BIM技術在裝配式住宅全生命周期中的應用研究

劉嵐迪

（廣東博意建筑設計院有限公司）

引言

數字技術在建筑行業中的應用，為BIM技術在建筑項目全生命周期中的應用提供了技術支持。借助BIM技術，對裝配式建筑規劃、設計、施工等環節進行模擬分析，實現協同設計、移動通訊與項目管理的整合，有效提高了建筑項目施工管理的質量和效率，也促進了傳統生產與管理模式的改革與創新，是未來我國建筑領域建設、管理的主要發展方向和潮流。

1 BIM技術在裝配式住宅規劃、設計、深化設計中的應用

規劃階段：在進行裝配式住宅生產銷售時，一個重要的環節就是對成品住宅進行規劃，因此可以利用BIM技術實現對產品與市場的協調，進行市場最大效益的規劃，幫助業主進行最優選擇。如幫助業主選擇建筑面積大、風水好、朝向好、景觀佳、可利用面積多等最優住宅選擇。利用BIM技術還可以了解各個住房的居住環境，以及相應居住環境下真實的建筑情況，并利用此數據模型，進行相關消耗的計算，如建造消耗、成本消耗、資源消耗等。幫助業主正確分析建筑物的應用功能、使用價值等。

設計階段：在裝配式住宅的設計階段可以利用BIM技術對建筑的設計信息、設計圖紙、備用設計等內容進行記錄，更便利的對設計內容進行更改，充分調節各個設計環節之間的協調性。在施工圖階段建立達到出圖深度的模型，模擬施工難點，借助其可視化特征，及時發現屋面、防水、門窗、扶手欄桿、室外裝飾及室內裝飾等復雜節點的問題并加以改進。同時，能夠進行實時有效的管線碰撞檢查，避免不必要的設計修改以及工期延誤，降低建設成本。BIM模型中的圖元都輸入了準確的材料屬性和空間尺寸等參數，整合了大量工程信息，能夠進行構件統計，快速計算出裝配式住宅建筑的預制率、裝配率，以及所需的其它工程量信息，有效避免了人工計算的誤差，也節省了數據計算時間。

深化設計：深化設計階段，是裝配式住宅設計的關鍵環節。由于預制構件是在工廠中加工后運輸到施工現場進行安裝，因此預制構件設計與生產的精度，會直接影響現場安裝的質量。因此，必須要重視“深化設計”，通過對設計的進一步研究、修改和糾正，提高設計精度，準確表達預留預埋要求，進而提高生產精度，確保每個預制構件都能夠達到施工標準與要求。然而，一座建筑需求數量龐大的預制構件，拼裝過程中的精度控制，不可能一一通過人工校對，此時BIM技術的作用就得以發揮，借助BIM模型，模擬現場可能出現的安裝順序沖突和管線、鋼筋碰撞等，并以此為依據，進行設計的調整和修改，完成設計圖紙的深化。

2 BIM技術貫穿裝配式住宅生產、建造環節的管理系統的建立

除了在設計、深化設計階段，利用BIM技術可以充分彌補二維圖紙中存在的不足，解決其難以解決的問題，此外，在住宅的生產、建造環節都可以實現對管理系統的完善。BIM技術與各個環節的內容相結合都可以收獲不一樣的效果。并可以滿足不同參建方，如使用者、施工者、監督者等不同組織對自己所需信息的獲取，使各個參建方都可以充分融入到對工程的管理中來。

例如：某城建項目中充分應用了BIM實現動態顯示PC深化設計、生產和建造環節等各個管理環節中的工作細節，以建立信息管理系統平臺的模式，實現對PC設計的動態管理，實現實時監管生產進度，儲運物流情況、現場施工進度等，圖1所示。

圖1 PC構件生產管理系統構架

通過BIM技術將工程建設的全周期充分進行數據化引入，建立相關的數字化、信息化、自動化模型，形成中心數據庫。在子系統發生改變時可對數據庫中心數據及時進行更新。

生產階段：預制構件需經過生產、出廠驗收、運輸、進場驗收，全部合格后才能進行安裝。在整個生產制造過程中，將BIM與RFID（射頻識別）技術或二維碼識別技術結合，生產時對預制構件進行編號，將存儲構件設計信息的標簽直接植入構件中。構件識別應保證其唯一性與準確性，完全基于實際設計要求進行數據存儲和上傳。同時整合BIM信息共享技術、MES（制造執行系統）和ERP（企業資源計劃），生產時通過手持客戶端，連接BIM共享信息平臺，實時跟蹤預制構件生產、運輸、質量檢驗、堆放全過程，并對問題構件及時作出反饋，保證構件數量完整、無質量缺陷，能夠有效避免材料浪費以及質量問題責任糾紛。還可以根據施工進度，合理規劃構件生產安排與堆放位置，避免生產和施工進度不一致造成的待料或窩工。

施工階段：工程施工是一個復雜的多專業多工序交叉工作，對于裝配式建筑，其施工工序、構件吊裝安裝質量和準確性就更為重要。施工工序有誤，可能造成構件無法吊裝就位或鋼筋無法綁扎；外觀同樣的兩個構件，其管線預留預埋位置也可能有區別，安裝錯誤會導致不必要的浪費和工期延誤。借助ITWO（BIM企業云平臺）系統，上傳BIM輕量化模型，以動態3D模式模擬整個施工吊裝過程，相關人員能夠實時觀測施工進度、檢驗施工工序并及時發現施工問題。還可以對不同的施工工序進行模擬、分析、對比，包括場地布置、塔吊位置、構件碰撞等，選擇最優方案，合理安排施工進度計劃。同時，可以將材料、人工、設備等根據不同構件、不同工作子項進行分類，準確反映各階段不同類別的材料、人工用量，動態模擬比對多種方案之間的成本差別，進行實時成本優化。

3 BIM技術在裝配式住宅運營階段的應用

BIM模型中存儲了建筑物的基本信息，包括維護計劃、檢驗檢測報告、工作清單、設備參數、故障時間、問題描述等，能夠實現建造施工和運營維護的無縫對接。物業人員在對建筑物結構設施和設備設施進行維護時能夠采取最合理的維護方案，避免物業維護可能對建筑物造成的損壞，提高建筑性能，降低能耗和維修費用，進而降低總體維護成本。同時，物業管理人員可以通過BIM平臺實時監控設備的運行狀況，讀取運行參數，對設備的環境、性能和能耗采取有效的控制措施。

比如：一旦出現火情，BIM信息管理系統，就定位火情發生的位置，相關人員根據系統提供的內容，能夠立即進行撲救，采取有效的措施控制火情。在裝配式住宅，或者其附屬設備維修的過程中，使用BIM技術構建模型，得到相關預制設備或者附屬設備的相關信息，比如型號、參數等，進而為維修提供更加可靠的數據，保障維修的順利進行。

4 結束語

在裝配式建筑日漸普及的今天，BIM技術的應用也開始為更多人所關注。BIM技術在裝配式住宅全生命周期中的應用，不僅可以提高設計質量、提高預制構件生產的準確性，還能夠減少建造過程中出現碰撞與誤差的幾率，提高整體施工質量；同時，還實現了生產和施工管理的可視化，提高了管理效率；更實現了裝配式住宅設計、生產、施工、運維的全生命周期追溯機制，推動了裝配式住宅的建設發展和應用。

[1]馮雯婷.BIM技術在預制裝配式住宅中的應用研究[J].綠色環保建材，2017（10）：176+178.

[2]嚴瑾.淺談BIM技術在預制裝配式住宅中的應用[J].科技創新與應用，2016（34）：257.