BIM技術在住宅產(chǎn)業(yè)化中的應用探討

薛 兆 明

(中國建筑設計院有限公司，北京 100000)

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BIM技術在住宅產(chǎn)業(yè)化中的應用探討

薛 兆 明

(中國建筑設計院有限公司，北京 100000)

對國內(nèi)外住宅產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀進行了對比分析，從經(jīng)濟、技術、國情等多個方面深入挖掘了我國住宅產(chǎn)業(yè)化中遇到的機遇和挑戰(zhàn)，同時，緊跟建筑行業(yè)BIM趨勢，從發(fā)展歷程、行業(yè)規(guī)范、技術基礎等多個方面深入分析了我國住宅產(chǎn)業(yè)化BIM技術應用的問題所在，并從模塊化、可持續(xù)、標準化等方面給出了建議。

BIM技術，住宅，產(chǎn)業(yè)化

1 背景

2010年我國房屋建筑施工面積70.06億m2，竣工面積26億m2。未來幾年，仍將以每年16億m2～20億m2的速度增加。但是，無論是我國400億m2的建筑存量，還是在每年的增量中，都仍有95%的建筑屬于高耗能建筑?！秶窠?jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》中明確地提出了“建筑業(yè)要推廣綠色建筑、綠色施工，著力用先進建造、材料、信息技術優(yōu)化結(jié)構(gòu)和服務模式。加大淘汰落后產(chǎn)能力度，壓縮和疏導過剩產(chǎn)能”的要求。這對于“高能耗、高污染、低效率”的建筑業(yè)和建筑工程設計行業(yè)提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。

1)BIM簡述。

采用建筑信息模型(Building Information Modeling，簡稱BIM)設計方法是近年來國際上一項引領建筑設計走向信息化更高層次的新技術，是繼從手工繪圖轉(zhuǎn)向電腦繪圖之后的又一次建筑業(yè)的技術變革。BIM是信息模型在建筑行業(yè)的具體應用，是創(chuàng)建并利用數(shù)字化模型對建設項目進行設計、建造和運營管理的過程和方法，并貫穿于建筑的全生命周期。

2)住宅產(chǎn)業(yè)化簡述。

自二十世紀五六十年代起，受當時工業(yè)化進程的影響，建筑行業(yè)開始嘗試用工業(yè)化的方式來生產(chǎn)住宅。這種模式能夠在很大程度上提高生產(chǎn)效率和住宅產(chǎn)品的質(zhì)量。其特征表現(xiàn)為構(gòu)件生產(chǎn)工廠化、機械化施工和科學化的組織管理。

2 國內(nèi)外BIM發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國外BIM技術在住宅產(chǎn)業(yè)化中的應用現(xiàn)狀分析

1)國外住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展可以說開始于二戰(zhàn)之后，經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，住宅產(chǎn)業(yè)化目前在日本、美國、歐洲等發(fā)達國家的普及率日益提高，幾乎成為了地產(chǎn)行業(yè)發(fā)展的主流。工業(yè)化生產(chǎn)方式是一種將傳統(tǒng)現(xiàn)場施工轉(zhuǎn)為制造裝配的業(yè)務策略，目的是降低成本，節(jié)約時間，提高質(zhì)量。國外BIM技術發(fā)展較為成熟，已經(jīng)可以作為住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的主要動力，從設計方案、制造需求、安裝需求這三個角度結(jié)合成為住宅產(chǎn)業(yè)化的主要技術支撐。

2)以瑞典為例，瑞典的建筑商目前已經(jīng)完成了現(xiàn)場化施工(On-site production)到工業(yè)化預制的模式轉(zhuǎn)型。自1990年到2002年以來，瑞典近74%的家庭獨立式住宅是通過工業(yè)化住宅的模式生產(chǎn)出來的。住宅產(chǎn)業(yè)化和BIM技術的結(jié)合發(fā)展模式也日趨成熟，采用BIM技術結(jié)合離散事件模擬(DES)的技術，共同為項目提供包含造價及工程計劃信息的建筑信息模型。

根據(jù)瑞典在發(fā)展基于BIM的住宅產(chǎn)業(yè)化道路上，我們可以得到以下經(jīng)驗:

a.制定BIM在住宅產(chǎn)業(yè)化設計中的應用標準；

b.制定工業(yè)化住宅的設計、制造、裝配的行業(yè)標準；

c.建筑企業(yè)要制定出住宅產(chǎn)品名錄供客戶選擇，更好的迎合市場需求；

d.建筑企業(yè)指定的產(chǎn)品平臺要共享給設計、生產(chǎn)、施工、銷售等建設利益相關部門。

2.2 國內(nèi)BIM技術在住宅產(chǎn)業(yè)化中的應用現(xiàn)狀分析

目前我國的住宅工業(yè)化生產(chǎn)體系尚未成型，缺乏行業(yè)規(guī)范,雖在PC，SI關鍵技術上取得了部分進展，但總體來說標準化、通用化水平仍舊很低，住宅的建造方式仍舊以半機械半人工的現(xiàn)場施工為主，并不能滿足大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的需求。

在住宅產(chǎn)業(yè)化領域的應用，主要還是集中在設計階段和較少數(shù)項目中，在住宅施工和后期運維方面則仍處在嘗試和觀望階段。截止到2012年年底，萬科累計交付工業(yè)化住宅701萬m2，2012年新開建工業(yè)化住宅面積272.29萬m2，占其總建設面積18.5%。其中，與傳統(tǒng)住宅相比，工業(yè)化住宅每平方米能耗降低20%，水耗降低63%，木模板節(jié)省87%，建筑垃圾減少91%。這樣的成果來源于對數(shù)據(jù)的精確管理，隨時在線、隨時計量的實時性。可以看出，BIM對于地產(chǎn)企業(yè)乃至整個住宅行業(yè)的推動意義，在于能夠?qū)崿F(xiàn)工程產(chǎn)品的數(shù)據(jù)化。

目前來看，BIM技術已經(jīng)成為了我國住宅產(chǎn)業(yè)化的必經(jīng)道路，這需要政府、業(yè)主方、設計院、施工方以及銷售部門等全行業(yè)共同制定出正確的、適應我國國情的規(guī)程制度。

3 國內(nèi)外BIM技術在住宅產(chǎn)業(yè)化中的應用差異

3.1 國內(nèi)住宅產(chǎn)業(yè)化基礎落后

我國受到生產(chǎn)方式、技術水平和推行政策等多方面的限制，從20世紀80年代才開始嘗試預制構(gòu)件的生產(chǎn)，而由于生產(chǎn)工藝落后，在“大板樓”等工業(yè)化住宅嘗試中出現(xiàn)了生產(chǎn)、施工等多方面不合格的現(xiàn)象，這又一度導致預制技術退出住宅市場，所以總體來看，我國的住宅產(chǎn)業(yè)化基礎較弱，技術落后于發(fā)達國家長期發(fā)展工業(yè)化住宅的設計體系。

3.2 工業(yè)化程度尚不足以支撐BIM技術

住宅產(chǎn)業(yè)化推行的基礎之一，即住宅的大規(guī)模生產(chǎn)，而這要依靠強有力的工業(yè)化基礎來完成。根據(jù)美國經(jīng)濟學家霍利斯·錢納里(Hollis·B·Chenery)的“標準結(jié)構(gòu)”理論而言，工業(yè)化程度可分為初期、中期、后期三個時期，按此標準，美國完成工業(yè)化并進入后工業(yè)化階段的時間是1955年，當年工業(yè)(不包括建筑業(yè))比重為39.1%，達到最高值。據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計，我國2013年人均GDP約為6 767美元，對照霍利斯的多國模型對工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展階段的劃分表，可以看出我國仍處于工業(yè)化中級階段到高級階段的增長過程中。由于工業(yè)生產(chǎn)工藝尚不足以承載BIM技術的高精度建筑附屬信息，所以說目前我國的工業(yè)化程度尚不足以支撐產(chǎn)業(yè)化的工業(yè)住宅生產(chǎn)。

3.3 勞動力資源充足和BIM技術的矛盾

通過學習西方的住宅產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗，我們可以看出，無論是因為發(fā)展初期的勞動力缺失，還是目前的人口限制，發(fā)達國家的住宅產(chǎn)業(yè)化道路都受到人力資源因素的影響。澳大利亞房屋研究協(xié)會在我國進行交流時曾表示，“澳大利亞的住宅產(chǎn)業(yè)化可以說是受到建筑工人的工資水平推動，要想降低人工費，壓縮成本，提高競爭力，就一定要走產(chǎn)業(yè)化道路。凡是在施工現(xiàn)場能分解出來的部件，就用工業(yè)化生產(chǎn)線來完成，從而減輕勞動強度，縮減工期，保證質(zhì)量。”而我國的人力資源充足，對人力成本的降低意愿并不高,推行BIM技術的成本反而更高。

3.4 標準化體系尚不健全限制BIM技術發(fā)展

BIM技術在其產(chǎn)業(yè)化進程中除了為某單一利益相關方提供技術便利，更重要的是讓信息在多方之間完成無縫連接，這種無縫連接是依靠標準化的傳遞體系來完成的，而我國目前由于缺乏標準化體系，BIM項目成果最終形式?jīng)]有統(tǒng)一規(guī)定，造成行業(yè)內(nèi)的使用混亂，不利于BIM與住宅產(chǎn)業(yè)化的相互推進。

4 BIM是實施住宅產(chǎn)業(yè)化落地的有效途徑

BIM技術能夠滿足在全壽命周期的各個不同階段中，項目的各利益相關者都可以在其中提取、插入、更新和修改項目信息來達到完成各方職責的要求，可以從以下幾個方面分析BIM在住宅產(chǎn)業(yè)化應用中的優(yōu)勢。

4.1 通用住宅設計體系/模塊化設計

由于民用住宅某些程度上可以視為簡單地單元重復，房型簡單的特點決定它可以模塊化設計。以人為本的設計理念，要求我們在設計過程中可以通過家庭結(jié)構(gòu)、年齡占比以及職業(yè)需求等來考量人的需求，輔助以模塊化設計理念來針對不同住戶設計出通用化、一般化的住宅空間。這種通用住宅設計的理念恰恰迎合BIM建模的工作模式，可以通過BIM軟件建立標準化的空間，進而拼裝成空間體系。

4.2 可持續(xù)分析

在住宅市場競爭愈發(fā)激烈的同時，客戶體驗也顯得至關重要。住宅產(chǎn)品附屬的居住體驗、運維服務，都決定著住宅產(chǎn)業(yè)化的市場推廣效果。基于BIM平臺的可持續(xù)性分析，能夠利用日照、采光、能耗、結(jié)構(gòu)等分析手段，整體提高住宅在全壽命周期內(nèi)的使用體驗，提升住宅性能。

4.3 住宅構(gòu)配件生產(chǎn)、裝配過程標準化

住宅產(chǎn)業(yè)化的實現(xiàn)，要求住宅建筑設計標準化、工業(yè)生產(chǎn)標準化。在通用住宅設計體系中，通過BIM進行設計并指導生產(chǎn)，可以精確地把握構(gòu)配件特征，得到統(tǒng)一標準的預制梁板柱、門窗、家具等。而進行到施工裝配，BIM則可以通過與限定值的產(chǎn)品目錄，指導構(gòu)件的裝配位置、裝配順序，最終確保在縮短工期的前提下，住宅工程質(zhì)量得到提高。所以說BIM平臺的應用與住宅產(chǎn)業(yè)化相關標準的制定也是相輔相成的。

4.4 基于BIM的4D,5D分析

利用BIM可以將建筑、結(jié)構(gòu)、機電、暖通等眾多專業(yè)集成為協(xié)同設計體系。進一步通過管線碰撞檢查等，在施工前就解決現(xiàn)場可能出現(xiàn)的沖突和碰撞。避免人力、物力以及時間上的損失，達到優(yōu)化乃至無錯設計。而在4D模擬施工階段，可以把整個工程現(xiàn)場在虛擬模型中描述出來，進行分析模擬。調(diào)整施工方案，減少施工過程中的返工次數(shù)，避免資源浪費，同時達到提高住宅質(zhì)量的雙贏效果。

在4D施工模擬的基礎上，增加經(jīng)濟成本維度的數(shù)據(jù)，建立5D模型，實現(xiàn)精細化的預算和項目成本可視化統(tǒng)計。對所有構(gòu)配件進行準確估算，實現(xiàn)精確地造價控制，即限額設計。

5 結(jié)語

BIM是最利于工業(yè)化住宅技術發(fā)展的土壤，也是面向我國建筑行業(yè)，創(chuàng)新現(xiàn)代服務模式，研究建筑設計行業(yè)以BIM技術在住宅產(chǎn)業(yè)化設計中的應用技術，通過項目BIM技術應用實踐，探討建筑行業(yè)向綠色、環(huán)保、低碳方向發(fā)展的方案途徑。

所以說，住宅產(chǎn)業(yè)化與BIM技術的目的一致，相輔相成，相互促進。住宅產(chǎn)業(yè)化是住宅市場發(fā)展趨勢，BIM技術是實施平臺。

[1]何關培，王軼群，應宇墾.BIM總論.北京：建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]崔洪斌.計算機輔助設計基礎及應用.北京：清華大學出版社，2004.

[3]內(nèi)田祥哉.建筑工業(yè)化通用體系.上海：上海科學技術出版社，1983.

[4]王國泉.計算機輔助建筑設計.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[5][瑞典]斯文·蒂伯爾伊.瑞典住宅研究與設計.張 瓏,譯.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1993.

[6]李忠富.住宅產(chǎn)業(yè)論：住宅產(chǎn)業(yè)化的經(jīng)濟、技術與管理.北京：科學出版社，2003.

[7]勒·柯布西耶.光輝城市.金秋野，王又佳，譯.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

The application discussion of BIM technology in housing industrialization

Xue Zhaoming

(ChinaArchitecturalDesignInstituteLimitedCompany,Beijing100000,China)

This paper made contrast analysis on the domestic and foreign housing industrialization situation, in-depth excavation of the opportunities and challenges in our housing industrialization from economic, technical and national conditions and other aspects, at the same time, closely follow the trend of BIM in construction industry, from the development process, industry standards, technology infrastructure and other aspects in-depth analyzed the China’s housing industrialization BIM technology application, and put forward suggestions from the module, sustainable, standardization.

BIM technology, housing, industrialization

1009-6825(2015)21-0005-02

2015-05-13

薛兆明(1983- )，男，建筑師

PS319

A