基于Revit的BIM技術(shù)在裝配式建筑智慧建造中的應(yīng)用研究

劉 鈺，高瀏裕川，龐玉成

(1.煙臺(tái)大學(xué) 土木工程學(xué)院;2.濱州醫(yī)學(xué)院 公共衛(wèi)生與管理學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264000)

隨著裝配式建筑在我國(guó)建筑業(yè)中的不斷發(fā)展，裝配式建筑，乃至整個(gè)建筑行業(yè)的智能化、信息化施工將成為一種必然的發(fā)展趨勢(shì)。由于我國(guó)傳統(tǒng)建筑業(yè)為勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，使得我國(guó)一直延續(xù)著粗放型的建造模式，這就使得我國(guó)的建筑行業(yè)存在信息化程度較低、信息搜索難度大等特點(diǎn)。建筑信息模型(Building Information Modeling,下文簡(jiǎn)稱“BIM”)技術(shù)的出現(xiàn)為裝配式建筑提供了一種全新的思路。早在BIM技術(shù)出現(xiàn)之前裝配式建筑已經(jīng)發(fā)展得比較成熟了，而BIM的加入是裝配式建筑生產(chǎn)方式的一種革新，可以拓展裝配式建筑的應(yīng)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(yīng)用現(xiàn)狀分析

1.1 基于BIM技術(shù)的裝配式建筑智慧建造的產(chǎn)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(tái)為項(xiàng)目載體，建立完整的數(shù)據(jù)流和信息庫(kù)，從而實(shí)現(xiàn)建筑全生命周期的智能化項(xiàng)目管理。廣義的智慧建造指的是項(xiàng)目全生命周期的項(xiàng)目管理，狹義的智慧建造指的是僅僅施工過(guò)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(shè)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(duì)建筑各個(gè)階段各類信息的模擬、監(jiān)控和分析，減少不必要的工程變更，提高工程建設(shè)效率，綜合提高建筑全生命周期內(nèi)的資源利用效率。見圖1。

圖1 BIM在建筑全生命周期內(nèi)的應(yīng)用

1.2 基于BIM技術(shù)的裝配式建筑智慧建造的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，基于BIM的裝配式建筑智慧建造的應(yīng)用還不夠完善，存在著一些問(wèn)題，主要體現(xiàn)在技術(shù)應(yīng)用集成和生產(chǎn)施工等階段。首先在技術(shù)應(yīng)用集成方面，存在著BIM技術(shù)與其他信息化技術(shù)集成應(yīng)用不夠普遍的現(xiàn)象，只有少數(shù)的項(xiàng)目是BIM技術(shù)加射頻輻射技術(shù)、VR技術(shù)，大多數(shù)的項(xiàng)目還是僅采用BIM技術(shù)在項(xiàng)目施工過(guò)程的單個(gè)部分應(yīng)用，還不夠全面，項(xiàng)目集成度不高。在生產(chǎn)施工階段，工人缺乏專業(yè)的工具對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行監(jiān)測(cè)和測(cè)量，因此會(huì)造成一定的誤差，難以保證預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量。

總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)現(xiàn)階段裝配式建筑的智慧建造還存在信息化技術(shù)的覆蓋面不足、信息集成的程度不高的問(wèn)題。未來(lái)信息化的管理是推進(jìn)裝配式建筑朝智慧建造方向發(fā)展的重要因素，應(yīng)建立以BIM技術(shù)為核心、集成信息化技術(shù)為支撐的智慧建造體系，應(yīng)用于裝配式建筑設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和建造過(guò)程。

2 BIM在裝配式建筑智慧建造中的應(yīng)用

2.1 基于BIM的裝配式建筑智慧建造在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的裝配式建筑的設(shè)計(jì)中，通常會(huì)出現(xiàn)缺少信息的協(xié)同設(shè)計(jì)與管理，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)成本增加、信息遺漏等問(wèn)題[1]。與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式相比，BIM技術(shù)的加入使得裝配式建筑智慧建造理念下的設(shè)計(jì)方式有所不同，在BIM技術(shù)的加入下裝配式建筑的智慧建造逐漸趨向協(xié)同管理。在設(shè)計(jì)階段，采用標(biāo)準(zhǔn)、通用的方法設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件，將這些標(biāo)準(zhǔn)化、通用的預(yù)制構(gòu)件集成在一起，形成預(yù)制構(gòu)件庫(kù)，后續(xù)模型的生產(chǎn)和建立都是以此為基礎(chǔ)，裝配式建筑就是預(yù)制構(gòu)件拼裝而成。BIM技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的編碼，從而可以根據(jù)編碼快速定位構(gòu)件的位置，完成拼接。這樣一來(lái)就使得施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)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(jìn)裝配式建筑智慧化發(fā)展。

2.2 基于BIM裝配式建筑智慧建造在生產(chǎn)階段的應(yīng)用

隨著裝配式建筑的不斷發(fā)展，在裝配式建筑的智慧建造中對(duì)BIM等信息化的技術(shù)手段應(yīng)用越來(lái)越多[2]。生產(chǎn)階段是將二維信息轉(zhuǎn)化為三維信息模型的過(guò)程，BIM技術(shù)可以給構(gòu)件編碼然后通過(guò)信息化技術(shù)傳遞給工廠進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的自動(dòng)化加工和生產(chǎn)?！癇IM+物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)對(duì)生產(chǎn)階段的構(gòu)件進(jìn)行定位、跟蹤、應(yīng)用，可以依次實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)準(zhǔn)備階段、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)階段、預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸階段各環(huán)節(jié)的跟蹤管理[3]。隨著信息技術(shù)的出現(xiàn)，裝配式建筑各個(gè)環(huán)節(jié)的緩慢信息流動(dòng)得到了改善，將點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的信息溝通方式轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)化、集中化的溝通方式，將紙質(zhì)辦公升級(jí)為數(shù)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(yīng)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(yīng)用主要分為以下幾個(gè)部分。①在施工場(chǎng)布管理中通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地布置虛擬模擬，進(jìn)行項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)流線模擬，評(píng)估現(xiàn)場(chǎng)材料堆疊合理性，避免不必要的風(fēng)險(xiǎn)及二次搬運(yùn)等[4]。同時(shí)，施工單位利用BIM信息確定施工過(guò)程中需要的預(yù)制構(gòu)件，從而協(xié)調(diào)預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)運(yùn)輸計(jì)劃，節(jié)約運(yùn)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(guò)無(wú)線射頻技術(shù)、二維碼、三維激光掃描等技術(shù)進(jìn)行收集，然后用Project制定施工進(jìn)度計(jì)劃，再導(dǎo)入到BIM 5D中就可以對(duì)工程施工進(jìn)行施工進(jìn)度模擬，對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出解決的措施。③針對(duì)高空墜物等危險(xiǎn)情況可以利用BIM 5D等信息化技術(shù)在施工前進(jìn)行施工安裝的虛擬模擬，提早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并在拼裝完成后通過(guò)BIM移動(dòng)端和RFID信息化技術(shù)對(duì)裝配式建筑的質(zhì)量信息進(jìn)行采集，將出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)上傳至移動(dòng)端平臺(tái)，以便對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行解決，避免不必要的風(fēng)險(xiǎn)。

3 基于Revit的BIM技術(shù)在裝配式建筑智慧建造施工進(jìn)度中的應(yīng)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(xiàng)目，總建筑面積8 014.12 m2，地上建筑面積1 634.37 m2，無(wú)地下建筑，地上6層，建筑高度19.65 m，無(wú)地下結(jié)構(gòu)，建筑結(jié)構(gòu)形式為預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，抗震設(shè)防烈度為7度，使用年限為50年。首先利用Revit軟件根據(jù)辦公樓圖紙構(gòu)建建筑信息模型，然后導(dǎo)入到BIM 5D軟件中，項(xiàng)目的模型效果圖見圖2。

3.2 BIM 5D在施工進(jìn)度中的應(yīng)用流程

①采用廣聯(lián)達(dá)BIM施工現(xiàn)場(chǎng)布置軟件進(jìn)行施工場(chǎng)地的建模，在場(chǎng)地布置完成后設(shè)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(gè)階段現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)各種料場(chǎng)的布置以及物料的進(jìn)出路線，從而節(jié)省了成本也降低了工期；②為了更加明確地掌握各個(gè)施工階段的人員數(shù)量、工程質(zhì)量等，對(duì)流水段進(jìn)行劃分并關(guān)聯(lián)模型；③采用Project軟件編制施工進(jìn)度計(jì)劃并導(dǎo)入BIM 5D進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)際進(jìn)度在廣聯(lián)達(dá)BIM 5D軟件內(nèi)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)每項(xiàng)工作的實(shí)際開始和完成時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)錄入[5]；④進(jìn)行工期的模擬與優(yōu)化，對(duì)辦公大樓施工進(jìn)度進(jìn)行跟蹤分析，并且進(jìn)行延誤工期的過(guò)程優(yōu)化，以天為時(shí)間單位進(jìn)行施工模擬，形象地反映整個(gè)施工的進(jìn)度，論證計(jì)劃進(jìn)度的可行性。計(jì)劃時(shí)間與實(shí)際時(shí)間的對(duì)比圖見圖3。施工進(jìn)度管理中引入BIM 5D技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)5D可視化的形象進(jìn)度展示，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)劃實(shí)時(shí)更新和監(jiān)控，信息獲取更加完整，縮短工期，降低成本，保證辦公樓項(xiàng)目的順利完工。

圖3 計(jì)劃時(shí)間與實(shí)際時(shí)間的對(duì)比

4 BIM在裝配式建筑智慧建造中的應(yīng)用價(jià)值

4.1 加快進(jìn)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(yōu)勢(shì)是不言而喻的，它在“火神山”和“雷神山”中的應(yīng)用就是最有力的證據(jù)。工廠的構(gòu)件施工與現(xiàn)場(chǎng)的安裝調(diào)試是同步進(jìn)行的，根本不存在工期緊的問(wèn)題。在設(shè)計(jì)階段，借助BIM技術(shù)，可以提升建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)精度，保障設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低設(shè)計(jì)變更率，減少資源的浪費(fèi)。利用BIM模型通過(guò)BIM 5D或者其他施工模擬軟件在施工前進(jìn)行施工模擬和演練，可以及早發(fā)現(xiàn)并糾正錯(cuò)誤，從而保證工期和安裝工作的順利進(jìn)行，提高一次性安裝成功的概率，減少返工，節(jié)約項(xiàng)目成本。

4.2 提升品質(zhì)，數(shù)字化管控

基于BIM的裝配式的智慧建造就是將工程建造變?yōu)楣こ讨圃?，一方面施工人員使用BIM技術(shù)對(duì)裝配式建筑工作過(guò)程進(jìn)行模擬，對(duì)一些關(guān)鍵性的預(yù)制構(gòu)件安裝實(shí)現(xiàn)可視化技術(shù)交底，提升建筑施工質(zhì)量；另一方面，生產(chǎn)本身對(duì)外界的影響也會(huì)降低，比如說(shuō)噪音和塵土等。所以說(shuō)，裝配式建筑的智慧建造是推動(dòng)綠色建筑發(fā)展的必然趨勢(shì)。通過(guò)BIM轉(zhuǎn)化的預(yù)制構(gòu)件庫(kù)進(jìn)行的工廠自動(dòng)化生產(chǎn)的構(gòu)件通常比現(xiàn)場(chǎng)施工的構(gòu)件質(zhì)量更高，并且很多技術(shù)難度大的工序完全可以用機(jī)械臂來(lái)代替，自動(dòng)化的生產(chǎn)大大地提高了預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量和品質(zhì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

雖然我國(guó)現(xiàn)階段裝配式建筑的智慧建造還存在信息化技術(shù)的覆蓋面不足、信息集成的程度不高的問(wèn)題，但綜合來(lái)看，利用BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合可以加快施工進(jìn)度，控制施工成本，提升預(yù)制構(gòu)件的品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全過(guò)程的數(shù)字化管控。我國(guó)裝配式建筑的發(fā)展形勢(shì)好，發(fā)展速度快，加之利用BIM和物聯(lián)網(wǎng)等信息化技術(shù)手段，可以提升施工各階段的精細(xì)化管理水平，促使裝配式建筑的建設(shè)過(guò)程更加智能化、信息化，對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行有效的管控，提高工作效率，縮短工期，節(jié)約工程成本，推動(dòng)建筑工程管理信息化的更快發(fā)展。