數(shù)字化建造技術(shù)在既有建筑改造過程中的運(yùn)用分析

周園 姚漢臣 戴君

(1.吉林建筑科技學(xué)院; 2.長春復(fù)遠(yuǎn)房地產(chǎn)開發(fā)有限公司;3.吉林建筑科技學(xué)院 吉林 長春 130000)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，很多老舊建筑已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代生活的需求，為解決這些問題，需要對(duì)既有建筑進(jìn)行改造。既有建筑改造主要是對(duì)舊建筑進(jìn)行改造，不僅能夠改善既有建筑存在的問題，還能夠有效提高施工質(zhì)量和效率。而數(shù)字化建造技術(shù)是一種新型的建筑技術(shù)，通過數(shù)字化建造技術(shù)能夠有效解決舊建筑存在的問題，并能有效提升施工質(zhì)量和效率。但是在實(shí)際應(yīng)用過程中還存在很多問題，需要進(jìn)一步解決。基于此，本文主要對(duì)既有建筑改造過程中數(shù)字化建造技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探究，希望幫助相關(guān)工作者更好地開展工作。

1 數(shù)字化建造技術(shù)的概念

數(shù)字化建造技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)、工程建造，通過工程信息模型、工程仿真模擬和可視化等方式，對(duì)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工全過程進(jìn)行模擬仿真，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目施工過程的控制與管理的一種技術(shù)。數(shù)字化建造技術(shù)在工程項(xiàng)目中的應(yīng)用，能有效提升建筑施工質(zhì)量和效率，是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在建筑行業(yè)發(fā)展中，數(shù)字化建造技術(shù)被廣泛應(yīng)用，通過對(duì)數(shù)字信息的處理和分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑施工過程的控制與管理。目前，我國數(shù)字化建造技術(shù)還處于發(fā)展階段，建筑施工企業(yè)需要認(rèn)識(shí)數(shù)字化建造技術(shù)的重要性，并積極應(yīng)用數(shù)字化建造技術(shù)。

數(shù)字化建造技術(shù)在建筑施工過程中的應(yīng)用，主要包括施工前的準(zhǔn)備工作、施工過程中的設(shè)計(jì)與施工、施工完成后的檢驗(yàn)與驗(yàn)收等幾個(gè)方面，通過數(shù)字化建造技術(shù)的應(yīng)用，能有效解決工程項(xiàng)目存在的問題，提升建筑工程質(zhì)量和效率[1]。

2 數(shù)字化建造技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

數(shù)字化建造技術(shù)是一種新型的建筑技術(shù)，通過運(yùn)用數(shù)字化建造技術(shù)可有效提升施工效率和施工質(zhì)量。通過數(shù)字化建造技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)建筑改造的信息化、數(shù)字化，可以實(shí)現(xiàn)建筑改造的可視化管理。傳統(tǒng)的建筑工程項(xiàng)目管理方法是通過手工操作，這種方法不僅需要工作人員耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，而且在工作中容易產(chǎn)生失誤，容易影響施工質(zhì)量和造成安全隱患，因此在建筑改造過程中，傳統(tǒng)的建筑工程管理方法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代建筑工程的要求，需要通過數(shù)字化建造技術(shù)實(shí)現(xiàn)施工管理的信息化、數(shù)字化，以此來提升建筑工程項(xiàng)目管理的效率和質(zhì)量。

數(shù)字化建造技術(shù)在既有建筑改造過程中的運(yùn)用，主要體現(xiàn)在建立模型上。在既有建筑改造過程中，通過建立相關(guān)的模型，可更好地進(jìn)行建筑改造工作。建立模型的主要目的是對(duì)建筑改造方案進(jìn)行分析，在進(jìn)行建筑改造方案分析時(shí)，可以運(yùn)用數(shù)字化建造技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑改造方案的三維建模，并通過計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對(duì)建筑改造方案進(jìn)行模擬和分析，以此來確定最優(yōu)的建筑改造方案。

3 既有建筑改造過程中存在的問題

通過對(duì)既有建筑改造過程中數(shù)字化建造技術(shù)的運(yùn)用進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其在應(yīng)用過程中存在一些問題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

3.1 技術(shù)應(yīng)用不到位，無法滿足工程要求

當(dāng)前，我國的數(shù)字化建造技術(shù)還處于發(fā)展階段，還存在很多不足，主要表現(xiàn)在數(shù)字化建造技術(shù)的應(yīng)用還不到位，很多技術(shù)人員并未深入了解數(shù)字化建造技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，因此無法更好地開展工作。同時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于工作人員水平有限，很多工作都是由幾個(gè)人共同完成的，在此過程中也會(huì)出現(xiàn)很多問題，無法滿足工程要求。

3.2 缺乏人才培養(yǎng)機(jī)制

建筑行業(yè)屬于勞動(dòng)密集型行業(yè)，但是當(dāng)前我國建筑行業(yè)的從業(yè)人員數(shù)量卻呈逐年遞增的趨勢(shì)，這在一定程度上會(huì)影響數(shù)字化建造技術(shù)的應(yīng)用和推廣。因此，在既有建筑改造過程中，需要積極探索和應(yīng)用數(shù)字化建造技術(shù)，這樣才能有效提升工程質(zhì)量和效率。但是由于缺乏相關(guān)人才培養(yǎng)機(jī)制，導(dǎo)致數(shù)字化建造技術(shù)的應(yīng)用效果不佳。

3.3 管理模式落后，缺乏創(chuàng)新意識(shí)

現(xiàn)階段，在既有建筑改造過程中，管理模式落后，主要表現(xiàn)在以下方面：管理人員的能力水平有限，無法滿足工程需要；管理方式不科學(xué)，難以滿足現(xiàn)代化建筑工程要求；管理方法較為落后，難以提升工作效率；管理人員缺乏創(chuàng)新意識(shí)，無法適應(yīng)現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展的需要；管理制度不完善，無法促進(jìn)數(shù)字化建造技術(shù)的應(yīng)用和推廣。因此，需要?jiǎng)?chuàng)新數(shù)字化建造技術(shù)的管理模式，促進(jìn)數(shù)字化建造技術(shù)的應(yīng)用和推廣。

4 數(shù)字化建造技術(shù)在既有建筑改造過程中的作用

數(shù)字化建造技術(shù)可以利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、虛擬仿真等方式，提高既有建筑改造過程的工作效率和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)既有建筑改造過程的數(shù)字化[2]。通過運(yùn)用數(shù)字化建造技術(shù)可有效提升工作效率，同時(shí)還可優(yōu)化建筑工程施工流程，改善施工質(zhì)量和安全。通過運(yùn)用數(shù)字化建造技術(shù)，可以充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)，在工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工中的應(yīng)用更加便捷、高效。另外，還可以將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和BIM技術(shù)應(yīng)用到既有建筑改造過程中，通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和BIM技術(shù)，可有效預(yù)測(cè)在施工過程中可能出現(xiàn)的問題和風(fēng)險(xiǎn)，并及時(shí)采取相應(yīng)措施，提高工程質(zhì)量[3-4]。

5 既有建筑改造在設(shè)計(jì)階段的數(shù)字化應(yīng)用

5.1 三維掃描與逆向建模技術(shù)應(yīng)用

隨著數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，三維掃描與逆向建模技術(shù)在既有建筑改造中的應(yīng)用越來越廣泛，在既有建筑改造中發(fā)揮著重要的作用。在進(jìn)行既有建筑改造設(shè)計(jì)時(shí)，三維掃描與逆向建模技術(shù)可以快速獲取建筑物的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，從而為后續(xù)工作提供重要的數(shù)據(jù)支撐。

三維掃描技術(shù)的應(yīng)用不僅可以有效解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式中存在的數(shù)據(jù)獲取周期長、成本高等問題，而且可以使建筑物的外觀更加真實(shí)，提升了建筑物設(shè)計(jì)水平。例如：某一既有建筑需要進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，但原有建筑的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)并不能滿足后續(xù)工作的要求，這時(shí)就需要采用三維掃描技術(shù)對(duì)原有建筑物進(jìn)行逆向建模。

三維掃描技術(shù)可以對(duì)既有建筑的外觀進(jìn)行快速掃描，獲取該建筑物的模型數(shù)據(jù)，為建筑物的后續(xù)工作提供重要的數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)，三維掃描技術(shù)還可以在原有建筑物模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行逆向建模，還原建筑物的外觀，對(duì)既有建筑的外觀進(jìn)行快速掃描，為后續(xù)工作提供數(shù)據(jù)支撐。

5.2 BIM技術(shù)正向設(shè)計(jì)

BIM 技術(shù)正向設(shè)計(jì)是以建筑模型為基礎(chǔ)，以工程項(xiàng)目為目標(biāo)，進(jìn)行建筑空間的參數(shù)化設(shè)計(jì)。通過BIM技術(shù)可以對(duì)建筑物的性能、功能、質(zhì)量進(jìn)行仿真模擬，從而有效解決了建筑設(shè)計(jì)中存在的問題。通過BIM技術(shù)可以將項(xiàng)目信息集成在一個(gè)模型上，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維等環(huán)節(jié)的有效銜接。在工程項(xiàng)目的建設(shè)過程中，通過運(yùn)用BIM技術(shù)可以對(duì)建筑物進(jìn)行三維建模，為項(xiàng)目建設(shè)提供全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，從而保證建筑工程質(zhì)量。在既有建筑改造過程中運(yùn)用BIM技術(shù)，可有效降低施工成本，提高工作效率和工程質(zhì)量。

6 既有建筑改造在施工階段的數(shù)字化應(yīng)用

6.1 數(shù)字化的圖紙深化

在既有建筑改造過程中，設(shè)計(jì)圖紙的深化是十分重要的，只有通過設(shè)計(jì)圖紙的深化才能將改造后的建筑進(jìn)行準(zhǔn)確的定位。由于建筑改造涉及的技術(shù)問題較多，并且建筑結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，因此在進(jìn)行既有建筑改造工程時(shí)，需要通過數(shù)字化圖紙來對(duì)既有建筑改造工程進(jìn)行深化。在進(jìn)行既有建筑改造工程的過程中，需要根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)選擇合適的數(shù)字化圖紙，并對(duì)數(shù)字化圖紙進(jìn)行優(yōu)化。在既有建筑改造過程中，施工企業(yè)可以采用BIM 技術(shù)來對(duì)既有建筑改造工程進(jìn)行模擬，從而對(duì)既有建筑改造工程的施工進(jìn)行優(yōu)化，并提升既有建筑改造工程的質(zhì)量和效率[5]。

在數(shù)字化圖紙深化過程中需注意以下幾點(diǎn)。（1）對(duì)原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。在既有建筑改造過程中，需要對(duì)建筑原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)存在問題，就需要對(duì)原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，并及時(shí)處理問題。在檢測(cè)過程中，需要對(duì)建筑的安全、消防以及抗震性能等方面進(jìn)行檢測(cè)，確保既有建筑改造工程的安全性。（2）對(duì)原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)核。在既有建筑改造工程中，由于存在許多不確定因素，因此在改造工程進(jìn)行之前，需要對(duì)既有建筑原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)核，并且還要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行分析，以確保既有建筑改造工程的安全性和合理性。（3）對(duì)原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估。在既有建筑改造工程中，由于建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，因此需要對(duì)既有建筑原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估，并對(duì)既有建筑原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定，如果發(fā)現(xiàn)既有建筑原有結(jié)構(gòu)存在問題，需要及時(shí)處理，以確保既有建筑改造工程的安全性。

6.2 信息化物流管理

建筑施工項(xiàng)目具有較大的施工規(guī)模，在施工過程中，需要使用大量的機(jī)械設(shè)備和材料。這些物資在運(yùn)輸過程中會(huì)產(chǎn)生一定的成本，影響到建筑項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。建筑改造過程中，需要對(duì)建筑材料進(jìn)行運(yùn)輸。目前，我國已經(jīng)開發(fā)出了智能物流管理系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)建筑材料的高效運(yùn)輸，提高建筑材料的利用率。在該系統(tǒng)中，可以將建筑材料進(jìn)行分類、標(biāo)記，然后使用數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。在此基礎(chǔ)上可以制訂合理的運(yùn)輸方案和路徑，提高物流管理水平。在傳統(tǒng)建筑施工過程中，需要依賴大量人力、物力資源。

傳統(tǒng)的物流管理模式效率較低，而且還存在信息孤島問題，很難實(shí)現(xiàn)一體化管理。在建筑改造過程中，可以通過構(gòu)建信息化物流管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息共享、資源整合等。在該平臺(tái)中，可以有效利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息的交互和共享。將建筑改造過程中所涉及的相關(guān)信息進(jìn)行整合和共享，如工程項(xiàng)目進(jìn)度、質(zhì)量、安全、成本等信息，構(gòu)建一體化物流管理平臺(tái)，為工程項(xiàng)目提供一體化物流服務(wù)。在該平臺(tái)中可以有效利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)運(yùn)輸方案進(jìn)行優(yōu)化和選擇，降低物流成本，提高工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。此外，還可以有效實(shí)現(xiàn)信息共享，為數(shù)字化建造技術(shù)的應(yīng)用提供可靠依據(jù)。

6.3 基于BIM可視化技術(shù)的施工場(chǎng)地布置

施工場(chǎng)地的布置是影響既有建筑改造質(zhì)量和安全的重要因素，在對(duì)既有建筑進(jìn)行改造時(shí)，施工場(chǎng)地的布置會(huì)影響到施工質(zhì)量和安全，所以在進(jìn)行既有建筑改造時(shí)需要考慮到施工場(chǎng)地的布置問題。在進(jìn)行既有建筑改造時(shí)，可以通過BIM 可視化技術(shù)對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行布置，從而確保既有建筑改造過程中的施工安全。在進(jìn)行既有建筑改造時(shí)，需要將相應(yīng)的施工機(jī)械設(shè)備安放到指定位置上，這樣可以減少材料在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)的不必要損耗。同時(shí)，施工設(shè)備也可以為工程施工提供便利，從而確保工程順利進(jìn)行。

通過運(yùn)用BIM 可視化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)既有建筑改造過程中的施工場(chǎng)地進(jìn)行布置。首先，將既有建筑進(jìn)行三維建模，然后將BIM 模型導(dǎo)入CAD 軟件中，最后將CAD模型和BIM模型進(jìn)行碰撞檢查，從而確保施工場(chǎng)地布置得合理。對(duì)既有建筑進(jìn)行三維建模時(shí)需要考慮到以下問題：（1）改造后的施工安全問題；（2）施工場(chǎng)地的交通便利程度；（3）施工過程中的材料運(yùn)輸?shù)葐栴}[6]。

7 既有建筑改造在運(yùn)維階段的數(shù)字化應(yīng)用

既有建筑改造過程會(huì)經(jīng)歷較長的時(shí)間，因此，在既有建筑改造過程中，需要對(duì)建筑進(jìn)行維護(hù)和管理，提高既有建筑的使用壽命，減少成本支出。同時(shí)，需要定期對(duì)既有建筑進(jìn)行檢查和維修，提高建筑的使用效率。而通過運(yùn)用數(shù)字化建造技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)既有建筑運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和控制，如可以通過監(jiān)測(cè)建筑物的溫度、濕度等信息，并將這些信息傳遞到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。同時(shí)，可以根據(jù)監(jiān)控中心給出的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和控制，從而達(dá)到對(duì)建筑物運(yùn)行狀態(tài)的控制。這種方式可以有效減少人力成本和時(shí)間成本，并且提高建筑運(yùn)行效率和質(zhì)量。最后，在既有建筑改造過程中，通過數(shù)字化建造技術(shù)，可以對(duì)建筑改造設(shè)計(jì)進(jìn)行模擬，例如：可以通過虛擬建造技術(shù)構(gòu)建虛擬工程的設(shè)計(jì)模型，并根據(jù)建筑改造設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，對(duì)建筑改造設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

8 數(shù)字化建造技術(shù)在既有建筑改造過程中的運(yùn)用策略

8.1 加強(qiáng)對(duì)數(shù)字化建造技術(shù)人才的培養(yǎng)

當(dāng)前建筑行業(yè)正處于轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期，傳統(tǒng)的施工管理方式已不能滿足行業(yè)的發(fā)展要求，傳統(tǒng)的施工方式是一種勞動(dòng)密集型，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈的情況下，這種生產(chǎn)方式已經(jīng)越來越不適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展要求。而數(shù)字化建造技術(shù)是一種先進(jìn)的施工管理技術(shù)，通過運(yùn)用數(shù)字化建造技術(shù)可有效提高施工效率，保證施工質(zhì)量。然而，要想實(shí)現(xiàn)數(shù)字化建造技術(shù)在既有建筑改造過程中的有效運(yùn)用，就必須加強(qiáng)對(duì)數(shù)字化建造技術(shù)人才的培養(yǎng)。

一方面，施工企業(yè)要在發(fā)展過程中不斷引進(jìn)專業(yè)的數(shù)字化建造技術(shù)人才；同時(shí)，要充分發(fā)揮高校人才培養(yǎng)作用，結(jié)合行業(yè)發(fā)展實(shí)際，在各高校開展數(shù)字化建造技術(shù)相關(guān)的教學(xué)課程，以提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)。另一方面，要制訂一系列科學(xué)合理的人才培養(yǎng)計(jì)劃，為數(shù)字化建造技術(shù)人才提供良好的發(fā)展平臺(tái)，確保數(shù)字化建造技術(shù)人才能夠及時(shí)了解和掌握數(shù)字化建造技術(shù)的最新發(fā)展趨勢(shì)，以便更好地發(fā)揮數(shù)字化建造技術(shù)的作用，進(jìn)而不斷提高數(shù)字化建造技術(shù)在建筑施工管理中的應(yīng)用水平，進(jìn)而推動(dòng)我國建筑行業(yè)的健康發(fā)展。

8.2 重視建筑企業(yè)與數(shù)字化建造技術(shù)人員的交流和合作

建筑企業(yè)需要與數(shù)字化建造技術(shù)人員展開交流和合作，及時(shí)了解技術(shù)人員在建筑過程中遇到的問題，并且根據(jù)實(shí)際情況采取有效措施進(jìn)行解決，這樣既可以提高既有建筑改造過程中數(shù)字化建造技術(shù)的應(yīng)用效果，又可以保證數(shù)字化建造技術(shù)人員的工作效率。

由于數(shù)字化建造技術(shù)的應(yīng)用具有很強(qiáng)的專業(yè)性，要重視與數(shù)字化建造技術(shù)人員之間的交流和合作，雙方共同探討和分析問題，提出有效措施解決問題，這樣既可以保證建筑企業(yè)與數(shù)字化建造技術(shù)人員之間的關(guān)系和諧發(fā)展，又可以提高數(shù)字化建造技術(shù)在既有建筑改造過程中的應(yīng)用效果。

因此，建筑企業(yè)要重視與數(shù)字化建造技術(shù)人員之間的交流和合作，一方面可以保證數(shù)字化建造技術(shù)人員對(duì)新的施工方法、施工材料有更加深刻的了解，另一方面也可以保證數(shù)字建造技術(shù)在既有建筑改造過程中能夠得到較高應(yīng)用。

9 結(jié)語

數(shù)字化建造技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用具有廣闊的發(fā)展前景，目前存在的問題主要包括以下幾點(diǎn)：在既有建筑改造中數(shù)字化建造技術(shù)運(yùn)用時(shí)間較短，還處于發(fā)展階段；缺少數(shù)字化建造技術(shù)專業(yè)人才，導(dǎo)致數(shù)字化建造技術(shù)的應(yīng)用受到阻礙；建筑企業(yè)對(duì)數(shù)字化建造技術(shù)的重視程度不夠，沒有將其作為主要工作內(nèi)容。針對(duì)上述問題，本文建議采取以下幾點(diǎn)對(duì)策：加強(qiáng)對(duì)數(shù)字化建造技術(shù)人才的培養(yǎng)，提高其應(yīng)用水平；制定完善的規(guī)章制度，并加大對(duì)制度執(zhí)行情況的檢查力度；重視建筑企業(yè)與數(shù)字化建造技術(shù)相關(guān)工作人員的交流和合作，提高數(shù)字化建造技術(shù)水平，希望能夠?yàn)槲覈ㄖ聵I(yè)的發(fā)展提供幫助。