BIM技術(shù)在新型裝配式綠色建筑中的應(yīng)用

高 磊

新型裝配式綠色建筑改變了傳統(tǒng)建筑繁瑣的生產(chǎn)方式，縮短了施工工期，而且避免了大量建筑垃圾、建筑噪音等環(huán)境污染問(wèn)題。最主要的是，裝配式建筑構(gòu)件采用了批量生產(chǎn)的模式，能夠保證質(zhì)量，有效控制成本，解決目前建筑生產(chǎn)中面臨的各種難題，是備受建筑行業(yè)推崇的一種新興建筑方式。但是由于新型裝配式技術(shù)發(fā)展時(shí)間短，設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、裝配等施工程序出現(xiàn)分離現(xiàn)象，導(dǎo)致無(wú)法保證新型裝配式技術(shù)的施工質(zhì)量，因此需要配合建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑各個(gè)環(huán)節(jié)的有效銜接，為更好地控制施工質(zhì)量、避免施工問(wèn)題的發(fā)生創(chuàng)造有利條件。

1 新型裝配式綠色建筑和BIM技術(shù)概述

1.1 新型裝配式綠色建筑概述

隨著城市化進(jìn)程加快，人們對(duì)建筑的需求越來(lái)越高，提高建筑效率、創(chuàng)新建筑生產(chǎn)模式是當(dāng)前建筑行業(yè)需要考慮的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。在傳統(tǒng)建筑模式弊端日益明顯的情況下，如何實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、減少環(huán)境污染顯得尤為重要。新型裝配式建筑無(wú)需在現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工，只需裝配組合預(yù)制構(gòu)件即可，不僅簡(jiǎn)化了施工過(guò)程，減少了噪聲污染，還能避免出現(xiàn)大量的施工垃圾，具有環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的屬性。

裝配式建筑是指提前制作建筑工程建設(shè)所需的部件，采用現(xiàn)場(chǎng)安裝的方式完成建筑系統(tǒng)構(gòu)造的建筑體系。由于預(yù)制構(gòu)件采用機(jī)械加工的方式，加工精度較高，能夠更快地篩選出劣質(zhì)品，因此能夠保證構(gòu)件質(zhì)量，滿(mǎn)足施工要求。從性能上來(lái)看，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是根據(jù)建筑需求設(shè)計(jì)的一種穩(wěn)定、可靠的結(jié)構(gòu)形式，與建筑整體銜接良好，能夠起到支撐、穩(wěn)固的作用，保證建筑的各項(xiàng)功能。相較于傳統(tǒng)施工作業(yè)，裝配式建筑不用參與澆筑、支模、養(yǎng)護(hù)等施工程序，施工更加簡(jiǎn)單，而且現(xiàn)場(chǎng)施工多為機(jī)械吊裝，不需要太多施工人員，減少了用工量，降低了用工成本。

1.2 BIM 技術(shù)概述

BIM 技術(shù)是一種綜合多種建筑信息的模型，在該模型下集合了所有相關(guān)的建筑模型，形成了一個(gè)建筑信息數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建建筑模型，利用模擬方式進(jìn)行建筑分析，可以發(fā)現(xiàn)建設(shè)中存在的問(wèn)題，對(duì)建筑各方面進(jìn)行優(yōu)化，確保建筑建設(shè)符合應(yīng)用需求。建筑工程建設(shè)日益復(fù)雜，BIM 技術(shù)的應(yīng)用不斷普及，其應(yīng)用特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

第一，可以模擬建筑結(jié)構(gòu)，形成可視化的建筑體系。BIM 技術(shù)可以將所搜集的信息轉(zhuǎn)化為建筑模型，展示建筑結(jié)構(gòu)的空間情況，揭示空間結(jié)構(gòu)各個(gè)部分之間的關(guān)系，具有直觀性的特點(diǎn)。

第二，具有綜合性、協(xié)調(diào)性、統(tǒng)一性的特點(diǎn)。綜合性是指BIM 技術(shù)可以將所有建筑部門(mén)的工作囊括到該體系中，如設(shè)計(jì)部門(mén)、施工部門(mén)、采購(gòu)部門(mén)等；協(xié)調(diào)性是指各個(gè)部門(mén)之間根據(jù)BIM 系統(tǒng)中提供的信息可以更新本部門(mén)工作，保證和其他部門(mén)相輔相成；統(tǒng)一性是指在BIM 模型下能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，根據(jù)存在的問(wèn)題實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，保證建筑工程順利進(jìn)行。

第三，具有模擬功能。在設(shè)計(jì)中，模擬建筑施工過(guò)程可以達(dá)到提高設(shè)計(jì)水平的目的；另外，通過(guò)施工模擬可以明確施工工序和施工內(nèi)容，保證施工質(zhì)量。

第四，能夠達(dá)到不斷優(yōu)化建筑工程的目的。建筑工程是一個(gè)復(fù)雜的施工體系，在整個(gè)建設(shè)程序中，由于受多方面因素的影響，容易發(fā)生施工變更。通過(guò)BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)建筑工程優(yōu)化，為科學(xué)施工提供信息保證和方案支持。

1.3 BIM 技術(shù)在新型裝配式綠色建筑中的創(chuàng)新應(yīng)用

綠色建筑理念符合時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)，得到了人們的廣泛認(rèn)可。新型裝配式綠色建筑是建筑行業(yè)中新型的建造方式，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，其優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯，并不斷應(yīng)用于建筑建設(shè)中。但是，新型裝配式建筑中各個(gè)工序關(guān)聯(lián)并不緊密，出現(xiàn)生產(chǎn)與裝配施工之間協(xié)調(diào)不暢的問(wèn)題，無(wú)法保證建筑質(zhì)量，采用BIM 技術(shù)可以解決這一問(wèn)題。

首先，BIM 技術(shù)通過(guò)構(gòu)建一個(gè)綜合的建筑體系，將預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)、材料選購(gòu)、生產(chǎn)以及裝配等環(huán)節(jié)的信息綜合在一起，實(shí)現(xiàn)智能化、信息化管理，為減少新型裝配式綠色建筑的施工問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)環(huán)保性能以及建筑效益最大化提供了保障。其次，BIM 技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用還表現(xiàn)在可以連接預(yù)制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，減少預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)問(wèn)題，能通過(guò)掃描的方式實(shí)現(xiàn)出廠(chǎng)檢驗(yàn)，對(duì)保證預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量具有重要作用。最后，BIM 技術(shù)有助于新型裝配式建筑實(shí)現(xiàn)綠色施工，在具體施工中通過(guò)運(yùn)用BIM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多種建筑信息的有機(jī)整合，整改所涉及的環(huán)境問(wèn)題，并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的解決方案，對(duì)減少環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排具有重要意義。

2 BIM 技術(shù)在新型裝配式綠色建筑應(yīng)用中存在的問(wèn)題

2.1 缺乏健全的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

在裝配式綠色建筑的應(yīng)用過(guò)程中，只有做到BIM 施工方案和具體施工相統(tǒng)一，才能達(dá)到較好的建筑效果。但是，在施工中由于缺乏健全的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致無(wú)法保證施工質(zhì)量。例如，由于施工標(biāo)準(zhǔn)不健全，一些施工程序缺少技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，即使按照BIM 技術(shù)所提供的方案進(jìn)行施工，遵循了綠色施工原則，還是無(wú)法保證施工質(zhì)量[1]。

2.2 相關(guān)法律法規(guī)有待完善

利用BIM 技術(shù)所形成的綠色裝配式建筑結(jié)構(gòu)模型符合新時(shí)代建筑特點(diǎn)，能夠達(dá)到節(jié)能、降低環(huán)境污染的效果，具有一定的科學(xué)性。但是，從目前我國(guó)建筑企業(yè)的發(fā)展來(lái)看，裝配式綠色建筑施工缺乏法律保障，一些施工程序無(wú)法實(shí)現(xiàn)，具體表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。第一，相關(guān)的施工驗(yàn)收程序缺少法律依據(jù)。綠色裝配式施工需要進(jìn)行相關(guān)的配套設(shè)施建設(shè)，建筑結(jié)構(gòu)需要按照綠色裝配施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，由于缺乏法律依據(jù)，導(dǎo)致建筑施工質(zhì)量不符合要求。第二，應(yīng)用BIM 技術(shù)的裝配式施工缺乏法律保障。和傳統(tǒng)施工相比，BIM 裝配式施工缺乏法律保障，施工處罰、施工規(guī)范等都缺乏法律依據(jù)，致使一些不法分子鉆法律空子，無(wú)法保證裝配式綠色建筑的施工質(zhì)量。

2.3 管理方面缺乏協(xié)調(diào)統(tǒng)一

裝配式綠色建筑體系是多個(gè)建筑部門(mén)共同參與的施工體系，需要多方共同合作完成。但是，在具體工作中仍然存在工作銜接不當(dāng)、重復(fù)工作等不良現(xiàn)象，導(dǎo)致BIM 技術(shù)無(wú)法有效應(yīng)用到裝配式綠色建筑工程中。例如，設(shè)計(jì)部門(mén)和生產(chǎn)部門(mén)協(xié)調(diào)不當(dāng)，導(dǎo)致所生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件無(wú)法滿(mǎn)足工程需要，增加了施工成本，影響了工程效益。又如，設(shè)計(jì)部門(mén)和施工部門(mén)缺乏協(xié)作，導(dǎo)致施工部門(mén)裝配工作不符合設(shè)計(jì)要求，無(wú)法保證施工質(zhì)量。此外，裝配式綠色建筑施工管理具有綜合性的特點(diǎn)，在具體施工中需要根據(jù)不同的施工工序安排施工人員，并做好施工技術(shù)培訓(xùn)工作。但是，由于施工管理部門(mén)管理不科學(xué)，導(dǎo)致施工人員不具備BIM 技術(shù)的應(yīng)用能力，很難實(shí)現(xiàn)BIM 技術(shù)在裝配式綠色建筑工程中的有效運(yùn)用。

2.4 缺少專(zhuān)業(yè)施工人員

我國(guó)新型裝配式綠色建筑的發(fā)展年限較短，一些工作人員并不能熟練掌握該建筑形式的施工技術(shù)。此外，綠色建筑中運(yùn)用的一些新型技術(shù)難度系數(shù)較高，普通施工人員難以達(dá)到相應(yīng)的施工要求。而招聘專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員會(huì)增加施工成本，建筑企業(yè)往往選擇以普通人員代替，導(dǎo)致施工技術(shù)水平無(wú)法滿(mǎn)足。同時(shí)，建筑企業(yè)對(duì)施工人員缺乏專(zhuān)項(xiàng)培訓(xùn)，或培訓(xùn)內(nèi)容陳舊，不符合裝配式綠色建筑要求，人員經(jīng)過(guò)培訓(xùn)后也無(wú)法充分運(yùn)用BIM 技術(shù)展開(kāi)施工，導(dǎo)致新型裝配式綠色建筑體系難以落實(shí)[2]。

3 BIM 技術(shù)在新型裝配式綠色建筑中的應(yīng)用

3.1 在預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在新型裝配式綠色建筑中，建筑設(shè)計(jì)以及構(gòu)件生產(chǎn)是非常重要的環(huán)節(jié)，關(guān)系著整體施工質(zhì)量。在這兩個(gè)環(huán)節(jié)中運(yùn)用BIM 技術(shù)可以保證設(shè)計(jì)水平，提高生產(chǎn)質(zhì)量，其具體應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

第一，采用BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)可視化設(shè)計(jì)。相比傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)，可視化設(shè)計(jì)可以體現(xiàn)涉及的所有建筑信息，更容易發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，保證設(shè)計(jì)科學(xué)合理。另外，鑒于新型裝配式建筑工程生產(chǎn)程序之間的銜接性，在施工階段，各部門(mén)人員可以運(yùn)用BIM 技術(shù)提出相應(yīng)的施工建議，從而為裝配式建筑設(shè)計(jì)提供更多參考，為建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量保證提供更多信息支持。

第二，可以實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)。新型裝配式綠色建筑設(shè)計(jì)中包含了機(jī)電、建筑、結(jié)構(gòu)以及施工程序等多方面的設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)需要將這些信息綜合在一起，通過(guò)整合、梳理、商討制訂出較為全面的設(shè)計(jì)方案。使用BIM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)所有模型的匯總，只要所有參與人員使用該模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，均可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，對(duì)不同專(zhuān)業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)自查、修正、優(yōu)化具有重要的作用。此外，在BIM 技術(shù)應(yīng)用中可以根據(jù)不同的建筑需求搭建應(yīng)用平臺(tái)，打造多方建筑部門(mén)共同參與的建筑應(yīng)用軟件，保證信息的全面性，充分發(fā)揮BIM 技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值[3]。

3.2 在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)中的應(yīng)用

除了設(shè)計(jì)階段，BIM 技術(shù)在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)中也得到了充分應(yīng)用，主要包括以下幾個(gè)方面。

第一，BIM 技術(shù)可以為構(gòu)件生產(chǎn)提供詳細(xì)的生產(chǎn)信息。BIM 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)信息共享，預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)可以通過(guò)BIM 技術(shù)提供的構(gòu)件生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行，如構(gòu)件長(zhǎng)度、厚度、尺寸、材料等，減少生產(chǎn)失誤，保證生產(chǎn)質(zhì)量。

第二，可以同步生產(chǎn)信息。在新型裝配式綠色建筑中需要科學(xué)把握施工環(huán)節(jié)，控制好施工時(shí)間，其中預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)屬于重要環(huán)節(jié)，耗時(shí)較長(zhǎng)。運(yùn)用BIM 技術(shù)可以將構(gòu)件生產(chǎn)信息上傳至建筑信息模型，能夠更好地安排施工時(shí)間，做好施工規(guī)劃，保證構(gòu)件生產(chǎn)數(shù)量滿(mǎn)足施工需求，從而減少構(gòu)件不足或者構(gòu)件生產(chǎn)超額的現(xiàn)象。

第三，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和設(shè)計(jì)同步，將BIM 技術(shù)和射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）有 機(jī)結(jié)合在一起，確保構(gòu)件的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)相匹配，避免生產(chǎn)成本增加。

第四，運(yùn)用BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。結(jié)合BIM 技術(shù)所提供的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)（Computer Aided Manufacturing，CAM）構(gòu)建信息化生產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)設(shè)備和生產(chǎn)設(shè)備的有效銜接。

運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)將BIM 信息傳遞到生產(chǎn)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，不僅可以降低傳統(tǒng)生產(chǎn)中的失誤率，而且能提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)、生產(chǎn)和裝配施工等多個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，為更好地控制施工工期，實(shí)現(xiàn)施工效益最大化創(chuàng)造了有利條件[4]。

3.3 在管理工作中的應(yīng)用

新型裝配式綠色建筑中所涉及的工程內(nèi)容較多，且不同工程內(nèi)容中又包含不同的施工工序，因此可以應(yīng)用BIM 技術(shù)做好各個(gè)施工內(nèi)容、施工環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)，確保裝配式綠色建筑工程順利進(jìn)行。

首先，為了減少施工過(guò)程中出現(xiàn)失誤，保證科學(xué)施工，可以運(yùn)用BIM 技術(shù)來(lái)模擬施工。通過(guò)施工模擬，設(shè)計(jì)人員可以更好地設(shè)計(jì)施工程序，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前施工設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題；施工人員還可以通過(guò)施工模擬來(lái)明確施工重點(diǎn)，制訂科學(xué)的施工計(jì)劃。此外，對(duì)于現(xiàn)有施工模型的更改均可以實(shí)現(xiàn)信息同步，形成新的設(shè)計(jì)、施工、管理方案，無(wú)需通知各個(gè)部門(mén)進(jìn)行修改，保證了建筑信息共享的時(shí)效性。

其次，可以運(yùn)用BIM 技術(shù)管理施工現(xiàn)場(chǎng)。在裝配式建筑施工中，由于預(yù)制構(gòu)件需要現(xiàn)場(chǎng)組裝，占用大量空間，導(dǎo)致施工材料堆積，無(wú)法保證安全、綠色施工。運(yùn)用BIM 技術(shù)可以協(xié)調(diào)施工資源以及施工設(shè)備入場(chǎng)時(shí)間，做好施工區(qū)域劃分，保證充分利用施工空間，減少施工安全隱患的發(fā)生。

最后，可以做好人員安排。運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行裝配式綠色建筑施工，可以更好地查看施工體量及所需的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，科學(xué)組織人員，避免安排不合理影響施工[5]。

3.4 在施工階段的應(yīng)用

第一，在新型裝配式綠色建筑施工中，需要做好技術(shù)交底工作，為施工人員出具圖紙。運(yùn)用BIM 技術(shù)可以打印出不同文件格式的圖紙，施工人員根據(jù)圖紙能夠明確施工內(nèi)容、施工步驟和技術(shù)要點(diǎn)。

第二，運(yùn)用BIM 技術(shù)可以模擬裝配施工。預(yù)制構(gòu)件如何組裝、如何施工都可以通過(guò)三維模型進(jìn)行模擬，通過(guò)模擬系統(tǒng)認(rèn)識(shí)裝配構(gòu)件，更好地了解建筑場(chǎng)地和空間結(jié)構(gòu)，為裝配施工的順利展開(kāi)提供技術(shù)準(zhǔn)備。

第三，運(yùn)用BIM 技術(shù)可以進(jìn)行碰撞檢查。在裝配式綠色建筑施工中，管線(xiàn)之間、鋼筋之間的銜接是否緊密，建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能否得到保證，均可以運(yùn)用BIM 技術(shù)進(jìn)行模擬，并通過(guò)模擬優(yōu)化銜接部位。

第四，將施工信息載入BIM 技術(shù)中可以實(shí)現(xiàn)施工工序的有機(jī)整合，處理好構(gòu)件裝配、吊裝等施工環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工質(zhì)量和施工效率的控制。

4 結(jié)論

新型裝配式綠色建筑符合社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)，是建筑企業(yè)突破發(fā)展瓶頸的有效手段。由于其施工體系復(fù)雜，包含內(nèi)容較多，因此需要多個(gè)建筑部門(mén)配合才能完成。另外，由于缺乏健全的施工標(biāo)準(zhǔn)和完善的法律支撐，需要運(yùn)用BIM 技術(shù)構(gòu)建科學(xué)的裝配式綠色建筑施工體系，整合多方建筑信息，實(shí)現(xiàn)各個(gè)部門(mén)之間的有效銜接，為減少施工資源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)施工效益最大化提供有利條件。