖2可以看出，本文設計的管理方法能夠依據施工階段進行BIM模擬，并實時展示，便于管理者跟蹤施工情況，獲取施工狀態信息。

本文記錄了傳統PPP管理方法與本文BIM管理方法的管理效率的對比結果，具體情況如圖3所示。

由圖3可知，本文設計的BIM管理方法，相比較于傳統PPP管理方法，明顯在獲取信息的效率方面更具優勢。隨著時間的延長，本文設計方法在前期就能夠優先獲取信息，且獲取信息的增長幾乎呈直線上升趨勢，較傳統PPP管理方法獲取的速度更快、數量更多。數據量是傳統PPP管理方法的兩倍以上，數據差最高可達3GB。由此可見，本文設計的管理方法在管理信息的獲取速度方面明顯更具優勢。

3 " 結束語

傳統的裝配式建筑全生命周期管理過程中，在不同的生命周期的建筑環節之間缺少信息交流，信息傳遞效率不足，使得管理過程效率低下。

為了提高管理效率，加強裝配式建筑工程項目各階段間的信息交流，本文在研究BIM技術的基礎上，設計了新的全生命周期管理方法。最后，通過實驗論證驗證了本文設計方法的實際效果。該方法在管理信息的獲取速度以及數量方面明顯更具優勢，且能夠實現管理全過程的可視化，能夠提高管理效率，具有明顯的實際意義。

受條件限制，本文研究的內容仍有部分問題待解決，在今后的研究中，需要不斷完善BIM的全周期管理方法，希望本文的研究能夠為裝配式建筑管理效率的提高奠定一定的理論基礎。

參考文獻

[1] 宋小春，黃瑞，楊智明，等.基于BIM技術的裝配式建筑PC

構件信息集成及應用研究[J].工程質量，2022，40（7）：60-64.

[2] 王德華.基于BIM和RFID技術的裝配式建筑施工過程管理

[J].江蘇建材，2022（3）：127-129.

[3] 邢超雲，王薇，干申啟.基于BIM技術的裝配式住宅建設管理

研究：以北京市某裝配式住宅為例[J].住宅科技，2022，42（5）：

40-44.

[4] 郭秀娟.BIM+VR+MR技術的裝配式建筑項目管理研究[J].中

華建設，2022（5）：37-38.

[5] 焦愛英，閆珂瑋，賈童.裝配式保障性住房全生命周期的綜合

效益評價：以天津某保障房項目為例[J].建筑經濟，2021，42（2）：

104-108.

[6] 白旭軍.基于EBIM云平臺的預制裝配式建筑施工管理研究[J].

鐵道建筑技術，2021（11）：165-169.

[7] 張敏，宋曉剛，曹聰慧.BIM技術在裝配式建筑全生命周期管

理中的應用探索[J].工程經濟，2020，30（1）：42-44.