BIM技術在裝配式建筑全壽命周期中的應用

劉瑩瑩 張樹懿

(山東科技大學，山東 青島 266599)

多年來，我國建筑業(yè)一直采用傳統(tǒng)的施工方法和技術，未有重大性的突破和改變。但隨著工業(yè)革命的到來，傳統(tǒng)的建筑技術在各個階段所表現(xiàn)出來的利潤率急劇下降，使得人們不得不探索新的出路，裝配式建筑這種新型的建筑方法在此時得到了認可，越來越受到重視。裝配式建筑是指一種新型建筑，其中組件在預制廠制造并在現(xiàn)場組裝。與傳統(tǒng)建筑相比，由于工廠大規(guī)模生產(chǎn)裝配式建筑構件，節(jié)省人力和高生產(chǎn)效率，諸如不受自然環(huán)境影響的許多優(yōu)點的存在使得裝配式建筑成為建筑新時代的代表。但裝配式建筑也存在諸多的缺點，例如精度控制不準確，成本較高等，所以要想保持前進的勢頭就必須不斷的進行優(yōu)化，將其與更先進的BIM技術相結合，促進中國建筑業(yè)向更好，更快的方向發(fā)展。

1 BIM技術核心

BIM技術具有承載信息的能力，這樣就可以將建筑全壽命周期中的各種信息都存儲到一個數(shù)據(jù)庫當中，通過BIM技術的數(shù)據(jù)庫將各方緊密的連接在一起，而且建筑過程的各參與方都可以實現(xiàn)資源的共享，避免因交流不暢造成的設計圖紙與施工工序不相符的現(xiàn)象出現(xiàn)，同時，各參與方在獲取自己所需資源信息的同時，將自己的信息也輸入其中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫不斷的完善和發(fā)展，使建造過程更加順暢。

2 BIM技術的特點

2.1 可視化

BIM技術的可視化特點顧名思義就是可以看得見，可以將建筑結構中的各項信息都完美的展示出來，這樣就很好的降低和避免了一些隱蔽工程由于沒法直觀觀察而造成的失誤狀況的發(fā)生，同時BIM技術的這種可視化的特點不僅提高了準確度，工作人員可以不必依靠自己的大腦去想象再在圖紙上進行標記，同時也提高了工作的效率，加強了可操作性，從而更好的掌握設計的意圖更好的進行施工。

2.2 協(xié)調(diào)性

BIM技術具有協(xié)調(diào)性的特點，其指的是協(xié)調(diào)例如設計單位和施工單位之間因為專業(yè)不同造成的碰撞問題，減少不必要的麻煩，假設設計和施工之間出現(xiàn)了某些難題，可以利用BIM技術將問題直接進行三維模型化處理，進行具體問題具體分析，不用在大腦中進行二維與三維的互換，更加直接方便準確，避免和減少因處理不好，對工程造成的損害程度。因此無論是設計人員還是施工單位都可以利用BIM技術協(xié)調(diào)施工中的各項工作，從而有效的解決施工以及設計過程中的各項難點。

3 BIM技術在裝配式建筑設計階段的應用

3.1 協(xié)助規(guī)劃設計

建設項目在施工前的規(guī)劃和設計很重要，前期規(guī)劃指明建筑建設的意圖和方向，設計意味著建筑具體要求，在傳統(tǒng)的建筑中，嚴重依靠人大腦中主觀思維，沒有嚴謹準確的系統(tǒng)作為支撐，無法理性并且毫無失誤的處理大量數(shù)據(jù)，這也是傳統(tǒng)的建筑方法被時代淘汰的主要原因。而在現(xiàn)代的建筑中，充分發(fā)揮BIM技術的優(yōu)勢，將其與地理信息系統(tǒng)進行結合，仔細研究地理信息系統(tǒng)搜集的數(shù)據(jù)，再利用BIM技術建立直觀的模型，這樣就能更好更高效的指導建筑過程的實施。在這過程中，BIM技術發(fā)揮著至關重要的作用，BIM技術模型的建立是由構件之間的各種參數(shù)構成的，并且這些構件都擁有自己獨一無二的特性，當改變構件中的任意參數(shù)時，利用BIM技術建立的模型也會隨之發(fā)生相應的改變，通過BIM可以獲取構件的各種性能參數(shù)，例如，尺寸，大小，材質，間距，直徑等等。這樣就避免了人為對模型進行修改的麻煩和不精確的現(xiàn)象的發(fā)生，同時也提高了工作的效率。

3.2 減少設計上的誤差

BIM技術能夠減少設計上的誤差指的是當BIM技術應用時，不僅因為它特有的三維立體模型的建立，使得設計人員能夠更加直觀的獲得各種構件的準確參數(shù)，例如直徑，長度，厚度等，此外，它可以促使設計師更加認真和負責設計工作，并對建筑結構進行更精確的設計研究，從而減少了偏差的概率發(fā)生。

3.3 構件拆分工作

“分體式設計”是裝配式建筑中非常重要的任務，因為裝配式建筑是指預制廠中部件生產(chǎn)的完成，在現(xiàn)場進行組裝的一種建筑方法，因此不同的連接方式就需要不同的拆分設計。傳統(tǒng)的施工方法是在施工圖完成后由部件工廠進行部件的拆分。顯然這樣就有很大的局限性，最佳的方法就是在施工之前結合BIM技術，根據(jù)不同構件不同特點，不同專業(yè)進行提前的劃分，這樣就避免了設計和生產(chǎn)環(huán)節(jié)脫節(jié)的狀況。

4 BIM技術在預制構件生產(chǎn)階段的應用

4.1 優(yōu)化整合預制構件生產(chǎn)流程

裝配式建筑的構件生產(chǎn)階段是連接生產(chǎn)和施工的重要工序，組件的具體尺寸，厚度和其他信息可以直接從裝配式建筑物的BIM模型獲得。進度將隨時與施工單位溝通，以確保施工進度。為了確保所生產(chǎn)的部件的質量，還可以在部件中植入包含部件尺寸和位置特定信息的RFID芯片，并通過芯片跟蹤部件的生產(chǎn)進度，物流以及質量和其他信息，隨時隨地了解組件的進度，確保項目的進度和效率。

4.2 加快裝配式建筑模型的試生產(chǎn)過程

BIM技術可以加快裝配式建筑模型試制過程，在裝配式建筑設計完成之后，將BIM模型中包含的構件材料，尺寸等與生產(chǎn)廠家進行共享，廠家可以直接從模型中獲取生產(chǎn)構件所需要的參數(shù)直接指導生產(chǎn)，還可以通過用于組件生產(chǎn)過程的條形碼將模型中的參數(shù)直接轉換為生產(chǎn)參數(shù)，這可以提高組件生產(chǎn)的準確性，提高質量，可以提高自動化程度并提高生產(chǎn)效率，也可以通過3D打印的途徑將模型打印出來，直接指導施工，并檢驗原設計的適用性。

5 BIM技術用于裝配式建筑施工階段

5.1 動態(tài)材料管理

利用BIM技術還可以對材料進行動態(tài)管理，BIM技術可以根據(jù)施工現(xiàn)場的實際條件進行準確的分析，在施工前期計算出需要的材料的用量，制定出材料采購的具體計劃和數(shù)量，避免和減少在施工過程中材料數(shù)量的不足影響施工進度和效率，或者材料大量的剩余，造成資源的浪費和二次搬運造成成本增加現(xiàn)象的發(fā)生。同時當施工進度發(fā)生改變時，BIM技術也可以根據(jù)實際發(fā)生的情況進行分析，對材料的用量進行自動的調(diào)整，對計劃用量和實際用量的偏差進行準確的分析，用來指導材料的采購和施工的進程。

5.2 施工進度、質量管理

建筑施工過程的進度以及建筑工程的質量是影響建筑項目經(jīng)濟效益的重要環(huán)節(jié)，通過BIM技術進行模擬分析，構建出可視化的模型，將實際的施工數(shù)據(jù)與計劃的數(shù)據(jù)進行對比分析，找出兩者之間的差異，并不斷優(yōu)化施工計劃。

6 BIM技術在裝配和施工運行維護階段的應用

借助BIM和RFID技術搭建的信息平臺可以建立裝配式建筑的維護管理系統(tǒng)，例如，利用BIM技術建造的建筑物內(nèi)發(fā)生突發(fā)性的火災，滅火人員可以抽調(diào)出BIM技術中包含的信息進行分析，找出發(fā)生火災的位置，并且找出發(fā)生火災的部位所用的建筑材料，根據(jù)所使用的建筑材料匹配效果最佳的滅火設備。而且，當建筑物發(fā)生損壞時，也可以通過BIM技術直觀的看到損壞部位所用的材料的型號，尺寸，鋼筋的直徑，規(guī)格型號以及廠家的信息等等，使維修工作更加的便捷高效，提高了在裝配和施工運行維護階段的設備維護管理水平。

7 結語

BIM技術在裝配式建筑的生產(chǎn)以及后期的運營管理等方面都發(fā)揮著舉足輕重的作用，可以說BIM技術的發(fā)展方向決定著裝配式建筑的發(fā)展進程。BIM技術不僅僅是一種技術，更是我國建筑業(yè)發(fā)展的一種新型理念，未來的一個前進方向，但現(xiàn)實告訴我們BIM技術尚且在理論開發(fā)階段，要想其與裝配式建筑達到完美的結合仍有一大段路需要走，仍有許多的困難需要我們?nèi)タ朔?，例如，人員素質以及技術方面。隨著我國經(jīng)濟的飛速進步，相信BIM的時代會很快到來。