BIM＋裝配式建筑在應(yīng)急工程建設(shè)項(xiàng)目中的應(yīng)用研究
——以武漢火神山醫(yī)院項(xiàng)目為例

劉光忱，朱 甜，藺騰飛（沈陽建筑大學(xué)管理學(xué)院， 遼寧 沈陽 110168）

0 引 言

2020 年初，武漢暴發(fā)新冠肺炎疫情。2020 年 1 月 23日，武漢市政府決定參照北京“小湯山”模式建設(shè)武漢火神山醫(yī)院。這是一個(gè)與時(shí)間賽跑的重要建設(shè)項(xiàng)目。該項(xiàng)目應(yīng)用 BIM＋裝配式建筑模式，不僅縮短了工期，保證了施工質(zhì)量，減少了環(huán)境破壞，還充分體現(xiàn)了 BIM＋裝配式建筑模式的優(yōu)勢(shì)。

武漢火神山醫(yī)院位于湖北省武漢市蔡甸區(qū)知音大道武漢市職工療養(yǎng)院內(nèi)。醫(yī)院占地面積約 50 000 m2，總建筑面積 33 940 m2，設(shè)置床位 1 000 個(gè)，用于集中收治新冠肺炎患者。該院主要設(shè)有重癥監(jiān)護(hù)病區(qū)、接診室、醫(yī)技部、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房、供應(yīng)庫房、垃圾暫存間和救護(hù)車消洗間等區(qū)域。項(xiàng)目整體參照戰(zhàn)地醫(yī)院形式，全部采用裝配式集裝箱式箱體活動(dòng)板房設(shè)計(jì)建造，并結(jié)合 BIM 技術(shù)進(jìn)行數(shù)字化運(yùn)維，兩者相互配合，在較短時(shí)間內(nèi)完工并交付武漢火神山醫(yī)院項(xiàng)目。

本文針對(duì) BIM＋裝配式建筑在應(yīng)急工程建設(shè)工程項(xiàng)目中的應(yīng)用展開研究，以期在日后實(shí)踐中得到進(jìn)一步完善。

1 應(yīng)急工程建設(shè)項(xiàng)目的特點(diǎn)

（1）建設(shè)速度快，工期控制嚴(yán)。應(yīng)急工程建設(shè)項(xiàng)目是由國家領(lǐng)導(dǎo)和決策的“一級(jí)響應(yīng)、戰(zhàn)時(shí)狀態(tài)”的臨時(shí)建設(shè)項(xiàng)目，需要國家內(nèi)部和外部各種資源的相互配合，以符合建筑標(biāo)準(zhǔn)為前提，短時(shí)間內(nèi)保質(zhì)保量地完成建筑成品，為應(yīng)急防護(hù)提供可靠的物質(zhì)保障。在一般的傳統(tǒng)項(xiàng)目中，我們需要通過精密設(shè)計(jì)和精細(xì)施工來交付建筑成品，但在應(yīng)急工程建設(shè)項(xiàng)目中，為保證工期而在施工上往往無法達(dá)到設(shè)計(jì)的精細(xì)度。這就需要我們以更加先進(jìn)的建設(shè)方式來適應(yīng)這一特殊情形，保證項(xiàng)目建設(shè)的正常運(yùn)作。

（2）多專業(yè)協(xié)同配合要求高。應(yīng)急工程建設(shè)項(xiàng)目一般把對(duì)建設(shè)速度的要求擺在首要位置，在時(shí)間緊、任務(wù)重的背景下，需要一種能同時(shí)滿足高效性、經(jīng)濟(jì)性、節(jié)約性的建筑結(jié)構(gòu)形式，并且滿足特殊的防護(hù)功能要求。這就需要相關(guān)設(shè)計(jì)-施工-運(yùn)維全壽命周期階段的工作人員集成管理，在資源配置合理的要求下開展多專業(yè)交叉作業(yè)，統(tǒng)籌各專業(yè)的施工隊(duì)伍，保證施工中的每個(gè)環(huán)節(jié)都有序進(jìn)行，確保施工進(jìn)度的順利推進(jìn)。

2 BIM＋裝配式建筑簡介

2.1 BIM 技術(shù)

BIM 技術(shù)是應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維于一體的數(shù)據(jù)化工具。由該工具構(gòu)建的參數(shù)模型，幫助工程技術(shù)人員能夠迅敏、準(zhǔn)確地對(duì)各種建筑信息數(shù)據(jù)做出判斷，在為各參建方提供協(xié)同管理平臺(tái)的過程中，在方案優(yōu)化、成本控制、進(jìn)度調(diào)控和項(xiàng)目管理等的具體實(shí)施中，起到了舉足輕重的作用。近些年來，得益于信息技術(shù)的發(fā)展，我國推出了大力推動(dòng) BIM 技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)政策，通過構(gòu)建“云平臺(tái)”，掌握項(xiàng)目從策劃、施工、交驗(yàn)到竣工階段產(chǎn)生的所有動(dòng)態(tài)資料；同時(shí)結(jié)合 BIM 技術(shù)，進(jìn)行綜合檢查，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑全過程的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和智能化設(shè)計(jì)，為在極短時(shí)間內(nèi)各專業(yè)相互交叉作業(yè)管理提供便利。

2.2 裝配式建筑

裝配式建筑是一種安全高效、綠色環(huán)保、低碳節(jié)能型建筑。裝配式建筑構(gòu)件在車間生產(chǎn)過程中有固定的模具且依據(jù)統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保障了產(chǎn)品的精度，使產(chǎn)品更加標(biāo)準(zhǔn)化。通過從工廠運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配施工，降低了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的工作量，提高了工作效率，加快了施工進(jìn)度，保證了工程質(zhì)量，減少了工程成本。如今，裝配式建筑正在發(fā)揮其巨大的潛力，也越來越受到人們的青睞。

3 BIM＋裝配式建筑的應(yīng)用過程

3.1 設(shè)計(jì)階段

3.1.1 應(yīng)用 BIM 技術(shù)進(jìn)行三維建模

新冠肺炎疫情暴發(fā)后，武漢市政府下發(fā)指令進(jìn)行武漢火神山醫(yī)院的建設(shè)。中信建筑設(shè)計(jì)研究總院在第一時(shí)間與施工單位進(jìn)行探討，確定采用裝配式建筑模式，并借助信息化工具—BIM 技術(shù)，根據(jù)裝配式建筑的規(guī)范要求，運(yùn)用 Revit 軟件對(duì)建筑結(jié)構(gòu)類型、尺寸和材質(zhì)等單個(gè)建筑構(gòu)件元素的參數(shù)，進(jìn)行設(shè)計(jì)和三維建模。其間，各種構(gòu)件的參數(shù)不斷被確定和修改，并在軟件中相互關(guān)聯(lián)；所有專業(yè)平面、立體和剖面的二維 CAD 圖紙通過 Revit 軟件被轉(zhuǎn)化為三維動(dòng)態(tài)模型；各參建單位根據(jù)建造模型就如何縮短工期、保證質(zhì)量、確保安全等問題進(jìn)行探討并達(dá)成共識(shí)。武漢火神山醫(yī)院依據(jù)傳染病醫(yī)院建造的相關(guān)規(guī)范，需要增添一些特殊的建筑功能。這勢(shì)必要求在設(shè)計(jì)過程中將不同專業(yè)的圖紙放置在同一個(gè) BIM 模型中進(jìn)行互相關(guān)聯(lián)，通過Navisworks 的實(shí)時(shí)互動(dòng)進(jìn)行綜合檢查，以優(yōu)化設(shè)計(jì)圖紙，降低設(shè)計(jì)階段的出錯(cuò)概率。最后借助 YJK-AMCS 軟件的模塊功能來提高裝配式建筑的建模速率，從根本上避免了不同專業(yè)圖紙出現(xiàn)差異的現(xiàn)象，為施工建設(shè)提供了基礎(chǔ)性的技術(shù)保障。

3.1.2 應(yīng)用 BIM 技術(shù)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)

BIM 技術(shù)是一種建筑信息技術(shù)，使不同專業(yè)、不同地區(qū)的人員都能通過網(wǎng)絡(luò)參與 “云平臺(tái)”的構(gòu)建，在同一個(gè) BIM 上進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)中各種信息的共享和協(xié)調(diào)管控，保證設(shè)計(jì)工作的協(xié)調(diào)推進(jìn)。在武漢火神山醫(yī)院項(xiàng)目建設(shè)過程中，BIM 的創(chuàng)建者通過網(wǎng)絡(luò)“云平臺(tái)”與團(tuán)隊(duì)成員和來自全國各地的優(yōu)秀設(shè)計(jì)師共同奮戰(zhàn)，運(yùn)用建筑物參數(shù)化共享的數(shù)字模型信息，花費(fèi) 3 天時(shí)間共同完成了建模設(shè)計(jì)工作；各方設(shè)計(jì)人員運(yùn)用共享的建筑參數(shù)對(duì)建筑物進(jìn)行模擬化、可視化的碰撞檢查，實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)和管理。應(yīng)用 BIM 技術(shù)開展協(xié)同設(shè)計(jì)工作，優(yōu)化了設(shè)計(jì)圖紙，減少了設(shè)計(jì)中的出錯(cuò)次數(shù)，確保了設(shè)計(jì)工作的順利進(jìn)行。

3.2 施工階段

3.2.1 應(yīng)用 BIM 技術(shù)進(jìn)行技術(shù)交底

BIM 技術(shù)的參數(shù)化設(shè)計(jì)和可視化交底充分體現(xiàn)了 BIM＋裝配式建筑的創(chuàng)新所在。在武漢火神山醫(yī)院施工前，中建三局運(yùn)用 BIM 模型進(jìn)行三維方案技術(shù)交底。例如：向生產(chǎn)作業(yè)人員展示三維模型，應(yīng)用 BIM 技術(shù)對(duì)施工工序進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬和碰撞檢查，并直觀地展示了動(dòng)態(tài)主體結(jié)構(gòu)縱/橫向施工、集裝箱式箱體活動(dòng)板房構(gòu)件尺寸大小及關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)；運(yùn)用三維圖詳細(xì)記錄每個(gè)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)，然后進(jìn)行三維渲染；運(yùn)用三維立體打印技術(shù)直接將 BIM 模型打印成實(shí)體構(gòu)件，并進(jìn)行實(shí)物模型展示。其呈現(xiàn)方式直觀，不存在理解障礙和誤差，讓加工人員和現(xiàn)場(chǎng)安裝工人了解施工工序并按圖施工，以確保加工和安裝的質(zhì)量。BIM 模型的技術(shù)交底，不僅充分體現(xiàn)了交底內(nèi)容的直觀性和準(zhǔn)確度，而且便于施工組準(zhǔn)確理解設(shè)計(jì)方案和施工方案，極大地提高了工作效率，確保了施工進(jìn)度的有條不紊。

3.2.2 應(yīng)用 BIM 技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)協(xié)同管理

BIM 技術(shù)應(yīng)用到裝配式建筑中的做法，為裝配式建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)開辟了一條新的出路。BIM＋裝配式建筑采用成熟的拼裝式工業(yè)化成品，在很大程度上減少了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的工作量，將效率發(fā)揮到最大。武漢火神山醫(yī)院項(xiàng)目建設(shè)期間，中建三局應(yīng)用 BIM 技術(shù)進(jìn)行智能化管控，在模塊化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過“云平臺(tái)”將各部件的工程信息從模型中調(diào)出，提供相對(duì)應(yīng)的技術(shù)規(guī)范、加工圖和構(gòu)件詳圖，由工廠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、工業(yè)化生產(chǎn)，使工程成品的質(zhì)量得到了嚴(yán)格控制。在施工現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)用 BIM 技術(shù)提前進(jìn)行場(chǎng)地布置，按照醫(yī)院建設(shè)的特點(diǎn)，對(duì)采光、管線布置和能耗分析等進(jìn)行優(yōu)化模擬，確定最優(yōu)建筑方案和施工方案。在運(yùn)輸過程中，制訂嚴(yán)格的運(yùn)輸方案，確保各構(gòu)件按時(shí)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)。在安裝過程中，采用構(gòu)件編碼的方式，以便安裝人員可以根據(jù)編碼快速確定構(gòu)件的位置并盡快完成拼裝工序，實(shí)現(xiàn)在外部拼接過后進(jìn)行整體吊裝，將現(xiàn)場(chǎng)施工和整體吊裝穿插進(jìn)行，以加快施工進(jìn)度。

3.3 運(yùn)維階段

3.3.1 應(yīng)用 BIM 技術(shù)進(jìn)行構(gòu)件信息追溯管理

BIM＋裝配式建筑的應(yīng)用，推動(dòng)了武漢火神山醫(yī)院的快速建設(shè)。在建設(shè)過程中，為了確保構(gòu)件數(shù)據(jù)信息的共享，保證各參建方協(xié)同管理，最終生成管理數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表，提高了建設(shè)項(xiàng)的準(zhǔn)確性；對(duì)構(gòu)件自動(dòng)生成獨(dú)有的二維碼，編碼與構(gòu)件一一對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和裝配的 BIM 信息錄入、操作、存檔及構(gòu)件跟蹤分析的數(shù)字化管理。工作人員通過掃描二維碼，可實(shí)時(shí)更新構(gòu)件狀態(tài)、實(shí)時(shí)對(duì)所有構(gòu)件進(jìn)行追蹤查詢、實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)信息，統(tǒng)計(jì)各階段完工工程量，并且進(jìn)行信息共享，以便工作人員發(fā)現(xiàn)問題后及時(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)，防止造成嚴(yán)重的安全事故。

3.3.2 應(yīng)用 BIM 技術(shù)進(jìn)行工程信息化管理

BIM＋裝配式建筑是一種項(xiàng)目精細(xì)化的模式。在建設(shè)過程中，BIM＋裝配式建筑的智能化管控優(yōu)勢(shì)得到了充分發(fā)揮，使項(xiàng)目的全壽命周期都處于數(shù)字化管控之中。通過構(gòu)建的 BIM 數(shù)據(jù)庫，將各參建單位、建筑材料、建筑機(jī)械、建筑工期和建筑成本等信息納入建筑信息模型中，同時(shí)運(yùn)用 BIM 4D 和 BIM 5D 的模型進(jìn)行集成管理。從初步設(shè)計(jì)、方案比選、材料需求計(jì)劃、工程量、成本估算和工程檔案資料智慧化管理到項(xiàng)目交付竣工，都實(shí)行數(shù)字化運(yùn)維，提高了 BIM 數(shù)據(jù)庫目的管理效率和協(xié)作效率。

4 加快發(fā)展 BIM＋裝配式建筑的對(duì)策和建議

4.1 建立完善的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系

BIM＋裝配式建筑是武漢火神山醫(yī)院應(yīng)急工程建設(shè)項(xiàng)目的核心，不僅發(fā)揮了其固有的建造優(yōu)勢(shì)、提高了工作效率、加快了施工進(jìn)度、保證了工程質(zhì)量，還體現(xiàn)了 BIM 信息化技術(shù)在項(xiàng)目建設(shè)全過程階段的顯著效果。項(xiàng)目組構(gòu)建“云平臺(tái)”，使得各參建單位能夠掌握項(xiàng)目從策劃到交驗(yàn)、竣工和管理各階段產(chǎn)生的所有動(dòng)態(tài)資料，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目協(xié)同管理，實(shí)現(xiàn)全壽命周期內(nèi)的良性發(fā)展。據(jù)相關(guān)資料顯示，與國際建筑業(yè)信息化率 0.3% 的平均水平相比，我國建筑業(yè)信息化率僅約為 0.03%，差距十分明顯。這說明我國建筑業(yè)信息化步伐發(fā)展緩慢，亟待進(jìn)一步提升。

針對(duì)信息化率較低這一現(xiàn)象，當(dāng)前最重要的任務(wù)是加緊出臺(tái)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并盡早建立建筑業(yè)信息化數(shù)據(jù)庫。因此，有關(guān)部門應(yīng)加大力度積極制訂相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和要求，進(jìn)一步完善相關(guān)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)范，制訂和實(shí)施統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集、傳輸和存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)和規(guī)范相關(guān)應(yīng)用平臺(tái)的建設(shè)，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供基礎(chǔ)的平臺(tái)支撐。同時(shí)，積極探索 BIM 技術(shù)與地理信息集成技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等的集成應(yīng)用管理，推動(dòng)裝配式建筑的高質(zhì)量發(fā)展。

4.2 完善裝配式建筑的全產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)

BIM＋裝配式建筑進(jìn)一步推動(dòng)了裝配式建筑在全國各地的迅猛發(fā)展，并從政府投資項(xiàng)目逐步延伸至民用項(xiàng)目。從現(xiàn)階段來看，裝配式建筑行業(yè)的發(fā)展一直以政策驅(qū)動(dòng)為主，社會(huì)參與程度較低，專業(yè)化分工尚未形成，僅局限于裝配式工廠的生產(chǎn)和制造，缺乏配套資源和配套產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展。導(dǎo)致設(shè)計(jì)單位、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)商、施工企業(yè)、房地產(chǎn)開發(fā)商、材料供應(yīng)商和裝飾裝修公司等多個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈主體之間產(chǎn)生斷層，信息共享和主體協(xié)同管理作業(yè)程度較低，裝配式建筑全壽命周期內(nèi)生產(chǎn)效率和質(zhì)量的提高嚴(yán)重受阻，從而不利于全行業(yè)生產(chǎn)力的提升。

為了更好地促進(jìn)裝配式建筑的良性發(fā)展，需完善裝配式建筑全產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)。制訂裝配式建筑全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展規(guī)劃，打造集裝配式建筑設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、安裝、裝修裝飾、材料供應(yīng)、產(chǎn)品銷售和運(yùn)營管理等于一體的相關(guān)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的全產(chǎn)業(yè)鏈。實(shí)現(xiàn)企業(yè)集聚、產(chǎn)業(yè)集群、技術(shù)集成，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈上、中、下游之間的一體化發(fā)展，形成資源集聚效應(yīng)和協(xié)同溢出效應(yīng)，最大程度地取得全產(chǎn)業(yè)鏈的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

4.3 加大 BIM 人才培養(yǎng)力度

BIM＋裝配式建筑助推了武漢火神山醫(yī)院快速建設(shè)，讓更多人認(rèn)識(shí)到 BIM＋裝配式建筑的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。這幾年來，國家加大力度推進(jìn) BIM 技術(shù)的發(fā)展規(guī)劃，也培養(yǎng)出了一批專業(yè)人才，但這一切相對(duì)于巨大的市場(chǎng)需求而言還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。與此同時(shí)，當(dāng)前 BIM 從業(yè)人員僅掌握了 BIM 理念和應(yīng)用工具，缺少相應(yīng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，無法制訂出符合企業(yè)實(shí)際需求的 BIM 應(yīng)用規(guī)劃和方案。這對(duì) BIM＋裝配式建筑的快速發(fā)展具有一定的制約作用。

面對(duì)強(qiáng)大的市場(chǎng)需求，有關(guān)部門需完善相關(guān)政策文件，制訂出符合要求的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，開展行業(yè)技術(shù)交流，從而推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。進(jìn)一步優(yōu)化人才培養(yǎng)實(shí)施方案，加大對(duì) BIM 應(yīng)用的宣傳推廣力度，讓更多的人認(rèn)識(shí)到運(yùn)用 BIM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。開展全國 BIM 職業(yè)技能大賽，完善全國建筑信息模型職業(yè)技能等級(jí)考試的規(guī)范要求。企業(yè)應(yīng)制訂公司層和項(xiàng)目層的獎(jiǎng)懲制度，以幫助企業(yè)挖掘和發(fā)揮 BIM 人員的潛能，不斷完善獎(jiǎng)懲制度，激發(fā)項(xiàng)目應(yīng)用 BIM 的活力，最終形成一支更加符合企業(yè)發(fā)展和項(xiàng)目需求的、完整的復(fù)合型 BIM 人才隊(duì)伍。

5 結(jié) 語

BIM＋裝配式建筑在武漢火神山醫(yī)院建設(shè)項(xiàng)目中充分體現(xiàn)了實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，達(dá)到了“1＋1＞2”的效果?？梢灶A(yù)見，隨著我國大力推進(jìn) BIM＋裝配式建筑的高質(zhì)量發(fā)展，BIM＋裝配式建筑未來必將在臨建工程、緊急用房、抗險(xiǎn)救災(zāi)、應(yīng)急倉儲(chǔ)、市政設(shè)施和商業(yè)住宅等領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)揮其得天獨(dú)厚的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，為傳統(tǒng)建設(shè)方式的升級(jí)和轉(zhuǎn)型賦能。