建筑信息建模技術(shù)在輕型裝配式建造過程中的應(yīng)用研究

吳冬梅

摘要：建筑信息建模技術(shù)即BIM技術(shù)，其主要是通過數(shù)字信息仿真的方式來建立建筑模型，以此來還原其真實(shí)的信息，供相關(guān)部門參考。其具備信息完備性、關(guān)聯(lián)性、一致性、可視化性、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性，以及可出圖性等特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用在復(fù)雜型建筑、水電工程施工總布置、古典建筑中。近幾年，隨著BIM技術(shù)的不斷完善，其也被廣泛地應(yīng)用在輕型裝配式的建造中，并且取得了顯著應(yīng)用效果。因此，本文基于此，來對(duì)建筑信息建模技術(shù)在輕型裝配式建造過程中的應(yīng)用進(jìn)行研究，以此來為建筑信息建模技術(shù)的應(yīng)用，以及相關(guān)部門提供參考。

關(guān)鍵詞：建筑信息建模技術(shù)???輕型裝配建造???過程模型???數(shù)據(jù)導(dǎo)出

中圖分類號(hào)：TU366.2

Research?on?the?Application?of?Building?Information?Modeling?Technology?in?the?Process?of?Lightweight?Prefabricated?Construction

WU?Dongmei

（Jiangsu?Rugao?Secondary?Specialized?School，?Rugao，?Jiangsu?Province，?226500?China）

Abstract：?Building?information?modeling?technology，?also?known?as?BIM?technology，?mainly?establishes?building?models?through?digital?information?simulation?to?restore?their?real?information?for?the?reference?of?relevant?departments?with?the?characteristics?of?the?completeness，?relevance，?consistency，?visualization，?coordination，?simulation，?optimization?and?printability?of?information，?and?it?is?widely?used?in?complex?buildings，?the?general?layout?of?hydropower?engineering?construction?and?classical?buildings.?In?recent?years，?with?the?continuous?improvement?of?BIM?technology，?it?has?also?been?widely?used?in?the?construction?of?lightweight?prefabricated?projects?and?has?achieved?significant?application?results.?Therefore，?based?on?this，?this?article?studies?the?application?of?building?information?modeling?technology?in?the?process?of?lightweight?prefabricated?construction，?in?order?to?provide?reference?for?the?application?of?building?information?modeling?technology?and?relevant?departments.

Key?Words：?Building?information?modeling?technology;?Light?prefabricated?construction;?Process?model;?Data?Export

隨著BIM技術(shù)的不斷成熟，其得到了國(guó)內(nèi)外建設(shè)領(lǐng)域的密切關(guān)注以及廣泛應(yīng)用。很多輕型裝配式項(xiàng)目在建造過程中，都會(huì)利用BIM技術(shù)的特點(diǎn)，建立相應(yīng)的模型，通過模型來模擬建筑的構(gòu)造、面積、體積，以及一些數(shù)量值等，然后再利用信息技術(shù)將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析以及導(dǎo)出，以此來為相關(guān)部門提供真實(shí)的數(shù)據(jù)信息。近幾年，我國(guó)興起了工業(yè)化建造的熱潮，在裝配式建造方面也從重型預(yù)制化的建造模式向輕型裝配建造模式發(fā)展，因?yàn)閷?duì)于工業(yè)化建造來說，輕型裝配式建造更容易實(shí)現(xiàn)全過程的工廠化生產(chǎn)，并且得到的建造數(shù)據(jù)也更為準(zhǔn)確。因此，本文就以某輕型裝配式項(xiàng)目為例，來對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析[1-2]。

1?BIM技術(shù)的基本概述

BIM技術(shù)主要是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，通過建立建筑模型的方式，再利用數(shù)字信息來對(duì)建筑物進(jìn)行仿真模擬，以此來將建筑物的真實(shí)信息進(jìn)行還原。其具備信息完備性、信息一致性、信息關(guān)聯(lián)性、可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性以及可出圖性八大特點(diǎn)，目前被廣泛地應(yīng)用在復(fù)雜型建筑物中、輕型裝配式建造中、古典建筑中，并且取得了顯著的效果。BIM可以說是建筑項(xiàng)目物理特性和功能特性的數(shù)字表達(dá)、是一個(gè)共享的知識(shí)資源，其將項(xiàng)目的所有信息進(jìn)行共享，并且為該項(xiàng)目從建設(shè)到拆除的全生命周期提供可靠的數(shù)據(jù)來進(jìn)行決策參考。本文就以某輕型裝配式項(xiàng)目為例，來對(duì)BIM技術(shù)在其建造中的應(yīng)用進(jìn)行研究[3-4]。

2?輕型裝配式建造模式的基本概述

輕型裝配式建造模式主要是通過標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)、工廠化的生產(chǎn)來進(jìn)行裝配化的施工，以此來將傳統(tǒng)建造方式中大量的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)向工廠進(jìn)行轉(zhuǎn)移，是一種可實(shí)現(xiàn)的建筑產(chǎn)品節(jié)能、環(huán)保、全生命周期價(jià)值最大化的可持續(xù)發(fā)展的新型建筑生產(chǎn)方式。如輕型的房屋建造，在建造過程中可以通過BIM技術(shù)，建立Revit模型，再設(shè)置模塊信息，進(jìn)行程序的導(dǎo)入，待信息集成后就可以得到建筑各個(gè)階段的裝配信息。

3?BIM技術(shù)在輕型裝配式建造中應(yīng)用的意義

在輕型裝配式建造中應(yīng)用BIM技術(shù)不僅可以提高建造設(shè)計(jì)效率，還促進(jìn)了預(yù)制結(jié)構(gòu)部件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化，還有助于建造模型的可視化發(fā)展，以及提高建造行業(yè)的整體水平，本文通過歸納總結(jié)如下。

3.1?提高建造設(shè)計(jì)的效率

在輕型裝配式項(xiàng)目建造之前就需要對(duì)其進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中，需要工作人員去搜集相關(guān)信息，并對(duì)信息進(jìn)行分析，還需要設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)以及施工規(guī)范等，然后才可以進(jìn)行項(xiàng)目的建造。由此可以看出，建造設(shè)計(jì)不僅耗時(shí)耗力，而且其質(zhì)量會(huì)影響著項(xiàng)目的建造質(zhì)量。而BIM技術(shù)的應(yīng)用就可以有效的解決這些問題，其可以通過應(yīng)用相應(yīng)的軟件，將搜集到的信息進(jìn)行導(dǎo)入，其就生成設(shè)計(jì)參數(shù)、施工規(guī)范，以及儀表標(biāo)準(zhǔn)等，有效地提高了設(shè)計(jì)效率。

3.2?促進(jìn)預(yù)制結(jié)構(gòu)部件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化

在輕型裝配式項(xiàng)目建造中，應(yīng)用BIM技術(shù)可以促進(jìn)預(yù)制結(jié)構(gòu)部件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化。在建造過程中其會(huì)應(yīng)用到很多預(yù)制結(jié)構(gòu)的部件，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，工作人員就可以快速的收集設(shè)計(jì)相關(guān)信息，并應(yīng)用該技術(shù)對(duì)信息進(jìn)行整合、歸類、存儲(chǔ)以及共享，生成預(yù)制部件的數(shù)據(jù)庫等。這樣工作人員在建造過程中就可以從數(shù)據(jù)庫搜索相關(guān)數(shù)據(jù)，以便對(duì)預(yù)制結(jié)構(gòu)部門進(jìn)行更加標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)[5-6]。

3.3?有助于建造模型的可視化發(fā)展

在輕型裝配式項(xiàng)目建造過程中很多施工人員的專業(yè)性都有待提高，影響著工程的實(shí)施和開展。而BIM技術(shù)的應(yīng)用，是通過構(gòu)建可視化模型的方式，將整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行模擬和還原，這樣通過模型的方式，即使專業(yè)性不是很高的施工人員都可以清晰地了解整個(gè)項(xiàng)目的建造設(shè)計(jì)，以便促進(jìn)整個(gè)工程的建造。

3.4?提高建造行業(yè)水平看到

在輕型裝配式項(xiàng)目建造過程中應(yīng)用BIM技術(shù)可以提高整個(gè)建造行業(yè)的水平。BIM技術(shù)具有較強(qiáng)的模擬性，通過模擬真實(shí)情況，將輕型裝配式項(xiàng)目以模型的方式進(jìn)行可視化，不僅有利于該工程的規(guī)劃、預(yù)測(cè)，還有利于物資、設(shè)備等提前安排，以此來促使整個(gè)工程的有序開展。輕型裝配式項(xiàng)目跟傳統(tǒng)的建造項(xiàng)目相比，其更加體現(xiàn)了工業(yè)化，而BIM技術(shù)的應(yīng)用，借助信息化的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合工業(yè)化可以讓整個(gè)輕型裝配式項(xiàng)目的建造水平得到進(jìn)一步的提升。

4?BIM技術(shù)在輕型裝配式建造中的應(yīng)用

4.1?預(yù)制構(gòu)件

在輕型裝配式建造中應(yīng)用BIM技術(shù)協(xié)同設(shè)計(jì)軟件可以將數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位的整合，并通過信息技術(shù)來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和傳遞，以此來完成輕型裝配式建造的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、工序安排以及生產(chǎn)加工等。并且，會(huì)以二維碼的形式將構(gòu)件生產(chǎn)過程中的進(jìn)度、工序等信息進(jìn)行錄入，以此來讓這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行同步，既避免了信息傳遞的延遲，又提高了構(gòu)件生產(chǎn)效率。

4.2?三維布置

在輕型裝配式建造中應(yīng)用BIM技術(shù)可以對(duì)其進(jìn)行三維布置，即將建造現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，如地形、地貌等通過設(shè)置坐標(biāo)點(diǎn)的方式來進(jìn)行三維場(chǎng)地布置。并且通過AR-VR設(shè)備將場(chǎng)地進(jìn)行全景展放，以此來提高建造的直觀性，而且還有助于施工人員掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，如果發(fā)現(xiàn)有一些安全隱患，還可以及時(shí)地進(jìn)行排查，這樣在施工前就可以將施工所需要的材料、路線、設(shè)備等進(jìn)行裝配，既降低了構(gòu)建裝配的沖突率，還提高了建造工程進(jìn)度的控制水平。

4.3?模擬施工及管控

在輕型裝配式建造過程中應(yīng)用BIM技術(shù)可以模擬施工及管控。BIM技術(shù)以信息數(shù)據(jù)為載體，通過建立模型的方式將建造的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行模擬，以此來為建造工程中對(duì)進(jìn)度、成本造價(jià)，以及安全管控等提供數(shù)據(jù)支撐。在BIM技術(shù)應(yīng)用中可以對(duì)預(yù)算與實(shí)際成本支出、逾期進(jìn)度規(guī)劃與實(shí)際進(jìn)度等進(jìn)行全面深入的分析和對(duì)比，以此來找出其中的偏差，以及影響偏差的原因，并形成分析報(bào)告，以報(bào)告的形式呈現(xiàn)給相關(guān)人員參考。同時(shí)，BIM技術(shù)的應(yīng)用，有利于輕型裝配式建造項(xiàng)目對(duì)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量以及安全的管控，實(shí)時(shí)地掌握資金信息變動(dòng)、變更以及材料的去向等，以便管理人員更好地掌握施工全過程，并對(duì)其進(jìn)行控制[7-8]。

4.3?BIM技術(shù)的具體應(yīng)用分析

本文以某輕型裝配式建筑為例，來對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析。

4.3.1?某輕型裝配式建筑項(xiàng)目的基本概述

某輕型裝配式建筑項(xiàng)目為輕型的房屋建筑，改為由“東、南、西、北”4個(gè)空間模塊構(gòu)成，其中東西兩個(gè)空間模采用了平屋頂，南北采用了坡屋頂，兩個(gè)屋頂之間由螺栓連接成一個(gè)空間立體的框架。該房屋的設(shè)計(jì)要求就是使用年齡為50年，可以重復(fù)拆裝30次以上且無損壞、無材料增減、用電自給、生活污水達(dá)到國(guó)家一級(jí)A的排放要求。

4.3.2?BIM技術(shù)的應(yīng)用

在該項(xiàng)目的建造過程中，應(yīng)用BIMI技術(shù)將其深入到整個(gè)的建造過程中，包括設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和建筑等，不僅實(shí)現(xiàn)了協(xié)同管理，還有利于不同階段預(yù)制構(gòu)件的集成管理，實(shí)現(xiàn)輕型裝配式建筑項(xiàng)目建造的目的。

（1）基于規(guī)則建立Revit模型。

在建立Revit模型時(shí)要基于工業(yè)化建筑模塊WBS層級(jí)體系，通過產(chǎn)品信息的屬性、參數(shù)等來將房屋的各個(gè)部位進(jìn)行邏輯串聯(lián)，通過信息技術(shù)來將模型打造成一個(gè)住宅產(chǎn)品[9][10]。產(chǎn)品包括結(jié)構(gòu)體、圍護(hù)體、裝修體、功能體等，將其按照三級(jí)工廠化裝配模式來進(jìn)行逐級(jí)的裝配，產(chǎn)品屬性信息包括產(chǎn)品的重量、尺寸、場(chǎng)地、資源、進(jìn)度等，可以應(yīng)用Ｒevit?Architecture軟件來進(jìn)行建模。該軟件采用的是族嵌族的模式，更有利于模型的建立。其中一級(jí)工廠化都是一些不可再分的部件，而三級(jí)工廠化都是由一系列產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息以裝配順序整合而成的一種模型。

以太陽能板為例，在建立模型時(shí)，首先要設(shè)定參數(shù)類型，這是一級(jí)工廠化階段。參數(shù)類型包括重量、起始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、現(xiàn)場(chǎng)、材料、工序、尺寸、名稱、價(jià)格、ID編碼，其中工序是一級(jí)工廠化階段的裝配工序，裝配對(duì)象為太陽能模塊，工序包括安裝和拆解，ID編碼由“大寫字母+數(shù)字”構(gòu)成，目的在于方便識(shí)別和管理。待參數(shù)設(shè)定完后，進(jìn)入二級(jí)工廠化階段，該階段的裝配對(duì)象包括屋頂面板模塊、屋頂結(jié)構(gòu)模塊，主要的工序則為對(duì)裝配對(duì)象的整合、拆解以及拼裝。然后在將一級(jí)工廠化和二級(jí)工廠化數(shù)據(jù)信息進(jìn)行集成，形成三級(jí)工廠化數(shù)據(jù)信息，將其列為最后總裝現(xiàn)場(chǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并建立模型，目的在于對(duì)項(xiàng)目的進(jìn)度、投資、質(zhì)量以及成本預(yù)算等進(jìn)行模擬和控制。

（2）系統(tǒng)模塊的設(shè)置。

可以將該項(xiàng)目設(shè)置為3個(gè)模塊，即參數(shù)處理模塊、族實(shí)例設(shè)置模塊，以及自動(dòng)化數(shù)據(jù)導(dǎo)出及統(tǒng)計(jì)模塊。其中參數(shù)處理模塊主要是對(duì)Revit的工業(yè)化BIM模型進(jìn)行參數(shù)的自定義設(shè)置，并且進(jìn)行共享。族實(shí)例設(shè)置模塊，就是將相應(yīng)的族實(shí)例導(dǎo)入工業(yè)化信息平臺(tái)，并設(shè)置共享的參數(shù)。自動(dòng)化數(shù)據(jù)導(dǎo)出及統(tǒng)計(jì)模塊主要就是對(duì)構(gòu)件構(gòu)成的文件、散件構(gòu)成的文件等以實(shí)例的形式進(jìn)行導(dǎo)出，導(dǎo)出后的數(shù)據(jù)直接投入工業(yè)化信息平臺(tái)中進(jìn)行展示[11][12]。

（3）導(dǎo)出數(shù)據(jù)結(jié)果并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

應(yīng)用Ｒevit?Architecture軟件設(shè)置完模型后，最終實(shí)現(xiàn)的目的就是將輕型裝配式的建筑信息以模型的形式進(jìn)行自動(dòng)化的輸出[13]。然后應(yīng)用Ｒevit?Architecture軟件中的the?External?Tools和Add-in?Manager（?Manual?Mode）?功能生成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。將導(dǎo)出后的結(jié)果進(jìn)行集成，每一個(gè)階段所需要的組件，以及組裝的順序都可以以三維可視化的方式呈現(xiàn)，這樣施工方、監(jiān)理方，以及非工程行業(yè)出身的業(yè)主等都可以對(duì)項(xiàng)目建造的各種情況了如指掌。BIM技術(shù)的應(yīng)用，通過模擬施工和現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)測(cè)的方式有效地減少了輕型裝配式建造中的質(zhì)量問題、安全問題，以及返工和整改問題等[14]。

4?結(jié)語

綜上所述，在輕型裝配式建造中應(yīng)用BIM技術(shù)，不僅可以對(duì)建造全過程進(jìn)行模擬模型的建立，讓相關(guān)人員可以實(shí)時(shí)地就建造的時(shí)間、成本、資源、進(jìn)度等進(jìn)行控制。還可以形成數(shù)據(jù)庫、生成建造質(zhì)量分析結(jié)果、生成量化指標(biāo)參數(shù)等，以此來為相關(guān)人員對(duì)建造質(zhì)量分析提供數(shù)據(jù)參考。而且，通過BIM技術(shù)的協(xié)同還可以讓相關(guān)人員對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制，并結(jié)合BIM綜合數(shù)據(jù)庫來對(duì)施工進(jìn)行調(diào)整，以此來保證建造質(zhì)量[15]。此外，應(yīng)用BIM技術(shù)生成的集成數(shù)據(jù)不僅包括輕型裝配式建造過程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，還包括歷史數(shù)據(jù)，為建造的每一個(gè)階段提供靜態(tài)信息。

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