基于BIM的裝配式建筑全生命周期安全管理研究

牛艷 吳婷婷

現代裝配式住宅多采用裝配式混凝土結構，它在我國保障性住房的建筑過程中最常見，同時也是國家倡導和推廣的一種重要的建筑形式。而通過BIM 技術對在生命周期內的裝配式建筑進行設計、生產、裝配以及裝修和運營，能實現信息化的產業鏈管理。而且還能以此為平臺，進行實時的信息傳遞和交互，準確發現問題并及時反饋，是建筑行業現代化的重要內容之一。本文以BIM技術在裝配式建筑全生命周期安全管理過程中的問題為研究課題，通過科學論證，找出相應的解決方案，希望為我國建筑業的現代化發展提供參考。

一、基本概念

1. BIM技術

BIM即Building Information Modeling的簡稱，是美國建筑業開創性地推廣并使用的實施建筑生命周期信息化安全管理的一項高新技術。一經推出，在英國和澳大利亞等經濟發達的國家備受推崇。嚴格意義上而言，BIM是一種對工程項目物理特性和功能特性的數字化表達，而且能對建筑生命周期內的所有相關信息建立數據庫并共享傳播，為使用者提供信息支持。因此，BIM技術以建筑工程的數據和信息為依托，通過建立模擬的立體模型，將建筑工程相關的邏輯關系直觀的反映出來，是建筑領域信息化管理的工具。

2.全生命周期管理

建設項目全生命周期管理，指貫穿于項目整個建設過程的，包括設計、生產、建造、運營維護以及拆除后再利用的全生命周期中的信息與過程。它以信息化管理手段為基礎，通過建立三維模型，將住宅建筑工程的設計、施工和管理等全過程融為一體，促進各個過程信息傳遞的效率，實現信息及時交流和共享。建設項目全生命周期管理具體包括兩個方面的內容，一方面，收集并處理所有相關的項目過程信息。另一方面，通過對建筑項目全生命周期的所有過程信息進行分享和控制，進而推動工程有效開展，保證工程的質量和經濟價值。

二、BIM在裝配式建筑全生命周期安全管理中應用的意義

裝配式建筑是進入新世紀以來我國普遍推廣的一種全新的建筑形式。這種建筑形式不但能有效減少建筑垃圾，避免對環境造成嚴重破壞，還能大幅減少噪音污染，保證工程質量的同時節約開支。所謂裝配式建筑，就是把加工好的預制構件直接組裝，就可以完成建筑整體的建造。由于建筑配件或半成品都是事先設計好，能批量生產的，因此可以大大縮減工程建設的周期，而且節省人力、物力。正因為其擁有巨大的規模效應和經濟效益，在我國被廣泛推廣使用。另外，對于建筑出現墻體裂縫和樓底滲漏等常見的問題，裝配式建筑都可以方便快捷地解決和規避，因此這類建筑具有更好的安全性，生命周期也更長。

雖然裝配式建筑法具有很多傳統建筑模式所沒有的優勢，但在建筑全生命周期安全管理方面還存在缺陷。具體體現在：第一，當前我國建筑行業發展迅速，項目參與形式不斷增加，施工所需的預制構件也日趨多樣化和個性化。而同時由于參與者信息不對稱問題普遍存在，造成建筑施工的預制、運輸和組裝等各環節缺乏統一的監督和信息傳遞機制，而很容易出現秩序混亂不堪效率低下，質量不高返工延誤進度等問題愈發突出。第二，建筑工程往往工期長、流程多，涉及的信息量大，往往缺乏有效的統計、整理和綜合控制，信息使用者很難實現有效的信息傳遞和共享。項目管理者很難對施工全過程進行有效監督。第三，由于沒有實現對工程的構件信息全面了解和掌握，導致很多預制構件生產后，發現根本不匹配，延誤工期而且造成大量的資源浪費。由于以上問題日益突出，國內越來越多的業內人士把焦點放到了BIM技術上，意在通過有效運用BIM技術提高裝配式建筑全生命周期安全管理的水平和質量。

三、裝配式建筑全生命周期安全管理中BIM的應用

1.規劃設計階段

BIM信息管理技術在建筑工程規劃設計階段的主要作用是聯絡和協調各參與者協商達成一致意見，能有效規避傳統模式中普遍存在的多方參與設計沖突以及設計認為頻繁變更的問題。它的巨大優勢包括：第一，進行系統的場地分析，提出最優的選址方案。以往的場地分析環節往往偏重于進行定量分析，在海量信息和主觀因素影響的情況下，往往束手無策。而BIM技術能實現與地理信息系統完美融合，對現實場地的條件和空間信息建立數據模型進行分析，并綜合評估給出若干建議，為當地規劃提供參考。第二，BIM 模型能將工程的含義，各構件的原料、尺寸和屬性等信息完全直觀地展示出來，而且模型是基于若干參數組成的，各參數之間都有不同程度的關聯性。當某個構件的參數信息發生變化后，其他所有相關構件也會發生改變。因此圖形修改只要在同一個圖紙上就可以完成，不像傳統模式那么繁瑣。另外，基于BIM技術建立的模擬圖形還能對施工難點如新結構、新形式和復雜節點等，進行直觀模擬，這樣能使設計者準確及時發現問題，并改進和優化。而且BIM模式還具有可視化優勢，設計者只需要通過互聯網將電子模型分享給建筑工程相關對象，就可以完成在線溝通和交流，大大節約設計規劃的時間。第三，有效檢驗是否存在設計沖突。傳統設計模式往往是憑空想象出待建工程完工后的大體情況。而由于實際施工過程很難管控，導致很多設計與實際嚴重偏離。尤其是預制構件的設計問題，預測不合理很可能導致構件不符，無法正常使用，需要返工和重新設計或修改方案。但如果利用BIM技術進行設計，一些設計方面的矛盾問題立即就能在模型中體現出來。然后設計師可以及時更正和調整，從源頭上規避設計沖突的問題。

2.生產制造階段

BIM系統在構件生產制造階段會引入RFID技術進行數據處理。它首先會生成特定的RFID標簽將相應的構件標注出來，不同的RFID標簽包含不同構件完整的相關信息，供生產、存儲、運輸和吊裝等各環節的操作者使用。正式生產前，構件生產管理系統會自動從BIM的數據庫中提取已經設計并保存的相關信息。而且在生產環節完全結束后，將生產的構件的數量、規格、質量檢驗等信息上傳到BIM 數據庫備份保存。另外，RFID標簽是以唯一性原則進行編碼的，這樣做保證了構件生產、運輸、使用等各環節信息傳遞的統一性和精準性。可見，BIM技術的運用使得建筑工程在施工工程中質量高、存貨低而且效率高。

3.建造施工階段

BIM 技術在施工建設階段的使用有兩個方面的優勢。一方面，管理預制構件倉庫存放和入場環節。傳統模式在施工階段構件選擇錯誤或倉庫存放位置不明確導致延誤工期的現象很常見。而運用BIM 技術后能得到有效改善。它獨有的信息平臺不但能對構件的去向進行實時管控，而且能實現信息共享和高效傳遞，并保證信息的準確性和全面性。另一方面，它還能對建筑工程的全過程進行管控。施工單位在接受到設計部門提供的施工方案后，會建立4D模型進行分析驗證，并可以對工程開展的進度和質量進行實時監督。通過模型對預估效果和實際效果的全方位對比，找出差異。這個時候系統也會智能化地給出調整施工方案的若干建議。施工單位根據建議找出最優的改善方案，最終保證施工順利開展。

4.運營維護階段

利用BIM 技術也可以在工程運營維護階段開展科學的管理工作。已建工程后期的使用和財務等信息都會被收集到BIM數據庫以專門的文檔保存，這些信息都是施工單位交付工程和建筑運營維護的時候需要充分參考的。BIM系統會與物業管理部門的系統進行連接，隨時監督改善物業的運營情況，對物業運行的各種參數如設備性能和能耗，以及環境成本支出等進行準確評價，并給出相關的優化建議。而且它在物業門禁管理方面也能發揮較大作用。