BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用

韓冰

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司華東公司）

1 引言

建筑業(yè)一直都是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展極為重要的組成部分，它對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)有極強(qiáng)的拉動(dòng)作用。在國(guó)家將生態(tài)文明建設(shè)和綠色可持續(xù)發(fā)展作為城市建設(shè)的新戰(zhàn)略要求的背景下，我們要在重視建筑業(yè)發(fā)展速度的同時(shí)，認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)建筑業(yè)存在的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)問(wèn)題，針對(duì)這些問(wèn)題，進(jìn)行升級(jí)轉(zhuǎn)型，以適應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展和要求。

目前，現(xiàn)有建筑工程主體結(jié)構(gòu)大部分采用的是混凝土現(xiàn)澆施工方式，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、抗震等級(jí)高，使用范圍廣泛。但是，這種結(jié)構(gòu)在施工時(shí)有無(wú)法避免的缺陷——工程質(zhì)量和工程周期都會(huì)受現(xiàn)場(chǎng)因素影響，管理者無(wú)法完全把控。那么，如何通過(guò)信息化技術(shù)改進(jìn)現(xiàn)有的生產(chǎn)方式，完成建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)顯得尤為重要。裝配式建筑作為新一代現(xiàn)代化的建筑建造方式，能夠效解決這一難題[1]。

裝配式建筑引入了構(gòu)件的概念，通過(guò)工廠統(tǒng)一生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)件，在施工現(xiàn)場(chǎng)方便機(jī)械化的標(biāo)準(zhǔn)施工，杜絕了現(xiàn)場(chǎng)加工的不確定性。這樣在施工階段就能節(jié)約材料，縮短工期，污染和噪音也能得到有效控制。再加上BIM技術(shù)的使用，信息化模型能夠更好地處理標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)模塊?；跇?gòu)件的裝配式建筑對(duì)BIM技術(shù)有著天然的兼容性，兩者結(jié)合可以更容易達(dá)成建筑全生命周期的信息化管理。

2 BIM技術(shù)的概念和特點(diǎn)

2.1 BIM技術(shù)的概念

BIM技術(shù)替代傳統(tǒng)的平面圖紙，使用三維模型體現(xiàn)工程項(xiàng)目的全過(guò)程，在BIM設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)和參數(shù)可以同模型實(shí)時(shí)更新，這樣就避免了因?yàn)榻涣魇д`和延遲造成的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。

BIM技術(shù)的概念可以用三點(diǎn)來(lái)概括：

①BIM技術(shù)使用的三維信息模型以數(shù)字化方式整合工程中所有的數(shù)據(jù)；

②BIM屬于信息摘要機(jī)構(gòu)，是工程建設(shè)各階段參與組織之間合作的重要平臺(tái)，用于提取信息，實(shí)現(xiàn)BIM平臺(tái)上信息的實(shí)時(shí)傳輸；

③建筑工程的各參建單位可以實(shí)時(shí)修改和更新各專業(yè)三維信息模型的數(shù)據(jù)，加強(qiáng)不同部門、不同專業(yè)的工作人員的協(xié)同工作效率[2]。

2.2 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

BIM技術(shù)具有可視化、可模擬、可追溯數(shù)據(jù)源頭等特點(diǎn)。傳統(tǒng)的基于CAD的設(shè)計(jì)模式需要大量設(shè)計(jì)人員多次修改才能完成，交付的圖紙沒有過(guò)程數(shù)據(jù)，空間信息也難以表達(dá)，構(gòu)件參數(shù)等數(shù)據(jù)更是缺乏。BIM技術(shù)的特點(diǎn)能夠很好地解決這些問(wèn)題，并且還能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成、設(shè)計(jì)過(guò)程的追溯、協(xié)同工作等內(nèi)容。

3 我國(guó)裝配式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國(guó)裝配式建筑還處在發(fā)展階段，在推廣應(yīng)用的過(guò)程中遇到很多問(wèn)題。比如，缺乏對(duì)應(yīng)的技術(shù)規(guī)范、配套產(chǎn)業(yè)鏈不成熟、相關(guān)管理機(jī)制不完善等。但是，裝配式建筑是未來(lái)綠色建筑的發(fā)展方向，在BIM等數(shù)字技術(shù)手段的支持下，隨著各方面配套的不斷成熟和完善，其應(yīng)用前景令人期待。

區(qū)別于傳統(tǒng)建筑模式，裝配式建筑對(duì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及過(guò)程管理的要求更為嚴(yán)格。

裝配式建筑的構(gòu)件都需要根據(jù)統(tǒng)一的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在預(yù)制工廠進(jìn)行大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)?，F(xiàn)階段，我國(guó)在這方面還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的缺失使構(gòu)件的設(shè)計(jì)和施工階段的審批、驗(yàn)收混亂，再加上能滿足生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)制工廠不足，設(shè)備精度和構(gòu)件生產(chǎn)的要求不符合，批量生產(chǎn)難度大，導(dǎo)致工程項(xiàng)目的效率極低[3]。

裝配式建筑需要全生命周期的管理，這就要求對(duì)其中每一個(gè)階段的管理都不能放松。目前，大部分項(xiàng)目還是使用傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)施工，并不符合裝配式建筑安裝管理的要求。同時(shí)，由于甲方和施工單位對(duì)裝配式建筑的工業(yè)化生產(chǎn)、安裝、建造模式重視程度不夠，在實(shí)際工程項(xiàng)目中沒有組建相應(yīng)的管理部門，因此，在施工中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)與管理脫節(jié)，甚至監(jiān)管不到位的現(xiàn)象。

4 BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用

裝配式建筑是建筑業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型的必經(jīng)之路。BIM技術(shù)能夠?yàn)檠b配式建筑工程的數(shù)字化管理提供平臺(tái)，使更多技術(shù)人員開始探索BIM技術(shù)如何在裝配式建筑建造中發(fā)揮作用。

4.1 生產(chǎn)階段

在裝配式建筑構(gòu)件的生產(chǎn)中，傳統(tǒng)方式是按照二維CAD圖紙來(lái)進(jìn)行加工生產(chǎn)。因?yàn)槠矫鎴D紙承載的信息受限，技術(shù)人員讀圖時(shí)容易誤解設(shè)計(jì)意圖。

而BIM模型中的數(shù)字化信息流轉(zhuǎn)在整個(gè)生命周期中，通過(guò)BIM模型可以將裝配式建筑所需的構(gòu)件詳細(xì)數(shù)據(jù)發(fā)送給預(yù)制工廠，數(shù)據(jù)包括完整的三維模型和參數(shù)數(shù)據(jù)。同時(shí)引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)件生產(chǎn)階段和運(yùn)輸階段的跟蹤，便于施工單位精準(zhǔn)安排施工進(jìn)度計(jì)劃。

應(yīng)用BIM技術(shù)建立構(gòu)件的三維模型時(shí)，要給出對(duì)應(yīng)的參數(shù)和材料，并不斷反復(fù)驗(yàn)證，保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)和真實(shí)[4]。

構(gòu)件生產(chǎn)需要根據(jù)項(xiàng)目的整體施工進(jìn)度進(jìn)行運(yùn)輸安排，管理人員需要查詢、定位運(yùn)輸中的構(gòu)件，了解構(gòu)件的具體信息。預(yù)制構(gòu)件進(jìn)入工地現(xiàn)場(chǎng)，在卸載之前，質(zhì)量部門要按照編號(hào)和批次，將相關(guān)信息傳輸至BIM模型中，并進(jìn)行存儲(chǔ)和處理，通過(guò)對(duì)RFID標(biāo)簽的掃描，提取相關(guān)信息。

4.2 施工階段

在裝配式建筑的施工管理中，BIM技術(shù)可以對(duì)預(yù)制構(gòu)件的進(jìn)度、質(zhì)量和成本進(jìn)行管理。

4.2.1 施工準(zhǔn)備階段

1）深化設(shè)計(jì)

深化設(shè)計(jì)是裝配式建筑施工過(guò)程中的重要一環(huán)。只有通過(guò)深化設(shè)計(jì)，讓工程項(xiàng)目的各參與方都能得到精準(zhǔn)的圖紙數(shù)據(jù)信息，才能有效減少鋼筋和構(gòu)件的錯(cuò)誤埋放問(wèn)題。

2）模擬施工方案

深化設(shè)計(jì)方案完成后，還需要通過(guò)BIM模型對(duì)施工方案進(jìn)行不斷的驗(yàn)證、更正、優(yōu)化，最終比選出最優(yōu)方案，交付給施工單位。這樣做，可以提前模擬出施工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生的問(wèn)題，通過(guò)模型的預(yù)警，進(jìn)行解決，確保施工的順利進(jìn)行。

4.2.2 構(gòu)件管理階段

1）精確獲取生產(chǎn)信息

通過(guò)BIM技術(shù)進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的三維設(shè)計(jì)，并生成詳細(xì)的構(gòu)件參數(shù)，使管理人員可以在模型中隨時(shí)查找構(gòu)件的相關(guān)信息。

2）模具數(shù)字化設(shè)計(jì)

裝配式建筑構(gòu)件是由模具設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出模具后，才可以組織規(guī)?；a(chǎn)。根據(jù)建立好的裝配式構(gòu)件模型來(lái)進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)，能夠盡可能確保構(gòu)件模具制作的精細(xì)度。

4.2.3 現(xiàn)場(chǎng)裝配階段

1）質(zhì)量驗(yàn)收

預(yù)制構(gòu)件在出廠時(shí)會(huì)經(jīng)過(guò)第一道質(zhì)量檢驗(yàn)，在施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，由于模型的參數(shù)隨時(shí)在變，所以還會(huì)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行第二次質(zhì)量檢驗(yàn)，主要是通過(guò)對(duì)構(gòu)件的RFID標(biāo)簽進(jìn)行掃描，以獲取構(gòu)件的相關(guān)質(zhì)量管理信息。

2）裝配過(guò)程質(zhì)量控制

裝配過(guò)程的質(zhì)量直接影響著裝配式建筑結(jié)構(gòu)的整體性。在裝配預(yù)制構(gòu)件時(shí)，施工人員可以通過(guò)手持終端掃描構(gòu)件上的RFID標(biāo)簽，獲取關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)裝配的具體操作流程以及裝配質(zhì)量控制要點(diǎn)，并借助GPS對(duì)構(gòu)件進(jìn)行定位，以此來(lái)判斷裝配是否到位。

4.2.4 運(yùn)營(yíng)階段

對(duì)預(yù)制構(gòu)件裝配式建筑信息數(shù)據(jù)的管理是運(yùn)營(yíng)管理的重點(diǎn)。與傳統(tǒng)手寫記錄進(jìn)行管理的方式相比，使用BIM技術(shù)可以大大提高工作效率。BIM模型儲(chǔ)存著關(guān)于項(xiàng)目從起始到結(jié)束的全部信息，可以隨時(shí)監(jiān)控和查閱，方便管理人員了解工程現(xiàn)狀和設(shè)備運(yùn)行狀況。

1）設(shè)備信息化管理

對(duì)設(shè)備進(jìn)行信息化管理，盡量延長(zhǎng)設(shè)備的使用周期，在裝配式建筑的運(yùn)營(yíng)管理中，管理人員可以將設(shè)備的型號(hào)、參數(shù)、安裝時(shí)間、檢修記錄等信息錄入BIM模型中；如果設(shè)備出現(xiàn)故障，維修人員可以掃描標(biāo)簽，獲得設(shè)備的詳細(xì)信息。借助BIM技術(shù)，維修人員可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行快速維護(hù)，并可以在系統(tǒng)中查找配件的相關(guān)信息，便于維修工作的進(jìn)一步開展。

2）空間信息化管理

BIM技術(shù)是現(xiàn)實(shí)和虛擬結(jié)合的技術(shù)，可以通過(guò)模型中對(duì)空間區(qū)域的劃分，觀察空間的使用情況。

3）應(yīng)急信息化管理與決策

在現(xiàn)代化的建筑中，消防應(yīng)急設(shè)備的智能化程度非常高，但是對(duì)這些設(shè)備的管理才是關(guān)鍵。將BIM技術(shù)應(yīng)用到裝配式建筑中，遇到突發(fā)情況時(shí)，BIM系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)將位置信息傳送給救援人員，確保在最短時(shí)間解救被困傷員。

5 結(jié)語(yǔ)

由此可見，基于BIM技術(shù)的裝配式建筑深化設(shè)計(jì)可以有效提高工作效率，精細(xì)化的管理對(duì)建筑整體質(zhì)量的提升也有著積極作用。無(wú)論是建筑全生命周期的哪個(gè)階段，都需要信息化和數(shù)字化技術(shù)提升建筑方案的可行性，在三維模型中，不斷優(yōu)化方案，最終確保建筑工程項(xiàng)目的成功交付。