BIM技術在裝配式建筑全周期管理中的應用研究

童 志 俊

(浙江工業(yè)大學，浙江 杭州　310014)

0　引言

1　裝配式建筑和BIM技術簡介

裝配式建筑就是指用工廠生產的預制構件在現場裝配而成的建筑，從結構形式來說，裝配式混凝土結構、鋼結構、木結構都可以稱為裝配式建筑，是工業(yè)化建筑的重要組成部分。裝配式建筑有很多優(yōu)點，例如制作速度快、節(jié)約勞動力、建筑質量高、受氣候條件制約很小等，簡單形容就像是造汽車那樣來造房子。

BIM是建筑信息模型(Building Information Modeling)的簡稱，是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為基礎，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息，服務于項目全壽命周期、項目全體參與方的信息化管理技術。BIM通過數字信息的應用，服務于項目設計、制作以及管理的整個過程，支持建筑工程的集成管理環(huán)境，將建設單位、設計單位、施工單位、監(jiān)理單位等項目參與方在同一平臺上，共享同一建筑信息模型，使建筑工程在整個進程中顯著提高效率、大量減少風險，以此來實現建筑業(yè)的信息化和精細化。

2　BIM技術在裝配式建筑中的應用

雖然裝配式建筑在我國受到大力推廣，但是總體來說還是處在初步探究階段，過程中也出現了很多的問題。例如，裝配式建筑在設計時由現澆部分和裝配部分共同組成的，傳統(tǒng)設計轉化為現場施工后往往出現現場施工困難。又比如由于裝配式建筑都是將構件在工廠預制然后運輸施工現場進行安裝的，這就使得實際的施工進度很大程度上受到廠商構件生產的效率、運輸方式等因素的影響。而這些問題的存在也直接導致了施工成本的增加以及對工期的影響，進而也影響了整體工程的工作安排。而BIM技術參與到建筑設計階段、構件制造運輸階段、現場施工階段、運營維護等階段中后，這些問題就都得到了很好的解決。

2.1　BIM技術在優(yōu)化建筑設計方面的應用

2.1.1優(yōu)化施工圖設計

建筑設計是整個裝配式建筑工程中的第一步，預制裝配式建筑的前期設計要求相對于現澆混凝土建筑更高，傳統(tǒng)二維設計過程固化，由于消息反饋緩慢往往造成設計反復修改，繁瑣的修改過程造成設計效率低下。BIM的出現和使用解決了這個問題，設計師不再需要從平立剖的過程進行圖紙設計，而可以直接轉為建三維模型，從三維模型中可以方便準確的導出所需要的各種二維CAD圖紙，大大提高了設計師的設計效率。而且在裝配式BIM模型建成后，設計師可以利用BIM的三維可視，更直觀的將模型展示給甲方以及構件廠商，以便結合各方意見對設計方案進行不斷的完善，已達到各方高效的配合。

2.1.2碰撞檢查優(yōu)化節(jié)點設計

BIM技術在設計階段發(fā)揮的重要作用還體現在可以進行碰撞檢查。裝配式建筑設計的一大難題就是節(jié)點設計，現澆與預制的搭接問題大量存在，設計不合理往往造成現場施工困難。將建好的BIM模型導入BIM碰撞檢查軟件，樓內鋼筋碰撞打架等問題可以及時發(fā)現，利用BIM技術也可以模擬預制構件的現場安裝環(huán)節(jié)以優(yōu)化預制構件與現澆部分的連接，這樣可以在施工前基本排除解決類似問題，減少施工中來回變更設計的繁瑣。

（3）在制造業(yè)轉型升級方面投入更多資金。圍繞“中國制造2025”發(fā)展的關鍵領域和核心任務，在金融方面，山東省政府應加大制造業(yè)發(fā)展的支持，以促使制造業(yè)結構進一步改變、提質增效和升級轉型。同時，山東省政府還應該積極發(fā)展并逐步改進有利于建設制造強省目標的多元金融體系，發(fā)揮好銀行機構的業(yè)務優(yōu)勢，以產生促進制造業(yè)發(fā)展的協同效應。

2.1.3優(yōu)化預制構件標準化

基于BIM的設計信息可以在云端共享，設計人員可以將設計方案上傳到云端，在云端進行信息整合，將同類型的“族”進行歸類，并進行優(yōu)化對比最終形成一類預制構件的標準化(標準形狀及標準尺寸)，以此形成裝配式行業(yè)所有預制構件的行業(yè)標準。這不僅有利于設計人員更加優(yōu)化設計，也利于預制構件廠商規(guī)范生產，也更有利于行業(yè)管理，使裝配式行業(yè)逐步標準化。

2.2　BIM技術在優(yōu)化預制構件的生產流程方面的應用

2.2.1優(yōu)化預制構件的生產制作過程

BIM的云共享技術同樣適用于預制構件生產階段，因為BIM模型導出的所有施工圖紙都是在對建筑的材料、面積等相關基礎之上進行數據處理后得的，可以根據實際需要導出預制各構件明細量表，同時預制構件廠家可以結合三維模型中的實際構件樣式對預制構件進行準確的制作。同時根據BIM模型中的時間維度“5D-BIM”(加入施工進度安排的BIM技術)進行相關預制構件的先后制作，并將信息共享于云平臺，以便施工單位及時了解，安排構件的進場、堆放及吊裝。BIM模型中同類預制構件都有相對應的編號，構件廠商在制造過程中也同步進行編號，目前技術支持植入RFID芯片并同步云端，這樣設計方、構件廠商以及施工方都能夠及時了解構件的詳細信息、運輸以及安裝情況，大大提高各方效率。

2.2.2優(yōu)化預制構件的運輸過程

完成的預制構件都植入了相應的RFID芯片，根據施工方的要求運輸的構件，可立即查找對應芯片，了解構件形狀大小以及構件所處位置，合理安排運輸車輛的大小和輛次，根據施工方施工先后的順序運輸構件，尋求最優(yōu)路線，以達按時到，到即到即用，既提高了效率、降低了成本也不影響施工場地的堆放及施工的進度。

2.3　BIM技術在優(yōu)化現場施工環(huán)節(jié)的應用

2.3.1優(yōu)化施工效率

目前施工BIM也得到了快速發(fā)展，配套的技術和軟件孕育而生。施工BIM的使用大大提高了施工單位的工作效率。例如前期設計BIM的使用使得設計更加完善，從而使得施工過程中的施工困難減少，施工工人通過三維模型的查看更好的理解設計師的想法，減少施工錯誤，大大提高了效率。而在與預制構件制造商進行對接時，BIM技術的使用也為施工單位節(jié)約了時間成本和經濟成本。構件廠商已經為每個預制構件都植入了RFID芯片，施工單位通過查詢芯片信息能更好的了解構件信息，當預制構件進入施工現場時，通過識別芯片更高效的進行對接，并提前通過施工BIM對構件進行堆放預演，使場地堆放使用更加合理。

2.3.2優(yōu)化施工質量

施工BIM的另一個長處就在于可以進行施工模擬。裝配式建筑相對于普通建筑有著負責的施工工藝，傳統(tǒng)裝配式建筑在現場吊裝過程中困難重重，往往在吊裝過程中才能發(fā)現施工問題和構件節(jié)點問題。施工BIM的使用使得施工過程可以在三維平臺上進行預先模擬，模擬吊裝過程，以此對施工流程進行優(yōu)化，減少二次施工，提高施工質量。同時BIM技術也可以模擬現場的一些突發(fā)施工狀況，提前制定應急方案，提高施工質量的同時降低施工事故風險。同樣施工質量和施工效率的提高也間接為施工單位減少了施工成本。

2.4　BIM技術在裝配式建筑運營維護環(huán)節(jié)的應用

在裝配式建筑建成使用之后，BIM技術仍然可以發(fā)揮著很大的作用，BIM技術對于裝配式建筑的安全性和耐久性，對整個建筑預制構件的各個部分的安全性和設備的損耗情況進行實時監(jiān)測，可以及時發(fā)現問題，解決安全，保證建筑和人員的實時安全。而當內部構件出現問題需要維修時，工人又可以利用已經建成的三維模型準確的確定事故點以及掌握設備的詳細信息并及時進行處理，使維修更加高效。利用BIM技術檢測的過程中還可以了解整體建筑的能耗情況，發(fā)現高能耗節(jié)點，提出處理方法使建筑能耗使用得以降低，延長設備和構件的使用壽命，保證裝配式建筑使用過程中的安全綠色。

3　結語

BIM技術的使用可以有效地解決傳統(tǒng)裝配式建筑各個環(huán)節(jié)的問題，實現協同管理，使裝配式建筑行業(yè)的整體水平得以大幅提升。但BIM作為新興產物引入到建筑行業(yè)仍然存在著很多不足，對應的軟件開發(fā)也亟待進行，要使BIM技術在裝配式建筑發(fā)揮的作用實現最大化，還需要BIM技術專業(yè)人員以及行業(yè)各部門的共同努力。

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