基于BIM在裝配式建筑全生命周期管理的運(yùn)用探究

林沙珊 陳耘國(guó)

（閩南理工學(xué)院 土木工程學(xué)院， 泉州 362700；晉江市創(chuàng)意創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新園開發(fā)建設(shè)有限公司， 泉州 362700）

0 引言

裝配式建筑是利用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、工業(yè)化施工和信息化管理等方法來建造、使用和管理建筑，是建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的必然趨勢(shì)，是加快推進(jìn)綠色建筑發(fā)展、轉(zhuǎn)變城鎮(zhèn)化建設(shè)模式、全面提升建筑品質(zhì)的有效途徑。裝配式建筑可以改善結(jié)構(gòu)精度、滲透、開裂等質(zhì)量通病，提高隔聲、保溫、防火等性能便于系統(tǒng)維護(hù)、更新，有著巨大的節(jié)能減排作用，還能大大提高了施工效率和縮短了施工工期，“十三五”規(guī)劃期間，我省要求必須100%達(dá)到綠色節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，《加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》提出，我國(guó)要力爭(zhēng)用10年左右時(shí)間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達(dá)到30%?？梢娧b配式建筑是未來建筑行業(yè)發(fā)展的新方向，而建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的主要特征之一則是信息化，BIM（建筑信息模型）在實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)，提高生產(chǎn)效率，降低建設(shè)行業(yè)的碳排放量具有優(yōu)勢(shì)，同時(shí)為建筑項(xiàng)目全生命周期管理提供了一個(gè)高度集成化的共享平臺(tái)，隨著BIM技術(shù)廣泛的應(yīng)用必將極大的促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。

1 BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)階段的運(yùn)用

1.1 初步設(shè)計(jì)

在前期規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，利用BIM平臺(tái)實(shí)行相關(guān)審批資料管理，用Autodesk Revit設(shè)計(jì)建立三維模型展示，對(duì)建筑抗震、抗風(fēng)、抗火等結(jié)構(gòu)性能設(shè)計(jì)；將模型導(dǎo)出綠色建筑分析的專用格式GBXML利用GPS定位為擬建建筑坐向、熱輻射、光照、風(fēng)環(huán)境、能耗等熱環(huán)境進(jìn)行分析為綠色建筑評(píng)估提供數(shù)據(jù)支持，也為后期的場(chǎng)地布置提供一定的信息資料。通過相關(guān)數(shù)據(jù)分析達(dá)到合理室內(nèi)熱環(huán)境從而實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能。計(jì)算結(jié)果都將存儲(chǔ)于BIM信息管理平臺(tái)中，通過對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比（概算），選擇性能、品質(zhì)最優(yōu)方案。

1.2 協(xié)同設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)效率低，在表現(xiàn)形式、信息存儲(chǔ)、工作模式等方面有很大的局限性，預(yù)制構(gòu)件需要綜合考慮建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣、暖通等專業(yè)綜合性強(qiáng)，只要一處設(shè)計(jì)出現(xiàn)變更，將可能牽動(dòng)多個(gè)專業(yè)綜合信息的變動(dòng)。因此在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段針對(duì)擬建項(xiàng)目構(gòu)建協(xié)同數(shù)據(jù)工作平臺(tái)，高效解決各專業(yè)各參與方信息孤島問題，同時(shí)利用Autodesk Revit建立預(yù)制構(gòu)件“族”庫(kù)，將構(gòu)件分類、編碼同時(shí)將構(gòu)件類型、尺寸、材質(zhì)、顏色等參數(shù)存儲(chǔ)于構(gòu)建屬性中，在后期工程變更時(shí)能快速修改對(duì)應(yīng)構(gòu)件的參數(shù)信息，同時(shí)也可把預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化、參數(shù)化，引用于更多的工程項(xiàng)目的工程項(xiàng)目。[1]

1.3 深化設(shè)計(jì)

裝配式建筑中構(gòu)建的準(zhǔn)確性直接涉及到后期的生產(chǎn)安裝，特別是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。將Revit建筑模型導(dǎo)入到Takla中對(duì)預(yù)制構(gòu)件分割，對(duì)照3D建筑模型，在原有的2D建筑施工圖紙上進(jìn)行拆分，拆分好后再在模型中進(jìn)行修改。構(gòu)件拆分完畢后進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)，針對(duì)柱、梁、板等重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行受力分析即對(duì)構(gòu)件進(jìn)行深入設(shè)計(jì)。并對(duì)安裝，建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電各個(gè)專業(yè)進(jìn)行模型碰撞，避免錯(cuò)、漏、碰、缺發(fā)生，最終形成完整的建筑模型，通過該模型可生成圖紙以及對(duì)應(yīng)所需工程量，對(duì)設(shè)計(jì)階段形成造價(jià)控制。

2 BIM技術(shù)在裝配式建筑生產(chǎn)階段的運(yùn)用

2.1 生產(chǎn)管理系統(tǒng)

在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)前，通過平臺(tái)完成設(shè)計(jì)階段構(gòu)件詳圖、構(gòu)件參數(shù)的傳輸。的生產(chǎn)制造階段,需要對(duì)構(gòu)件置入RFID標(biāo)簽,RFID是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無須人工干預(yù)。[2]每個(gè)構(gòu)件標(biāo)簽具有唯一性和可拓展性，簽內(nèi)包含有構(gòu)件詳圖及相關(guān)參數(shù)信息,以便于在運(yùn)輸、存儲(chǔ)、施工吊裝的過程中對(duì)構(gòu)件進(jìn)行管理。

2.2 構(gòu)件生產(chǎn)運(yùn)輸

預(yù)制構(gòu)件需經(jīng)過生產(chǎn)、運(yùn)輸、進(jìn)出場(chǎng)驗(yàn)收，全部合格后方能進(jìn)行安裝。利用RFID標(biāo)簽在進(jìn)出場(chǎng)過程中門禁系統(tǒng)可自動(dòng)識(shí)別運(yùn)輸車輛和運(yùn)輸構(gòu)件信息，結(jié)合移動(dòng)客戶端和地圖可預(yù)估構(gòu)件運(yùn)輸時(shí)間，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際施工進(jìn)度，人力資源配置等信息進(jìn)一步確定各預(yù)制構(gòu)件及物料進(jìn)場(chǎng)時(shí)間以及堆放地點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)精益建造中零庫(kù)存，零缺陷的理想目標(biāo)。

3 BIM技術(shù)在裝配式建筑施工階段的運(yùn)用

3.1 優(yōu)化場(chǎng)布、模擬施工

對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行合理的布置是施工前的重點(diǎn)準(zhǔn)備工作，合理安排主體建筑外，要考慮施工區(qū)、堆場(chǎng)區(qū)、生活區(qū)、運(yùn)輸?shù)缆?、塔吊等機(jī)械布置，利用三維場(chǎng)地布置，優(yōu)化場(chǎng)地布置節(jié)約成本。對(duì)于裝配式建筑，施工是一個(gè)更為復(fù)雜的多專業(yè)交叉工作，其施工工序、構(gòu)件吊裝質(zhì)量，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處理都有可能造成整個(gè)項(xiàng)目無法按計(jì)劃進(jìn)行。利用BIM可以模擬施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，事先優(yōu)化場(chǎng)布，對(duì)構(gòu)件吊裝、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)連接、支撐設(shè)置等進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)模擬，確保構(gòu)件安裝順利進(jìn)行，提高工人裝配效率和安裝的精確度，避免二次搬運(yùn)。

3.2 施工項(xiàng)目管理

BIM技術(shù)將實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目進(jìn)度、成本、質(zhì)量、安全等方面的信息化管理。通過BIM模型與項(xiàng)目Project進(jìn)度計(jì)劃、預(yù)算（合同）文件相關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃與實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行對(duì)比分析，預(yù)算成本、目標(biāo)成本和實(shí)際成本的對(duì)比分析即BIM5D層面的運(yùn)用。由于裝配式建筑對(duì)構(gòu)件吊裝的特殊要求，安全和質(zhì)量管控更是現(xiàn)場(chǎng)重要的管理內(nèi)容，對(duì)勞務(wù)人員進(jìn)出場(chǎng)考勤作業(yè)情況以及現(xiàn)場(chǎng)施工機(jī)具設(shè)備進(jìn)行信息化管理，管理人員可通過云端、移動(dòng)客戶端隨時(shí)查看，施工現(xiàn)場(chǎng)人員可將項(xiàng)目存在的質(zhì)量、安全隱患傳輸至管理平臺(tái)中，確保管理人員能及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)情況，杜絕事故發(fā)生，保障工程順利進(jìn)行。

4 BIM技術(shù)在運(yùn)維階段的運(yùn)用

BIM竣工模型是運(yùn)維的基礎(chǔ)，它包含設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工以及在施工過程中修改過的信息參數(shù)等；顛覆了利用圖紙保存信息的低效方式，并對(duì)信息進(jìn)行有效的標(biāo)注與分類，例如將質(zhì)量標(biāo)簽分為質(zhì)量通病、樣板工程和技術(shù)復(fù)核，便于管理；BIM管理平臺(tái)可同步提供有關(guān)建筑使用情況或性能、設(shè)備、管道信息、建筑已使用的時(shí)間等，如發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障需要維護(hù)或者更換零件時(shí)，可在BIM管理平臺(tái)中查找該設(shè)備的型號(hào)、規(guī)格、制造商等信息及時(shí)維護(hù)。第三方還可基于BIM模型漫游模式對(duì)緊急事件進(jìn)行預(yù)演，制訂應(yīng)急處理預(yù)案，改善傳統(tǒng)模式下的成本浪費(fèi)與管理缺乏數(shù)據(jù)支持的局面，實(shí)現(xiàn)真正意義上的信息化運(yùn)營(yíng)維護(hù)。

5 總結(jié)

裝配式建筑處于發(fā)展初期，很多技術(shù)不成熟，主要集中在設(shè)計(jì)深度不能滿足工程實(shí)際需求，預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)、運(yùn)輸、吊裝問題區(qū)別于傳統(tǒng)建筑建設(shè)。從初步（規(guī)劃）設(shè)計(jì)到協(xié)同設(shè)計(jì)再到構(gòu)件的深入設(shè)計(jì)，滿足預(yù)制構(gòu)件在工廠加工生產(chǎn)的精度要求，實(shí)現(xiàn)工程量的量化；生產(chǎn)施工階段，利用RFID跟蹤技術(shù)，平臺(tái)云端和移動(dòng)客戶端相結(jié)合，對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行編碼滿足構(gòu)件在生產(chǎn)、運(yùn)輸、吊裝時(shí)需要密切配合的施工計(jì)劃；從普通的物料管理、儲(chǔ)存，構(gòu)件的吊裝順序、到施工作業(yè)的流水線均可模擬施工；通過平臺(tái)管理，實(shí)現(xiàn)無紙化運(yùn)維，解決在裝配式建筑建造生命周期中信息交換頻繁，溝通不良，信息重建等傳統(tǒng)建筑業(yè)存在的信息化技術(shù)問題，為裝配式建筑發(fā)展得到更好的保證。