BIM技術在裝配式建筑中的應用研究★

朱 維 香

(浙江廣廈建設職業技術學院，浙江 東陽　322100)

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BIM技術在裝配式建筑中的應用研究★

朱 維 香

(浙江廣廈建設職業技術學院，浙江 東陽322100)

摘要：簡述了裝配式建筑的特點，從建筑設計、生產制造、運營維護等階段，闡述了BIM技術在裝配式建筑工程中的運用，指出BIM技術實現了工程各參與方協同一體化管理目標，促進了裝配式建筑的進一步發展。

關鍵詞：裝配式建筑，BIM技術，建筑設計，運維管理

0引言

我國每年竣工的城鄉建筑總面積約20億m2，是全球第一大建筑市場，但是我國建筑業生產存在能耗大、質量差、周期長、成本高、不環保等一系列問題，迫切需要采取現代化手段推進建筑業轉型升級。在2016年《政府工作報告》中特別提出，積極推廣綠色建筑，大力發展裝配式建筑，提高建筑工程標準和質量。在國務院日前印發的《關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》中也提出，發展新型建造方式，加大政策支持力度，力爭用10年左右時間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%。提供符合市場要求、節能環保、省工省時的新型裝配式建筑，已經成為推進建筑產業可持續發展的必然。

1裝配式建筑和BIM技術

裝配式建筑就是“搭積木式”造房子，把在工廠流水線上制造完成的主要構成部分，如墻體、梁、柱、樓板等零部件，現場拼裝到一起組建成房屋，實現設計多樣化、功能現代化、制造工廠化、施工裝配化，是通過“三化”(標準化、產業化、信息化)方法來建造、使用和管理建筑，促使建筑業從傳統建設方式向集約、節約、環保、綠色、科技等現代化方式轉變。從上海試點住宅項目結果統計看，裝配式建筑與傳統現澆建筑相比，可實現節地節材20%，節約用水60%，節約能源50%，而建筑垃圾減少量達到80%，提高施工效益4倍～5倍等等。

BIM為建筑信息模型(Building Information Modeling)的簡稱，該模型的創建以建筑項目中的各類數據、信息為基礎，再通過數字信息虛擬仿真建筑物的實際真實信息，呈現的方式是數據庫+三維模型，具有可視化、模擬性、協調性、優化性、可出圖性等特點。作為建筑工程項目設計建造管理的數字化工具，BIM技術通過參數化的模型整合項目的各類相關信息，從項目策劃開始，直至生產、施工、運行和維護的全過程中進行數據及信息傳遞和共享，提高項目建設人員對建筑信息的認識、理解及應對的實效性，為建設方、設計方、生產方、施工方等相關方提供協同工作的基礎和平臺，從而促進生產效率提高、成本節約和工期優化。

裝配式建筑的核心是“集成”，信息化是“集成”的主線。對裝配式建筑來說，通過BIM技術可以有效實現裝配式建筑全生命周期的管理和控制，包括設計方案優化、構配件深化設計、構件生產運輸、施工現場裝配模擬、建筑使用中運營維護等等，提高裝配式建筑設計、生產及施工的效率，促進裝配式建筑進一步推廣，實現建筑工業化。

2BIM技術在裝配式建筑中的應用

裝配式建筑與現澆式建筑相比，多一個預制構件生產階段，BIM技術在裝配式建筑中的應用框架見圖1。

2.1BIM技術在建筑設計階段的應用

1)BIM模型建立及圖紙繪制。

BIM技術建模以3D為基礎，以參數化的設計方式建立構件的信息資料庫，呈現的方式是數據庫、三維模型，BIM模型建立主要分三大階段：標準制定、模型建立、模型應用。BIM模型中任一個圖形單元都涵蓋了構件的類型、尺寸、材質等參數，因所有構件模型都是由參數控制，這就實現了BIM模型的關聯性，若構件模型中某一參數發生改變，與之相關的所有構件都會隨之更新，解決了圖紙之間的錯、漏且導致的信息不一致問題。BIM模型建成后，可根據需要導出二維CAD圖紙、各構件數量表等，方便快捷。設計單位可利用BIM的可視化特征，與建設方、施工方、構件廠商等進行交流溝通，及時對設計方案進行修訂完善，為后續各階段的協同合作打下良好基礎。

2)協同工作及碰撞檢查。

BIM技術最大價值在于信息化和協同管理，為參與各方提供了一個三維設計信息交互的平臺，將不同專業的設計模型在同一平臺上交互合并，使各專業、各參與方協同工作成為可能。碰撞檢查是針對整個建筑設計周期中的多專業協同設計，各專業將建好的BIM模型導入BIM碰撞軟件，對施工流程進行模擬，開展施工碰撞檢查，然后對碰撞點認真分析、排除、討論，解決因信息不互通造成的各專業設計沖突，優化工程設計，在項目施工前預先解決問題，減少不必要的設計變更與返工。

3)工程量統計與造價管理。

在傳統圖紙時代，造價人員需花費大量的時間、精力統計工程量，且造價精確度不是很高。而在BIM中，因BIM是一個含有大量建筑信息的數據庫，工程量可以由計算機快速地根據模型中的數據進行統計與計算，避免了人工操作，減少計算誤差。美國斯坦福大學CIFE中心通過調查統計，得出通過BIM進行造價管理有如下優點：可消除40%預算外更改；造價估算控制在3%精度范圍內；造價估算耗時縮短80%；通過碰撞檢查，解決沖突，可降低10%合同價格等。

2.2BIM技術在生產制造階段的應用

1)構件生產制作。

裝配式建筑建造中特有且非常重要的一個環節是預制構件生產，此環節是連接建筑設計與施工吊裝的橋梁與紐帶。預制構件生產商可直接從BIM信息平臺調取預制構件的尺寸、材質等，制定構件生產計劃，開展有計劃地生產，同時將生產信息反饋至BIM信息平臺，及時讓施工方了解構件生產情況，以便施工方做好施工準備及計劃，有助于在整個預制裝配過程實現零庫存、零缺陷的精益建造目標。

為保證預制構件的質量，且便于對構件在生產、存儲、運輸、施工、運維全過程管理，在構件生產制作階段，將BIM與物聯網RFID技術相結合，根據用戶需求，借鑒工程合同清單編碼規則，對構件進行編碼，編碼具有唯一性、擴展性，從而確保構件信息的準確性。然后制作人員將含有構件類型、尺寸、材質、安裝位置等信息的RFID芯片植入構件中，供各階段工作人員讀取、查閱并使用相關信息。根據實際施工情況，及時將構件質量、進度等信息反饋至BIM信息共享平臺，以便生產方及時調整生產計劃，減少待工、待料，通過BIM平臺實現雙方協同互通。

2)構件運輸管理。

在運輸預制構件時，通常可采用在運輸車輛上植入RFID芯片的方法，這樣可準確地跟蹤并收集到運輸車輛的信息數據。在構件運輸規劃中，要根據構件大小合理選擇運輸工具(特別是特大構件)，依據構件存儲位置合理布置運輸路線，依照施工順序安排構件運輸順序，尋求路程及時間最短的運輸線路，降低運輸費用，加快工程進度。

2.3BIM技術在建造施工階段的應用

1)預制構件現場管理。裝配式建筑因預制構件種類繁多，經常會出現構件丟失、錯用、誤用等情況，所以對預制構件現場管理務必要嚴格。在現場管理中，主要將RFID技術與BIM技術結合，對構件進行實時追蹤控制。構件入場時，在門禁系統中設置RFID閱讀器，當運輸車輛的入場信息被接收后，應馬上組織人員進入現場檢驗，確認合格且信息準確無誤后，按此前規劃的線路引導到指定地點，并按構件存放要求放置，同時在RFID芯片中輸入構配件到場的相關信息。在構件吊裝階段，工作人員手持閱讀器和顯示器，按照顯示器上的信息依次進行吊運和裝配，做到規范且一步到位，提升工作效率。

2)施工模擬仿真。裝配式建筑施工機械化程度高，施工工藝復雜，安全防護要求也高，需要各方協調配合，為此在施工前，施工方可利用BIM技術進行裝配吊裝的施工模擬和仿真，進一步優化施工流程及施工方案，確保構件準確定位，從而實現高質量的安裝。利用BIM技術優化施工場地布置，包括垂直機械、臨時設施、構配件等位置合理布置，優化臨時道路、車輛運輸路線，盡可能降低二次搬運的浪費，降低施工成本，提升施工機械吊裝效率，加快裝配進度。在各工序施工前，利用BIM技術實現可視化技術交底，通過三維展示，使交底更直觀，各部門溝通更高效。另外，施工方也可通過BIM技術模擬安全突發事件，完善應急預案，減少安全事故發生概率。

3)施工質量進度成本控制。在裝配式建筑施工過程中，利用BIM技術將施工對象與施工進度數據連接，將“3D-BIM”模型轉換成“4D-BIM”可視化模型，實現施工進度的實時跟蹤與監控。在此基礎上再引入資源維度，形成“5D-BIM”模型，施工方可通過此模型模擬裝配施工過程及資源投入情況，建立裝配式建筑“動態施工規劃”，對質量、進度、成本實現動態管理。

2.4BIM技術在運營維護階段的應用

隨著物聯網應用越來越廣泛，裝配式建筑運維階段BIM技術的應用也迎來了新的機遇。在突發火災等應急管理方面，通過BIM信息模型界面，可自動觸發火警警報，準確定位火災發生位置，為及時疏散人群和處理災情提供重要信息。在裝配式建筑及設備維護方面，運維管理人員可直接從BIM模型調取預制構件及設備的相關信息，提高維修的效率及水平。運維人員利用預制構件的RFID標簽，獲取保存其中的構件質量信息，也可取得生產工人、運輸者、安裝工人及施工人員等相關信息，實現裝配式建筑質量可追溯，明確責任歸屬。利用預制構件中預埋的RFID標簽，對裝配式建筑的整個使用過程能耗進行有效的監控、檢測并分析，從而在BIM模型中準確定位高能耗部位，并采取合適的辦法進行處理，從而實現裝配式建筑的綠色運維管理。

3結語

借助BIM技術，避免裝配式建筑“錯、漏、碰、缺”等施工問題，實現裝配式建筑從設計到運維的一體化協同管理，有效的提升裝配式建筑整體建造及管理水平。BIM技術作為21世紀建筑業發展的重要變革，將有力推動裝配式建筑發展，促進建筑業轉型升級，實現建筑產業工業化、信息化。但在裝配式建筑BIM技術應用過程中，還存在很多困難，如相關技術標準不完善、行業認可度低等，要達到BIM技術與裝配式建筑完全無縫結合，還需在實踐中進一步完善。

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The application research on BIM technology prefabricated building★

Zhu Weixiang

(ZhejiangGuangshaBuildingVocationalandTechnicalCollege,Dongyang322100,China)

Key words:prefabricated building, BIM technology, architectural design, operation and maintenance management

Abstract:This paper simply discussed the characteristics of prefabricated buildings, from the architectural design, manufacture, operation and maintenance and other phases, elaborated the application of BIM technology in prefabricated building engineering, pointed out that the BIM technology achieved the coordinated and integration management objectives of various project participants, to promote the further development of prefabricated buildings.

文章編號：1009-6825(2016)14-0227-02

收稿日期：2016-03-05★：2016年度浙江廣廈建設職業技術學院院級課題成果

作者簡介：朱維香(1975- )，女，講師，工程師

中圖分類號：TU712

文獻標識碼：A