基于BIM思維的工業(yè)化住宅發(fā)展研究

許瑾璐

（福州外語外貿(mào)學(xué)院理工學(xué)院， 福建 福州 350000）

0 引言

建筑業(yè)帶給人類生活的必須場所，但是在營建活動中，資源、能源的過度消耗，使人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境遭到了越來越嚴(yán)重的破壞；隨著社會的發(fā)展，居住品質(zhì)的提高成為建筑設(shè)計(jì)時(shí)考慮的很大一個(gè)方面的主題。傳統(tǒng)的建筑方式相對于社會的發(fā)展，從理念和技術(shù)上都已顯現(xiàn)各種問題，因此住宅建筑的設(shè)計(jì)、建造的革新迫在眉睫。工業(yè)化住宅建造模式已成為新的發(fā)展方向。

工業(yè)化住宅是通過運(yùn)用技術(shù)手段，對建筑生產(chǎn)的各個(gè)階段進(jìn)行系統(tǒng)整合，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件生產(chǎn)在工廠完成，施工現(xiàn)場進(jìn)行裝配，土建和裝修一體化完成，整個(gè)施工過程流水作業(yè)化。同時(shí)裝配式的建筑要求精度更高，進(jìn)而提高了建筑質(zhì)量。工業(yè)化住宅是建筑業(yè)技術(shù)進(jìn)步的體現(xiàn)，是社會發(fā)展方向的必然。

1 工業(yè)化住宅發(fā)展的優(yōu)點(diǎn)

工業(yè)化住宅的推廣可以提高建筑質(zhì)量。工業(yè)化住宅要求很高，建筑設(shè)計(jì)必須精細(xì)化、協(xié)同化，同時(shí)，工業(yè)化建筑要求施工誤差以毫米計(jì)算，預(yù)制構(gòu)件在工廠模具中生產(chǎn)，精度大大提高。同時(shí)工業(yè)住宅化可以提高混凝土澆筑、振搗和養(yǎng)護(hù)時(shí)的質(zhì)量。

工業(yè)化住宅可以提高效率。對于工業(yè)化住宅，構(gòu)件在工廠車間完成，工廠作業(yè)環(huán)境相對于現(xiàn)場更優(yōu)越，生產(chǎn)效率提高，特別是一些高空作業(yè)，在工廠中進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，不受天氣條件制約，并可以進(jìn)行流水，大大縮短工期。

節(jié)省勞動力并改善勞動條件。與現(xiàn)場施工作業(yè)相比，工業(yè)化住宅可以較多地利用自動化設(shè)備和工具，大大節(jié)省勞動力，同時(shí)生產(chǎn)工藝自動化程度高，降低了工人的勞動強(qiáng)度。

2 BIM技術(shù)的發(fā)展

BIM（Building information Modeling )，可以理解為“建筑信息化”。它的基礎(chǔ)在于三維圖形圖像技術(shù)，用三維具象符號來表達(dá)一個(gè)個(gè)具體的實(shí)物。BIM的核心內(nèi)容在于信息數(shù)據(jù)流，與真實(shí)世界里的實(shí)物非常具象的“虛擬構(gòu)件”有了對應(yīng)的ID名稱，各類屬性信息，這些信息從真實(shí)實(shí)物誕生開始逐步完善，并以電子數(shù)據(jù)的形式存在，在不同階段都可以發(fā)揮出最大作用，直到真實(shí)建筑消亡。

3 基于BIM思維的工業(yè)化住宅發(fā)展

工業(yè)化住宅的建造特點(diǎn)決定了整個(gè)過程比其他建筑方式更加高度依賴信息化技術(shù)，基于BIM思維的工業(yè)化住宅思維的研究勢在必行。

工業(yè)化住宅建筑的特點(diǎn)，要求各個(gè)設(shè)計(jì)部門、各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與各個(gè)施工環(huán)節(jié)必須實(shí)現(xiàn)信息共享，信息的全方位交流，實(shí)現(xiàn)密切的協(xié)同，BIM技術(shù)可以提供所需要的三維可視化檢查，實(shí)現(xiàn)全過程的有效管理。

相對于現(xiàn)場施工，工業(yè)化住宅建筑模式使效率得到提高，資源得到有效利用，但是在優(yōu)化的同時(shí)，全過程生產(chǎn)中，對所生產(chǎn)的構(gòu)件必須執(zhí)行更嚴(yán)格的要求，對構(gòu)件生產(chǎn)的技術(shù)文件和生產(chǎn)質(zhì)量精度控制都提出了更高的要求。不妨試想一幢大廈，需要把它拆分成一件一件可以具體工廠加工制造的建筑部件，若不借助 BIM技術(shù)，仍沿用傳統(tǒng)的工程技術(shù)圖樣來處理拆分，難度系數(shù)將非常大，出錯(cuò)率也會極高。

實(shí)際上，在一些大型住宅工業(yè)化建筑施工過程中，常常會采用BIM技術(shù)來預(yù)先虛擬呈現(xiàn)一些關(guān)鍵構(gòu)件的吊裝運(yùn)輸工序，管理人員可以通過BIM模擬過程發(fā)現(xiàn)高危復(fù)雜環(huán)境下的吊裝計(jì)劃是否合理可行。這樣可以有效規(guī)避掉一些安全事故的發(fā)生。

在住宅工業(yè)化建筑中，針對各個(gè)流程環(huán)節(jié)的管理要求會更加嚴(yán)格。同時(shí)更高度依賴信息化管理技術(shù)， BIM的信息管理云平臺(或者叫項(xiàng)目管理門戶) 是通過建立云數(shù)據(jù)中心，為設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、裝配信提供支持。通過建筑云數(shù)據(jù)中心形成企業(yè)資源數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)協(xié)同過程的管理。

工業(yè)化住宅對BIM技術(shù)的迫切需求顯而易見，BIM技術(shù)對工業(yè)化住宅價(jià)值巨大。工業(yè)化住宅的生產(chǎn)全過程中，各個(gè)環(huán)節(jié)都會用到BIM思維。

設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，運(yùn)用BIM技術(shù)，在定量分析的基礎(chǔ)上，可以選擇適宜的結(jié)構(gòu)體系，并進(jìn)行優(yōu)化拆分設(shè)計(jì)，避免預(yù)制構(gòu)件在內(nèi)部的預(yù)埋件或預(yù)留孔洞出錯(cuò)、遺漏、擁堵或重合，同時(shí)提高連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和制作、施工的便利性。

生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，根據(jù)施工計(jì)劃編制生產(chǎn)計(jì)劃，生產(chǎn)計(jì)劃再細(xì)分到每個(gè)構(gòu)件的具體信息，如構(gòu)件的制作時(shí)間、工藝流程等，從而根據(jù)生產(chǎn)可行性與合理性提出對施工計(jì)劃的調(diào)整要求，進(jìn)行互動協(xié)作。三維圖樣的構(gòu)件可以作為模具設(shè)計(jì)的依據(jù)和檢驗(yàn)對照，同時(shí)預(yù)制構(gòu)件鋼筋骨架、套筒、預(yù)埋件等的三維表現(xiàn)，可以避免定位錯(cuò)誤。

現(xiàn)場裝配環(huán)節(jié)中，利用BIM進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)，編制施工計(jì)劃，構(gòu)件和其他部品進(jìn)場計(jì)劃，編制施工成本計(jì)算和施工預(yù)算。通過從云數(shù)據(jù)中心調(diào)取數(shù)據(jù)，將虛擬模型與真實(shí)現(xiàn)場環(huán)境做匹配校驗(yàn)，先檢驗(yàn)現(xiàn)場真實(shí)環(huán)境是否與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)一致，后調(diào)出正在空中吊著的那件裝配部件的虛擬體與真實(shí)環(huán)境匹配定位，檢查是否正確。

4 研究方案

以福建省福州市為例，福州市大力推動工業(yè)化住宅建筑全面發(fā)展，截至2019年，福州市已通過工業(yè)化建筑（設(shè)計(jì)階段）認(rèn)定的項(xiàng)目達(dá)到79個(gè)，項(xiàng)目共320萬平方米的，其中PC項(xiàng)目40個(gè)，占全省PC項(xiàng)目總數(shù)59.7%，為完成2018年福州市新開工建設(shè)裝配式建筑面積不少于 240 ㎡萬 的目標(biāo)打下良好基礎(chǔ)。已有福州數(shù)字中國會展中心、海峽青少年活動中心、福州濱海新城綜合醫(yī)院、福州市老年大學(xué)教學(xué)樓、前錦新苑等 40個(gè)項(xiàng)目開工，面積約 220萬平方米，占本市年度目標(biāo)91.7%，完成福建省任務(wù)總數(shù)36.7%。

以福州市中海萬錦花園II標(biāo)段項(xiàng)目為例，此工程位于福州市福州晉安區(qū)福馬路以南、福州電子職業(yè)中專學(xué)校北側(cè),總建筑面積90777.67 m2，其中地下室2層，9#樓為預(yù)制裝配式建筑，40層，層高2.95m,屋面高度119.95m (女兒墻高度121.45m，出屋面構(gòu)造高度125. 95m)，二層開始采用疊合梁、疊合樓板，豎向剪力墻采用現(xiàn)澆體系，支撐模板系統(tǒng)采用鋁合金模板。該樓棟所運(yùn)用的是“PC（指工廠化預(yù)制構(gòu)件）+鋁?！币惑w化施工體系，以可重復(fù)利用的鋁模代替?zhèn)鹘y(tǒng)木模，將預(yù)制梁、板在預(yù)制廠的進(jìn)行精準(zhǔn)的專業(yè)化批量生產(chǎn)，最后將預(yù)制的建筑物主要結(jié)構(gòu)像“搭積木”一樣拼裝實(shí)現(xiàn)快速施工。

中國人口結(jié)構(gòu)遷移，在人口紅利下降，環(huán)保要求提升與追求精益建造的大背景下，裝配式建筑應(yīng)運(yùn)而生。由于現(xiàn)場作業(yè)少了，各項(xiàng)情況都將得到有效改觀。該項(xiàng)目裝配式住宅樓的建造比傳統(tǒng)作業(yè)方式壓縮了 30%以上的用工量，50%以上建筑垃圾的排放，與40%以上現(xiàn)場輔助材料的投入。

目前福州市工業(yè)化住宅建筑發(fā)展依然存在如整體設(shè)計(jì)水平不高、產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)配合不緊密、專業(yè)施工工人少、缺乏有效監(jiān)督手段等問題。今后加強(qiáng)施工圖及拆分設(shè)計(jì)管理，深入推進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)化設(shè)計(jì)工作會成為工業(yè)化住宅發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，基于BIM思維的工業(yè)化住宅發(fā)展勢在必行。