BIM技術(shù)在裝配式住宅全生命周期中的應(yīng)用研究

劉嵐迪

（廣東博意建筑設(shè)計(jì)院有限公司）

引言

數(shù)字技術(shù)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用，為BIM技術(shù)在建筑項(xiàng)目全生命周期中的應(yīng)用提供了技術(shù)支持。借助BIM技術(shù)，對(duì)裝配式建筑規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工等環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬分析，實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)、移動(dòng)通訊與項(xiàng)目管理的整合，有效提高了建筑項(xiàng)目施工管理的質(zhì)量和效率，也促進(jìn)了傳統(tǒng)生產(chǎn)與管理模式的改革與創(chuàng)新，是未來(lái)我國(guó)建筑領(lǐng)域建設(shè)、管理的主要發(fā)展方向和潮流。

1 BIM技術(shù)在裝配式住宅規(guī)劃、設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

規(guī)劃階段：在進(jìn)行裝配式住宅生產(chǎn)銷售時(shí)，一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是對(duì)成品住宅進(jìn)行規(guī)劃，因此可以利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品與市場(chǎng)的協(xié)調(diào)，進(jìn)行市場(chǎng)最大效益的規(guī)劃，幫助業(yè)主進(jìn)行最優(yōu)選擇。如幫助業(yè)主選擇建筑面積大、風(fēng)水好、朝向好、景觀佳、可利用面積多等最優(yōu)住宅選擇。利用BIM技術(shù)還可以了解各個(gè)住房的居住環(huán)境，以及相應(yīng)居住環(huán)境下真實(shí)的建筑情況，并利用此數(shù)據(jù)模型，進(jìn)行相關(guān)消耗的計(jì)算，如建造消耗、成本消耗、資源消耗等。幫助業(yè)主正確分析建筑物的應(yīng)用功能、使用價(jià)值等。

設(shè)計(jì)階段：在裝配式住宅的設(shè)計(jì)階段可以利用BIM技術(shù)對(duì)建筑的設(shè)計(jì)信息、設(shè)計(jì)圖紙、備用設(shè)計(jì)等內(nèi)容進(jìn)行記錄，更便利的對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行更改，充分調(diào)節(jié)各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)之間的協(xié)調(diào)性。在施工圖階段建立達(dá)到出圖深度的模型，模擬施工難點(diǎn)，借助其可視化特征，及時(shí)發(fā)現(xiàn)屋面、防水、門窗、扶手欄桿、室外裝飾及室內(nèi)裝飾等復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的問(wèn)題并加以改進(jìn)。同時(shí)，能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的管線碰撞檢查，避免不必要的設(shè)計(jì)修改以及工期延誤，降低建設(shè)成本。BIM模型中的圖元都輸入了準(zhǔn)確的材料屬性和空間尺寸等參數(shù)，整合了大量工程信息，能夠進(jìn)行構(gòu)件統(tǒng)計(jì)，快速計(jì)算出裝配式住宅建筑的預(yù)制率、裝配率，以及所需的其它工程量信息，有效避免了人工計(jì)算的誤差，也節(jié)省了數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)間。

深化設(shè)計(jì)：深化設(shè)計(jì)階段，是裝配式住宅設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于預(yù)制構(gòu)件是在工廠中加工后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，因此預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的精度，會(huì)直接影響現(xiàn)場(chǎng)安裝的質(zhì)量。因此，必須要重視“深化設(shè)計(jì)”，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步研究、修改和糾正，提高設(shè)計(jì)精度，準(zhǔn)確表達(dá)預(yù)留預(yù)埋要求，進(jìn)而提高生產(chǎn)精度，確保每個(gè)預(yù)制構(gòu)件都能夠達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)與要求。然而，一座建筑需求數(shù)量龐大的預(yù)制構(gòu)件，拼裝過(guò)程中的精度控制，不可能一一通過(guò)人工校對(duì)，此時(shí)BIM技術(shù)的作用就得以發(fā)揮，借助BIM模型，模擬現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的安裝順序沖突和管線、鋼筋碰撞等，并以此為依據(jù)，進(jìn)行設(shè)計(jì)的調(diào)整和修改，完成設(shè)計(jì)圖紙的深化。

2 BIM技術(shù)貫穿裝配式住宅生產(chǎn)、建造環(huán)節(jié)的管理系統(tǒng)的建立

除了在設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)階段，利用BIM技術(shù)可以充分彌補(bǔ)二維圖紙中存在的不足，解決其難以解決的問(wèn)題，此外，在住宅的生產(chǎn)、建造環(huán)節(jié)都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)管理系統(tǒng)的完善。BIM技術(shù)與各個(gè)環(huán)節(jié)的內(nèi)容相結(jié)合都可以收獲不一樣的效果。并可以滿足不同參建方，如使用者、施工者、監(jiān)督者等不同組織對(duì)自己所需信息的獲取，使各個(gè)參建方都可以充分融入到對(duì)工程的管理中來(lái)。

例如：某城建項(xiàng)目中充分應(yīng)用了BIM實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示PC深化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和建造環(huán)節(jié)等各個(gè)管理環(huán)節(jié)中的工作細(xì)節(jié)，以建立信息管理系統(tǒng)平臺(tái)的模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)PC設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)管理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)管生產(chǎn)進(jìn)度，儲(chǔ)運(yùn)物流情況、現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度等，圖1所示。

圖1 PC構(gòu)件生產(chǎn)管理系統(tǒng)構(gòu)架

通過(guò)BIM技術(shù)將工程建設(shè)的全周期充分進(jìn)行數(shù)據(jù)化引入，建立相關(guān)的數(shù)字化、信息化、自動(dòng)化模型，形成中心數(shù)據(jù)庫(kù)。在子系統(tǒng)發(fā)生改變時(shí)可對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中心數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行更新。

生產(chǎn)階段：預(yù)制構(gòu)件需經(jīng)過(guò)生產(chǎn)、出廠驗(yàn)收、運(yùn)輸、進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收，全部合格后才能進(jìn)行安裝。在整個(gè)生產(chǎn)制造過(guò)程中，將BIM與RFID（射頻識(shí)別）技術(shù)或二維碼識(shí)別技術(shù)結(jié)合，生產(chǎn)時(shí)對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行編號(hào)，將存儲(chǔ)構(gòu)件設(shè)計(jì)信息的標(biāo)簽直接植入構(gòu)件中。構(gòu)件識(shí)別應(yīng)保證其唯一性與準(zhǔn)確性，完全基于實(shí)際設(shè)計(jì)要求進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和上傳。同時(shí)整合BIM信息共享技術(shù)、MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）和ERP（企業(yè)資源計(jì)劃），生產(chǎn)時(shí)通過(guò)手持客戶端，連接BIM共享信息平臺(tái)，實(shí)時(shí)跟蹤預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸、質(zhì)量檢驗(yàn)、堆放全過(guò)程，并對(duì)問(wèn)題構(gòu)件及時(shí)作出反饋，保證構(gòu)件數(shù)量完整、無(wú)質(zhì)量缺陷，能夠有效避免材料浪費(fèi)以及質(zhì)量問(wèn)題責(zé)任糾紛。還可以根據(jù)施工進(jìn)度，合理規(guī)劃構(gòu)件生產(chǎn)安排與堆放位置，避免生產(chǎn)和施工進(jìn)度不一致造成的待料或窩工。

施工階段：工程施工是一個(gè)復(fù)雜的多專業(yè)多工序交叉工作，對(duì)于裝配式建筑，其施工工序、構(gòu)件吊裝安裝質(zhì)量和準(zhǔn)確性就更為重要。施工工序有誤，可能造成構(gòu)件無(wú)法吊裝就位或鋼筋無(wú)法綁扎；外觀同樣的兩個(gè)構(gòu)件，其管線預(yù)留預(yù)埋位置也可能有區(qū)別，安裝錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致不必要的浪費(fèi)和工期延誤。借助ITWO（BIM企業(yè)云平臺(tái)）系統(tǒng)，上傳BIM輕量化模型，以動(dòng)態(tài)3D模式模擬整個(gè)施工吊裝過(guò)程，相關(guān)人員能夠?qū)崟r(shí)觀測(cè)施工進(jìn)度、檢驗(yàn)施工工序并及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工問(wèn)題。還可以對(duì)不同的施工工序進(jìn)行模擬、分析、對(duì)比，包括場(chǎng)地布置、塔吊位置、構(gòu)件碰撞等，選擇最優(yōu)方案，合理安排施工進(jìn)度計(jì)劃。同時(shí)，可以將材料、人工、設(shè)備等根據(jù)不同構(gòu)件、不同工作子項(xiàng)進(jìn)行分類，準(zhǔn)確反映各階段不同類別的材料、人工用量，動(dòng)態(tài)模擬比對(duì)多種方案之間的成本差別，進(jìn)行實(shí)時(shí)成本優(yōu)化。

3 BIM技術(shù)在裝配式住宅運(yùn)營(yíng)階段的應(yīng)用

BIM模型中存儲(chǔ)了建筑物的基本信息，包括維護(hù)計(jì)劃、檢驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告、工作清單、設(shè)備參數(shù)、故障時(shí)間、問(wèn)題描述等，能夠?qū)崿F(xiàn)建造施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的無(wú)縫對(duì)接。物業(yè)人員在對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)施和設(shè)備設(shè)施進(jìn)行維護(hù)時(shí)能夠采取最合理的維護(hù)方案，避免物業(yè)維護(hù)可能對(duì)建筑物造成的損壞，提高建筑性能，降低能耗和維修費(fèi)用，進(jìn)而降低總體維護(hù)成本。同時(shí)，物業(yè)管理人員可以通過(guò)BIM平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀況，讀取運(yùn)行參數(shù)，對(duì)設(shè)備的環(huán)境、性能和能耗采取有效的控制措施。

比如：一旦出現(xiàn)火情，BIM信息管理系統(tǒng)，就定位火情發(fā)生的位置，相關(guān)人員根據(jù)系統(tǒng)提供的內(nèi)容，能夠立即進(jìn)行撲救，采取有效的措施控制火情。在裝配式住宅，或者其附屬設(shè)備維修的過(guò)程中，使用BIM技術(shù)構(gòu)建模型，得到相關(guān)預(yù)制設(shè)備或者附屬設(shè)備的相關(guān)信息，比如型號(hào)、參數(shù)等，進(jìn)而為維修提供更加可靠的數(shù)據(jù)，保障維修的順利進(jìn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

在裝配式建筑日漸普及的今天，BIM技術(shù)的應(yīng)用也開(kāi)始為更多人所關(guān)注。BIM技術(shù)在裝配式住宅全生命周期中的應(yīng)用，不僅可以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、提高預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的準(zhǔn)確性，還能夠減少建造過(guò)程中出現(xiàn)碰撞與誤差的幾率，提高整體施工質(zhì)量；同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)和施工管理的可視化，提高了管理效率；更實(shí)現(xiàn)了裝配式住宅設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、運(yùn)維的全生命周期追溯機(jī)制，推動(dòng)了裝配式住宅的建設(shè)發(fā)展和應(yīng)用。

[1]馮雯婷.BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式住宅中的應(yīng)用研究[J].綠色環(huán)保建材，2017（10）：176+178.

[2]嚴(yán)瑾.淺談BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式住宅中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（34）：257.