BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應用研究★

朱 維 香

(浙江廣廈建設職業(yè)技術(shù)學院，浙江 東陽　322100)

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BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應用研究★

朱 維 香

(浙江廣廈建設職業(yè)技術(shù)學院，浙江 東陽322100)

摘要：簡述了裝配式建筑的特點，從建筑設計、生產(chǎn)制造、運營維護等階段，闡述了BIM技術(shù)在裝配式建筑工程中的運用，指出BIM技術(shù)實現(xiàn)了工程各參與方協(xié)同一體化管理目標，促進了裝配式建筑的進一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑，BIM技術(shù)，建筑設計，運維管理

0引言

我國每年竣工的城鄉(xiāng)建筑總面積約20億m2，是全球第一大建筑市場，但是我國建筑業(yè)生產(chǎn)存在能耗大、質(zhì)量差、周期長、成本高、不環(huán)保等一系列問題，迫切需要采取現(xiàn)代化手段推進建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級。在2016年《政府工作報告》中特別提出，積極推廣綠色建筑，大力發(fā)展裝配式建筑，提高建筑工程標準和質(zhì)量。在國務院日前印發(fā)的《關(guān)于進一步加強城市規(guī)劃建設管理工作的若干意見》中也提出，發(fā)展新型建造方式，加大政策支持力度，力爭用10年左右時間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%。提供符合市場要求、節(jié)能環(huán)保、省工省時的新型裝配式建筑，已經(jīng)成為推進建筑產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然。

1裝配式建筑和BIM技術(shù)

裝配式建筑就是“搭積木式”造房子，把在工廠流水線上制造完成的主要構(gòu)成部分，如墻體、梁、柱、樓板等零部件，現(xiàn)場拼裝到一起組建成房屋，實現(xiàn)設計多樣化、功能現(xiàn)代化、制造工廠化、施工裝配化，是通過“三化”(標準化、產(chǎn)業(yè)化、信息化)方法來建造、使用和管理建筑，促使建筑業(yè)從傳統(tǒng)建設方式向集約、節(jié)約、環(huán)保、綠色、科技等現(xiàn)代化方式轉(zhuǎn)變。從上海試點住宅項目結(jié)果統(tǒng)計看，裝配式建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑相比，可實現(xiàn)節(jié)地節(jié)材20%，節(jié)約用水60%，節(jié)約能源50%，而建筑垃圾減少量達到80%，提高施工效益4倍～5倍等等。

BIM為建筑信息模型(Building Information Modeling)的簡稱，該模型的創(chuàng)建以建筑項目中的各類數(shù)據(jù)、信息為基礎，再通過數(shù)字信息虛擬仿真建筑物的實際真實信息，呈現(xiàn)的方式是數(shù)據(jù)庫+三維模型，具有可視化、模擬性、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性、可出圖性等特點。作為建筑工程項目設計建造管理的數(shù)字化工具，BIM技術(shù)通過參數(shù)化的模型整合項目的各類相關(guān)信息，從項目策劃開始，直至生產(chǎn)、施工、運行和維護的全過程中進行數(shù)據(jù)及信息傳遞和共享，提高項目建設人員對建筑信息的認識、理解及應對的實效性，為建設方、設計方、生產(chǎn)方、施工方等相關(guān)方提供協(xié)同工作的基礎和平臺，從而促進生產(chǎn)效率提高、成本節(jié)約和工期優(yōu)化。

裝配式建筑的核心是“集成”，信息化是“集成”的主線。對裝配式建筑來說，通過BIM技術(shù)可以有效實現(xiàn)裝配式建筑全生命周期的管理和控制，包括設計方案優(yōu)化、構(gòu)配件深化設計、構(gòu)件生產(chǎn)運輸、施工現(xiàn)場裝配模擬、建筑使用中運營維護等等，提高裝配式建筑設計、生產(chǎn)及施工的效率，促進裝配式建筑進一步推廣，實現(xiàn)建筑工業(yè)化。

2BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應用

裝配式建筑與現(xiàn)澆式建筑相比，多一個預制構(gòu)件生產(chǎn)階段，BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應用框架見圖1。

2.1BIM技術(shù)在建筑設計階段的應用

1)BIM模型建立及圖紙繪制。

BIM技術(shù)建模以3D為基礎，以參數(shù)化的設計方式建立構(gòu)件的信息資料庫，呈現(xiàn)的方式是數(shù)據(jù)庫、三維模型，BIM模型建立主要分三大階段：標準制定、模型建立、模型應用。BIM模型中任一個圖形單元都涵蓋了構(gòu)件的類型、尺寸、材質(zhì)等參數(shù)，因所有構(gòu)件模型都是由參數(shù)控制，這就實現(xiàn)了BIM模型的關(guān)聯(lián)性，若構(gòu)件模型中某一參數(shù)發(fā)生改變，與之相關(guān)的所有構(gòu)件都會隨之更新，解決了圖紙之間的錯、漏且導致的信息不一致問題。BIM模型建成后，可根據(jù)需要導出二維CAD圖紙、各構(gòu)件數(shù)量表等，方便快捷。設計單位可利用BIM的可視化特征，與建設方、施工方、構(gòu)件廠商等進行交流溝通，及時對設計方案進行修訂完善，為后續(xù)各階段的協(xié)同合作打下良好基礎。

2)協(xié)同工作及碰撞檢查。

BIM技術(shù)最大價值在于信息化和協(xié)同管理，為參與各方提供了一個三維設計信息交互的平臺，將不同專業(yè)的設計模型在同一平臺上交互合并，使各專業(yè)、各參與方協(xié)同工作成為可能。碰撞檢查是針對整個建筑設計周期中的多專業(yè)協(xié)同設計，各專業(yè)將建好的BIM模型導入BIM碰撞軟件，對施工流程進行模擬，開展施工碰撞檢查，然后對碰撞點認真分析、排除、討論，解決因信息不互通造成的各專業(yè)設計沖突，優(yōu)化工程設計，在項目施工前預先解決問題，減少不必要的設計變更與返工。

3)工程量統(tǒng)計與造價管理。

在傳統(tǒng)圖紙時代，造價人員需花費大量的時間、精力統(tǒng)計工程量，且造價精確度不是很高。而在BIM中，因BIM是一個含有大量建筑信息的數(shù)據(jù)庫，工程量可以由計算機快速地根據(jù)模型中的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與計算，避免了人工操作，減少計算誤差。美國斯坦福大學CIFE中心通過調(diào)查統(tǒng)計，得出通過BIM進行造價管理有如下優(yōu)點：可消除40%預算外更改；造價估算控制在3%精度范圍內(nèi)；造價估算耗時縮短80%；通過碰撞檢查，解決沖突，可降低10%合同價格等。

2.2BIM技術(shù)在生產(chǎn)制造階段的應用

1)構(gòu)件生產(chǎn)制作。

裝配式建筑建造中特有且非常重要的一個環(huán)節(jié)是預制構(gòu)件生產(chǎn)，此環(huán)節(jié)是連接建筑設計與施工吊裝的橋梁與紐帶。預制構(gòu)件生產(chǎn)商可直接從BIM信息平臺調(diào)取預制構(gòu)件的尺寸、材質(zhì)等，制定構(gòu)件生產(chǎn)計劃，開展有計劃地生產(chǎn)，同時將生產(chǎn)信息反饋至BIM信息平臺，及時讓施工方了解構(gòu)件生產(chǎn)情況，以便施工方做好施工準備及計劃，有助于在整個預制裝配過程實現(xiàn)零庫存、零缺陷的精益建造目標。

為保證預制構(gòu)件的質(zhì)量，且便于對構(gòu)件在生產(chǎn)、存儲、運輸、施工、運維全過程管理，在構(gòu)件生產(chǎn)制作階段，將BIM與物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)相結(jié)合，根據(jù)用戶需求，借鑒工程合同清單編碼規(guī)則，對構(gòu)件進行編碼，編碼具有唯一性、擴展性，從而確保構(gòu)件信息的準確性。然后制作人員將含有構(gòu)件類型、尺寸、材質(zhì)、安裝位置等信息的RFID芯片植入構(gòu)件中，供各階段工作人員讀取、查閱并使用相關(guān)信息。根據(jù)實際施工情況，及時將構(gòu)件質(zhì)量、進度等信息反饋至BIM信息共享平臺，以便生產(chǎn)方及時調(diào)整生產(chǎn)計劃，減少待工、待料，通過BIM平臺實現(xiàn)雙方協(xié)同互通。

2)構(gòu)件運輸管理。

在運輸預制構(gòu)件時，通常可采用在運輸車輛上植入RFID芯片的方法，這樣可準確地跟蹤并收集到運輸車輛的信息數(shù)據(jù)。在構(gòu)件運輸規(guī)劃中，要根據(jù)構(gòu)件大小合理選擇運輸工具(特別是特大構(gòu)件)，依據(jù)構(gòu)件存儲位置合理布置運輸路線，依照施工順序安排構(gòu)件運輸順序，尋求路程及時間最短的運輸線路，降低運輸費用，加快工程進度。

2.3BIM技術(shù)在建造施工階段的應用

1)預制構(gòu)件現(xiàn)場管理。裝配式建筑因預制構(gòu)件種類繁多，經(jīng)常會出現(xiàn)構(gòu)件丟失、錯用、誤用等情況，所以對預制構(gòu)件現(xiàn)場管理務必要嚴格。在現(xiàn)場管理中，主要將RFID技術(shù)與BIM技術(shù)結(jié)合，對構(gòu)件進行實時追蹤控制。構(gòu)件入場時，在門禁系統(tǒng)中設置RFID閱讀器，當運輸車輛的入場信息被接收后，應馬上組織人員進入現(xiàn)場檢驗，確認合格且信息準確無誤后，按此前規(guī)劃的線路引導到指定地點，并按構(gòu)件存放要求放置，同時在RFID芯片中輸入構(gòu)配件到場的相關(guān)信息。在構(gòu)件吊裝階段，工作人員手持閱讀器和顯示器，按照顯示器上的信息依次進行吊運和裝配，做到規(guī)范且一步到位，提升工作效率。

2)施工模擬仿真。裝配式建筑施工機械化程度高，施工工藝復雜，安全防護要求也高，需要各方協(xié)調(diào)配合，為此在施工前，施工方可利用BIM技術(shù)進行裝配吊裝的施工模擬和仿真，進一步優(yōu)化施工流程及施工方案，確保構(gòu)件準確定位，從而實現(xiàn)高質(zhì)量的安裝。利用BIM技術(shù)優(yōu)化施工場地布置，包括垂直機械、臨時設施、構(gòu)配件等位置合理布置，優(yōu)化臨時道路、車輛運輸路線，盡可能降低二次搬運的浪費，降低施工成本，提升施工機械吊裝效率，加快裝配進度。在各工序施工前，利用BIM技術(shù)實現(xiàn)可視化技術(shù)交底，通過三維展示，使交底更直觀，各部門溝通更高效。另外，施工方也可通過BIM技術(shù)模擬安全突發(fā)事件，完善應急預案，減少安全事故發(fā)生概率。

3)施工質(zhì)量進度成本控制。在裝配式建筑施工過程中，利用BIM技術(shù)將施工對象與施工進度數(shù)據(jù)連接，將“3D-BIM”模型轉(zhuǎn)換成“4D-BIM”可視化模型，實現(xiàn)施工進度的實時跟蹤與監(jiān)控。在此基礎上再引入資源維度，形成“5D-BIM”模型，施工方可通過此模型模擬裝配施工過程及資源投入情況，建立裝配式建筑“動態(tài)施工規(guī)劃”，對質(zhì)量、進度、成本實現(xiàn)動態(tài)管理。

2.4BIM技術(shù)在運營維護階段的應用

隨著物聯(lián)網(wǎng)應用越來越廣泛，裝配式建筑運維階段BIM技術(shù)的應用也迎來了新的機遇。在突發(fā)火災等應急管理方面，通過BIM信息模型界面，可自動觸發(fā)火警警報，準確定位火災發(fā)生位置，為及時疏散人群和處理災情提供重要信息。在裝配式建筑及設備維護方面，運維管理人員可直接從BIM模型調(diào)取預制構(gòu)件及設備的相關(guān)信息，提高維修的效率及水平。運維人員利用預制構(gòu)件的RFID標簽，獲取保存其中的構(gòu)件質(zhì)量信息，也可取得生產(chǎn)工人、運輸者、安裝工人及施工人員等相關(guān)信息，實現(xiàn)裝配式建筑質(zhì)量可追溯，明確責任歸屬。利用預制構(gòu)件中預埋的RFID標簽，對裝配式建筑的整個使用過程能耗進行有效的監(jiān)控、檢測并分析，從而在BIM模型中準確定位高能耗部位，并采取合適的辦法進行處理，從而實現(xiàn)裝配式建筑的綠色運維管理。

3結(jié)語

借助BIM技術(shù)，避免裝配式建筑“錯、漏、碰、缺”等施工問題，實現(xiàn)裝配式建筑從設計到運維的一體化協(xié)同管理，有效的提升裝配式建筑整體建造及管理水平。BIM技術(shù)作為21世紀建筑業(yè)發(fā)展的重要變革，將有力推動裝配式建筑發(fā)展，促進建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)工業(yè)化、信息化。但在裝配式建筑BIM技術(shù)應用過程中，還存在很多困難，如相關(guān)技術(shù)標準不完善、行業(yè)認可度低等，要達到BIM技術(shù)與裝配式建筑完全無縫結(jié)合，還需在實踐中進一步完善。

參考文獻：

[1]白庶.BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應用價值分析.建筑經(jīng)濟，2015，3(11)：106-109.

[2]常春光.基于BIM和RFID技術(shù)的裝配式建筑施工過程管理.沈陽建筑大學學報(社會科學版)，2015(2)：170-174.

[3]何海芹.BIM技術(shù)在SI住宅上的應用初探.中國住宅設施，2014(1)：74-77.

[4]齊寶庫.基于BIM的裝配式建筑全生命周期管理問題研究.施工技術(shù)，2014(15)：25-29.

[5]劉楠.淺談建筑工程成本管理與BIM技術(shù)的應用.江西建材，2014(17)：247.

The application research on BIM technology prefabricated building★

Zhu Weixiang

(ZhejiangGuangshaBuildingVocationalandTechnicalCollege,Dongyang322100,China)

Key words:prefabricated building, BIM technology, architectural design, operation and maintenance management

Abstract:This paper simply discussed the characteristics of prefabricated buildings, from the architectural design, manufacture, operation and maintenance and other phases, elaborated the application of BIM technology in prefabricated building engineering, pointed out that the BIM technology achieved the coordinated and integration management objectives of various project participants, to promote the further development of prefabricated buildings.

文章編號：1009-6825(2016)14-0227-02

收稿日期：2016-03-05★：2016年度浙江廣廈建設職業(yè)技術(shù)學院院級課題成果

作者簡介：朱維香(1975- )，女，講師，工程師

中圖分類號：TU712

文獻標識碼：A