BIM技術在裝配式建筑全壽命周期中的應用

閆斌 王宇 趙雨 陸躍東

摘?要：當前，隨著我國經濟的快速發(fā)展，科學技術不斷提升，BIM技術應用的領域和范圍越來越廣。而裝配式建筑構件以其低碳、環(huán)保、工業(yè)化批量生產、可持續(xù)發(fā)展等順應了時代要求，迎來了空前的發(fā)展時機。BIM技術作為數(shù)字化信息技術，與裝配式建筑技術進行結合，能夠更高效智能地完成建造任務，將我國建筑行業(yè)的發(fā)展推向新的高度。

關鍵詞：BIM技術;裝配式建筑;全生命周期

在科學技術逐步更新的過程當中，BIM技術漸漸產生，此項技術對促進我國建筑行業(yè)的發(fā)展有著關鍵性的意義?？茖W、合理地應用BIM技術，不僅能夠大大提高建筑工程的施工效率，加快建設進度，同時還能夠降低施工成本。因此，也就使其在建筑行業(yè)當越來越受到高度的重視。

一、BIM技術概述

（一）發(fā)展的歷史進程

從結構方式的角度來看，建筑行業(yè)的發(fā)展主要經歷了三個階段，在二十世紀八十年代之前，建筑結構的設計主要采用手工的方式進行計量，并繪制出板化施工圖，這樣不但效率較低，且精確性也相對較差。步入八十年代后，尤其從九十年代開始，越來越多的建筑設計開始使用計算機來完成，盡管通過使用CAD繪圖軟件，使得傳統(tǒng)的手作設計轉向了電信信息化，大大提高了設計的效率，但仍需要進行結構畫圖。而在應用了BIM技術之后，使得建筑物當中的每一個模塊和構件都極有可能實現(xiàn)成圖、聯(lián)動修改以及三維可視化預設與操作，在有效提升設計的效率與精準度。

（二）BIM技術定義

BIM實際上就是建筑的信息模型，其基于三維數(shù)字的相關技術，與建筑工程信息相結合形成了工程的數(shù)據模型。要想充分發(fā)揮出BIM技術的作用，就一定要具備較為完善的數(shù)字資源共享技術及相應的共享機制，同時將其作用于建筑的全壽命周期當中，包括建筑信息的全面匯總，從而更加充分的體現(xiàn)出整個工程以及與其相關的設施和模塊的功能特征。就現(xiàn)階段而言，BIM技術在建筑設計中的應用越來越廣泛，而且已漸漸涉足到了建筑施工與運維階段，在此項技術日益完善以及經濟效益越來越突出的形勢下，BIM技術也必然會在裝配式建筑的全壽命周期中發(fā)揮出更大優(yōu)勢。

二、裝配式建筑全壽命周期BIM技術的應用

（一）裝配式建筑設計階段BIM技術的應用

由于BIM模型包含了構件中的所有參數(shù)信息，如構件尺寸、生產單位、質量負責人、構建材質和性能等，項目設計單位、施工單位、構件生產單位等都使用相同的BIM模型，這樣就能避免各單位間信息不對稱或不一致而出現(xiàn)問題。裝配式建筑BIM模型是一個數(shù)字化的智能模型，任何一個單位對模型中的任何一個參數(shù)進行更改，相關聯(lián)的參數(shù)都會自動跟著調整，避免人工調整產生失誤或各單位因溝通不及時產生返工現(xiàn)象等。在裝配式建筑設計時需要對各類構件進行預埋和對各類孔洞進行預留，設計師們在共享的BIM模型上交流、設計或修改，通過BIM技術的碰撞檢查功能和篩選分析功能，在3D狀態(tài)下顯示不同專業(yè)設計上存在的沖突并進行修改調整。施工單位、建設單位、構建生產單位等利用BIM模型能夠實現(xiàn)一鍵出圖、一鍵出工程量、模擬施工等強大功能，根據各單位自身特點和項目定位等，對設計方案、施工組織方案、構配件供應方案等進行溝通、協(xié)調和優(yōu)化。BIM技術將項目可能出現(xiàn)的問題消滅在萌芽階段，最大限度地避免了設計錯誤造成的施工成本增加、資源浪費、工期耽誤。由于可以實現(xiàn)一鍵出圖和一鍵出工程量，這樣就大大提高了圖紙和工程量的準確性和效率。BIM技術是開放、共享的數(shù)字化、信息化技術，設計師們可以利用“云端”的族庫裝配式構件大數(shù)據信息，進行門、窗、設備等對比、篩選和預裝，豐富云端族庫裝配式構件并確定裝配式構件的標準形態(tài)和參數(shù)模數(shù)。族庫的建立，可以大大提高設計師們的設計效率及效果，拓展設計師們的設計思路，設計出更加美觀、宜居、生態(tài)、耐久的裝配式建筑。利用BIM技術精細化、數(shù)字化的特點，設計師能夠精確、直觀地計算出裝配式構件中預埋鐵件等的參數(shù)，避免裝配式預制構件施工中出現(xiàn)偏差而返工。

（二）裝配式建筑預制構件階段BIM技術的應用

利用無線射頻識別技術對裝配式預制構件進行識別、讀取管理。按照施工單位或采購合同的要求，為了保證裝配式構件的唯一、可靠性，對裝配式構件進行編碼，并將包含有裝配式構件全套信息的RFID芯片植入裝配式構件中，便于項目相關人員清楚地掌握裝配式構件的詳細信息，并根據實際需要將裝配式構件的使用情況上傳到BIM信息系統(tǒng)中，項目相關單位根據構件使用情況及時采取相應措施，避免等待材料等產生窩工現(xiàn)象。設計師將項目設計方案及裝配式構件信息上傳到信息庫中，便于構件生產商將裝配式構件信息（如，預埋鐵件、鋼筋、模數(shù)、材質等）輸入成加工參數(shù)進行生產。設計師和生產廠商通過BIM技術實現(xiàn)裝配式構件信息參數(shù)共享，從而實現(xiàn)設計信息與生產系統(tǒng)無縫對接，進而提高裝配式預制構件的生產效率和生產的智能化。另外，利用BIM技術的模擬仿真功能，在項目建造之前進行模擬施工，進而消除裝配式建筑項目建造過程中出現(xiàn)的問題。

（三）裝配式建筑采購階段BIM技術的應用

在裝配式構件運輸?shù)墓こ誊嚿现踩隦FID芯片，可以對運輸車輛進行跟蹤定位，掌握構件運輸?shù)奈恢眯畔ⅲ阌跇嫾{配安排。如根據裝配式構件的存儲位置、裝配式構件的大小、是否是特大構件等，合理規(guī)劃構件的運輸路線及運輸時間，降低運輸費用，實現(xiàn)裝配式構件的“零庫存”。裝配式建筑構件的施工方在接收材料時，可以直接電子讀取構件信息，系統(tǒng)自動進行對照分析，避免人工驗收的信息誤差，提高了驗收效率。

（四）裝配式建筑施工階段BIM技術的應用

充分利用BIM技術的施工仿真技術，在項目開工之前進行模擬施工，對不合理的施工方案進行調整、優(yōu)化和合理安排施工程序。例如，對于不同的裝配式構件的吊裝效果可能會有差異，根據構件吊裝效果的不同制定不同的吊裝方案，以期實效最佳的吊裝效果。在BIM技術的施工管理中增加時間和成本兩個因素，實現(xiàn)BIM施工5D管理，實時掌握項目的時間和費用，在保證施工質量的前提下，實現(xiàn)施工時間和施工成本的最佳組合，進一步優(yōu)化裝配式建筑構件的施工方案。而在裝配式構件安裝階段，施工員可以利用無線射頻技術自動調出構件信息，以便確認構件的安裝位置及安裝方式，提高預制裝配式構件的施工質量和管理水平。對影響工程施工安全的安全事件進行模擬，并有針對性地制訂相應的施工安全方案，減少或杜絕裝配式建筑構件施工過程中安全事件的發(fā)生，通過模擬仿真施工技術，對施工過程中優(yōu)化調整材料場地和加工場地，優(yōu)化調整施工現(xiàn)場道路及車輛行駛路線，避免構件的二次搬運，提高施工的自動化程度和機械施工效率，縮短施工時間。

三、結語

綜上所述，隨著社會經濟的迅猛發(fā)展，裝配式建筑越來越受到人們的廣泛關注。而要想真正提高裝配式建筑的施工效率和整體質量，就必須將BIM技術科學、合理地應用于裝配式建筑的全壽命周期中，并不斷改進BIM技術及其應用的方式，使其能夠在裝配式建筑全壽命周期中發(fā)揮出更大的作用。以此進一步推動我國建筑行業(yè)整體的發(fā)展。

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