基于BIM技術(shù)下的裝配式建筑智慧建造分析

閔瑞冬，張鴻瑞，孫鴻

（中國建筑第二工程局華南公司）

1 引言

裝配式建筑在我國發(fā)展時(shí)間尚短，會受到裝配技術(shù)、施工工藝等多方面因素的制約，但是隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展和進(jìn)步，裝配式建筑的優(yōu)勢越發(fā)凸顯，并且以其獨(dú)特的環(huán)保優(yōu)勢受到廣泛關(guān)注。BIM技術(shù)以其協(xié)調(diào)性和可視化等多方面特點(diǎn)，應(yīng)用于裝配式建筑智慧建造中有獨(dú)特的價(jià)值和意義，發(fā)展前景廣闊。

2 BIM技術(shù)概述

BIM（Building Information Modeling）譯為“建筑信息模型”，BIM技術(shù)為現(xiàn)代科技和信息技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代產(chǎn)物。在BIM技術(shù)應(yīng)用過程中，需要充分發(fā)揮仿真模擬的技術(shù)優(yōu)勢和特點(diǎn)，確保相關(guān)信息能夠及時(shí)獲取，根據(jù)已經(jīng)得到的信息建立信息模型。應(yīng)用BIM技術(shù)之后，除了傳統(tǒng)類型的三維信息以外，同樣也能涵蓋內(nèi)容更加多樣的非幾何類信息，例如，建筑中不同構(gòu)件的位置、質(zhì)量水平、建筑施工、建設(shè)周期與進(jìn)度等等。與此同時(shí)，BIM技術(shù)應(yīng)用過程中能夠體現(xiàn)出較強(qiáng)的仿真模型、構(gòu)件能力和水平，可以針對建筑模型進(jìn)行可計(jì)量測算和可視化應(yīng)用，并進(jìn)一步構(gòu)建全生命模型等等，在裝配式建筑領(lǐng)域能夠?qū)崿F(xiàn)更加便捷的應(yīng)用和設(shè)計(jì)、規(guī)劃，有效提升了我國裝配式建筑智慧制造的整體水平和管理效用[1]。

3 BIM技術(shù)的信息集成作用

裝配式建筑在施工建設(shè)過程中，生命周期較長，涉及的專業(yè)和領(lǐng)域較多，體系數(shù)據(jù)更加復(fù)雜，為了實(shí)現(xiàn)高水平的施工管理和施工設(shè)計(jì)，需要應(yīng)用BIM技術(shù)建設(shè)信息模型數(shù)據(jù)，因此，此類數(shù)據(jù)模型的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)越發(fā)重要。IFC軟件(Industry Foun‐dation Class)主要指的是通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)，可以對相關(guān)建筑類型數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、表示與交換的具體標(biāo)準(zhǔn)，能夠?yàn)榻ㄖこ痰氖┕そㄔO(shè)和設(shè)計(jì)等多層面的信息提供更加規(guī)范的定義和有效描述，確保不同軟件在進(jìn)行數(shù)據(jù)連通時(shí)能夠有效銜接，解決了以往數(shù)據(jù)傳輸或建筑數(shù)據(jù)無法兼容的弊端，更好地實(shí)現(xiàn)了新形勢和信息技術(shù)發(fā)展前景之下裝配式建筑智慧制造的目標(biāo)。

在我國傳統(tǒng)建筑行業(yè)領(lǐng)域中，逐漸實(shí)現(xiàn)了手繪設(shè)計(jì)、CAD設(shè)計(jì)到BIM技術(shù)應(yīng)用的巨大變革。在新形勢下，BIM技術(shù)能更加直觀準(zhǔn)確地體現(xiàn)建筑的基本信息，為建筑管理和全周期管理奠定良好的基礎(chǔ)。從建筑設(shè)計(jì)相關(guān)物資和施工材料采購、建筑施工細(xì)節(jié)、建筑運(yùn)行維護(hù)等多領(lǐng)域，夯實(shí)管理基礎(chǔ)。BIM技術(shù)優(yōu)勢模型主要在于能夠?qū)⑿畔⒛Ｐ瓦M(jìn)行數(shù)據(jù)化分析和集成，切實(shí)轉(zhuǎn)變了以往建筑領(lǐng)域的技術(shù)壁壘，能夠保障建筑設(shè)計(jì)單位、施工單位以及業(yè)主多方的有效溝通，實(shí)現(xiàn)信息集成。BIM技術(shù)在信息集成過程中需要搭建三大平臺和系統(tǒng)，分別是業(yè)主信息共享、設(shè)計(jì)模型以及數(shù)據(jù)庫平臺、施工方建筑信息管理與應(yīng)用系統(tǒng)，因此，在BIM技術(shù)應(yīng)用過程中，各類信息數(shù)據(jù)模型的集成平臺需要實(shí)現(xiàn)同步更新、同步提取、同步收集和同步應(yīng)用，著力提升BIM技術(shù)影響下裝配式建筑智慧制造的整體水平。

4 基于BIM技術(shù)下的裝配式建筑智慧建造分析

4.1 設(shè)計(jì)層面的優(yōu)化升級

在建筑行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程中，傳統(tǒng)的裝配式建筑設(shè)計(jì)需要有相關(guān)設(shè)計(jì)人員按照業(yè)主的需求繪制二維平面圖，并向其表達(dá)設(shè)計(jì)理念，進(jìn)行設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的勾畫。但是此類單一的二維平面圖結(jié)構(gòu)模式難以顯著體現(xiàn)裝配式建筑的實(shí)際設(shè)計(jì)價(jià)值和內(nèi)涵，容易在設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)信息錯(cuò)誤或存在偏差等問題，在最終的裝配式建筑施工過程中難以實(shí)現(xiàn)最好的效果，因此，應(yīng)用BIM技術(shù)能夠有效化解裝配式建筑的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式誤區(qū)和阻礙問題。

在裝配式建筑智慧建造的設(shè)計(jì)層面，需要以BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)層次的優(yōu)化和升級。首先，要合理進(jìn)行碰撞檢測，因?yàn)檠b配式建筑的施工和建設(shè)需要設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)層次，例如，水暖、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等等。應(yīng)用BIM技術(shù)可以針對裝配式建筑的施工場地水暖結(jié)構(gòu)等多方模型進(jìn)行有效碰撞檢測，特別是針對不同專業(yè)領(lǐng)域構(gòu)件和不同結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)軟硬或動態(tài)碰撞等多種形式，得出更有價(jià)值的碰撞檢測結(jié)果，有效實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)應(yīng)用之下裝配式建筑的設(shè)計(jì)優(yōu)化。這種模式能夠有效提升裝配式建筑設(shè)計(jì)建造的整體水平，提高設(shè)計(jì)方案的精準(zhǔn)度和嚴(yán)謹(jǐn)性。其次，要做好深化設(shè)計(jì)，結(jié)合新時(shí)期背景下裝配式建筑智慧建造的整體理念和相關(guān)要求，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)強(qiáng)化不同階段的有效銜接和關(guān)注，直接在設(shè)計(jì)中增加施工建設(shè)、裝配安裝等多個(gè)環(huán)節(jié)和階段的相關(guān)內(nèi)容預(yù)測，并廣泛應(yīng)用BIM技術(shù)的實(shí)際特點(diǎn)，全方位提高裝配式建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的工作效率與水平，優(yōu)化裝配式建筑構(gòu)件的生產(chǎn)環(huán)節(jié)和施工環(huán)節(jié)整體效果[2]。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，BIM技術(shù)對裝配式建筑的設(shè)計(jì)應(yīng)用有重要的價(jià)值及獨(dú)特優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在三維立體的輔助化設(shè)計(jì)，即能夠通過BIM技術(shù)和平臺的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對裝配式建筑內(nèi)部各類管線、設(shè)備孔洞，以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件等的有效聯(lián)系，并搭建一體化模型，實(shí)現(xiàn)對不同水平層級建筑信息數(shù)據(jù)的有效收集，著重強(qiáng)化設(shè)計(jì)層次的碰撞檢測和3D打印相關(guān)內(nèi)容，確保在BIM技術(shù)影響下，能夠有效開展模型和現(xiàn)澆預(yù)制的有機(jī)整合，避免后期施工裝配過程中發(fā)現(xiàn)碰撞問題或其他類型的風(fēng)險(xiǎn)隱患。

4.2 工程監(jiān)理層面的嚴(yán)格管控

開展裝配式建筑智慧建造時(shí)需要充分發(fā)揮工程監(jiān)理方的重要作用，不斷提升監(jiān)理水平和管控效能，提升裝配式建筑工程的整體效果和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。在我國裝配式建筑建造領(lǐng)域中，仍然受到傳統(tǒng)監(jiān)理和管理模式的影響，在工程監(jiān)理方面仍然存在較多問題，主要包括監(jiān)理信息資料過于繁雜、難以實(shí)現(xiàn)有效應(yīng)用；信息資料過于滯后、裝配構(gòu)件驗(yàn)收水平較差等。工程監(jiān)理領(lǐng)域出現(xiàn)的問題同樣也會導(dǎo)致裝配式建筑質(zhì)量安全和整體水平下降，更有甚者會在建筑投入使用的過程中引發(fā)質(zhì)量問題和安全事故。

因此，在裝配式建筑智慧建造中廣泛應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠切實(shí)實(shí)現(xiàn)工程監(jiān)理層面的嚴(yán)格管控，轉(zhuǎn)變以往傳統(tǒng)的監(jiān)理模式和弊端、問題，并不斷完善現(xiàn)有工程監(jiān)理控制系統(tǒng)平臺，實(shí)現(xiàn)信息的有機(jī)整合，強(qiáng)化多層次的高度參與。應(yīng)用BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更加全面的數(shù)據(jù)信息平臺，建立專業(yè)化數(shù)據(jù)庫，提升建筑監(jiān)理工作水平的精準(zhǔn)度。值得注意的是，在構(gòu)建裝配式建筑制造監(jiān)理平臺時(shí)，需要確保設(shè)計(jì)、施工、業(yè)主、監(jiān)理等相關(guān)方共同享有系統(tǒng)權(quán)限，實(shí)現(xiàn)動態(tài)管控和信息交互，提高裝配式建筑工程的整體效率與水平。

4.3 施工層面的周期進(jìn)度把握

裝配式建筑與傳統(tǒng)類型的建筑有顯著差異，主要體現(xiàn)為在裝配式建筑的施工過程中，需要各類預(yù)制構(gòu)件共同組成，正因如此，裝配式建筑在施工過程中需要嚴(yán)格規(guī)劃不同階段的施工計(jì)劃和施工內(nèi)容，有序開展施工工作。裝配式建筑的預(yù)制構(gòu)件大多體積較大，需要在施工現(xiàn)場進(jìn)行運(yùn)輸和吊裝，在此期間，需要保障裝配構(gòu)件能夠進(jìn)行有效安裝和固定，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)裝配式建筑的施工和建造。大多數(shù)情況下，裝配式建筑中會涉及很多施工單元，因此，裝配式建筑施工層面的周期進(jìn)度把握需要實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，強(qiáng)化對進(jìn)度的控制水平。

在施工過程中需要明確建筑預(yù)制構(gòu)件的具體到達(dá)時(shí)間、施工質(zhì)量總體水平與建筑標(biāo)準(zhǔn)是否一致、安裝過程是否實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)化安裝等等，在施工建設(shè)過程中受到人力、天氣、設(shè)備等多方因素的影響，對裝配式建筑的施工周期的把控極為關(guān)鍵。應(yīng)用BIM技術(shù)能夠有效實(shí)現(xiàn)周期進(jìn)度的控制并建立進(jìn)度模型，對不同的構(gòu)件開展仿真和實(shí)時(shí)跟蹤，通過相關(guān)高科技手段和方法，實(shí)現(xiàn)和提升裝配式建筑的進(jìn)度周期把控水平。在施工建設(shè)過程中，BIM技術(shù)建立的建筑模型能夠根據(jù)不同施工節(jié)點(diǎn)和施工內(nèi)容進(jìn)行演示，確保第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)建筑施工進(jìn)行中的相關(guān)誤差和安裝風(fēng)險(xiǎn)問題，提高建筑施工的安全性、穩(wěn)定性。

4.4 建筑層面的質(zhì)量控制與強(qiáng)化

裝配式建筑在進(jìn)行智慧建造時(shí)，需要對建筑施工中所應(yīng)用的構(gòu)件進(jìn)行預(yù)先制作，確保不同構(gòu)件的制作能夠同步展開，進(jìn)一步達(dá)到提高施工效率、減少施工時(shí)間和周期的目標(biāo)。如果在施工過程中，單一依靠建筑構(gòu)件的現(xiàn)澆施工，則會在一定程度上受到外界因素的影響，致使建筑質(zhì)量水平有所降低。但仍需注意的是，裝配式建筑構(gòu)件預(yù)制完成之后，仍然需要進(jìn)行運(yùn)輸和安裝，期間存在較多風(fēng)險(xiǎn)隱患問題，容易造成預(yù)制構(gòu)件出現(xiàn)瑕疵或損壞，影響裝配式建筑的整體安裝效果。因此，需要不斷提升裝配式建筑的施工質(zhì)量與水平，確保相關(guān)施工人員始終堅(jiān)持規(guī)范操作，按照施工標(biāo)準(zhǔn)有序開展施工建設(shè)，提高裝配式建筑的建造質(zhì)量水平。

應(yīng)用BIM技術(shù)可以切實(shí)搭建質(zhì)量管控模型，針對不同環(huán)節(jié)所要應(yīng)用的建筑預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝等多個(gè)環(huán)節(jié)的嚴(yán)格管控，實(shí)現(xiàn)可視化控制和信息化控制。在進(jìn)行構(gòu)件預(yù)制澆筑時(shí)，可以直接導(dǎo)入RFID芯片，明確構(gòu)件的基本尺寸、結(jié)構(gòu)等相關(guān)信息；當(dāng)構(gòu)件到達(dá)現(xiàn)場之后，施工人員只需要針對RFID芯片進(jìn)行識別，就可以明確該構(gòu)件的具體安裝位置，提高建筑施工的完整性和整體效率，切實(shí)實(shí)現(xiàn)裝配式建筑智慧制造的整體效果。

5 結(jié)語

總而言之，隨著我國城鎮(zhèn)化水平的提升和加快，各類裝配式建筑迅速發(fā)展，裝配式建筑的需求越發(fā)增加。為了進(jìn)一步提升裝配式建筑的智慧建造水平，需要廣泛應(yīng)用BIM技術(shù)。文章從BIM技術(shù)概述入手，分析了BIM技術(shù)的信息集成作用，并針對裝配式建筑智慧建造的相關(guān)流程，從設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工和質(zhì)量控制四個(gè)方面探索BIM技術(shù)的應(yīng)用，希望本文的研究能夠進(jìn)一步促進(jìn)我國裝配式建筑智慧建造的發(fā)展。