BIM技術(shù)在裝配式建筑中的運用研究

張偉潔 趙啟宣 呂國震

安徽新華學(xué)院

1 引言

發(fā)展裝配式建筑的宗旨在于促進綠色建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同步提升經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)粗放型建造方式，實現(xiàn)綠色生態(tài)發(fā)展目標，促進節(jié)能減排，提質(zhì)增效。隨著裝配式建筑施工建設(shè)的發(fā)展，BIM技術(shù)的應(yīng)用極為廣泛，并取得了良好的應(yīng)用效果。本文將簡單分析裝配式建筑的效益，系統(tǒng)論述BIM 技術(shù)在裝配式建筑施工管理中的應(yīng)用價值，并分層淺談BIM技術(shù)在裝配式建筑中的運用方案。

2 裝配式建筑的效益

建設(shè)裝配式建筑是為了促進經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益的同步發(fā)展，一般來講，裝配式建筑的經(jīng)濟效益包括微觀效益和直接效益。目前，裝配式建筑是由甲方、設(shè)計、制作與施工等環(huán)節(jié)共同完成，通過結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外圍系統(tǒng)、設(shè)備管線系統(tǒng)和內(nèi)裝系統(tǒng)等四個系統(tǒng)集成化來實現(xiàn)經(jīng)濟效益。雖然設(shè)計裝配式建筑成本費用較高，然而其他環(huán)節(jié)成本較低，最終的綜合經(jīng)濟效益較高。從社會效益的角度來看，構(gòu)建裝配式建筑有助于轉(zhuǎn)變建筑建造方式，營造良好的建筑環(huán)境，提高社會公眾滿意度，促進城市建設(shè)的發(fā)展。從環(huán)境效益來看，裝配式建筑施工建設(shè)選用了節(jié)能材料，施工方案以節(jié)能減排為核心，施工污染指數(shù)低，建筑環(huán)保價值極高。

3 BIM技術(shù)在裝配式建筑施工管理中的應(yīng)用價值

目前，中國建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，裝配式建筑工程已經(jīng)不是單一的建筑體，而是多種高層建筑組成的大型建筑工程項目群，這種建筑工程項目群構(gòu)成系統(tǒng)極為復(fù)雜，涉及了大規(guī)模投資，存在多方利益相關(guān)者，實施風(fēng)險指數(shù)也非常高，如果未處理好信息共享和集成管理工作，必然會滋生信息孤島問題，嚴重影響建筑工程項目開發(fā)效益和施工質(zhì)量，也很容易造成巨大損失。大型裝配式建筑工程項目的施工作業(yè)與項目管理范圍遠遠超過傳統(tǒng)項目，該項目群投資規(guī)模龐大，技術(shù)要求極高，項目施工發(fā)過程中存在大量的連續(xù)性滾動作業(yè)，各種子項目之間有緊密的關(guān)聯(lián)性，投資開發(fā)風(fēng)險極高，各利益組織也存在明顯地利益互動。其次，大型裝配式建筑工程項目群并非一個簡單的項目群，而是由多個項目群組合而成的，各項目群還包含著子項目群與單個項目，簡而言之，大型裝配式建筑工程項目群構(gòu)成層次結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。運用傳統(tǒng)管理技術(shù)無法確保裝配式建筑工程項目群的順利竣工及其施工質(zhì)量，對此，必須充分發(fā)揮BIM 技術(shù)的管理作用。BIM的英文全稱是Building Information Model，其漢語譯文是建筑信息模型，該模型收集了大量的建筑項目信息。從宏觀層次來看，運用BIM技術(shù)開展裝配式建筑施工管理工作的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在四個方面：第一，輔助施工企業(yè)設(shè)計完善的建筑模型與施工方案。運用BIM 技術(shù)能準確收集和計算各種重要參數(shù)，搭建完善的裝配式建筑施工模型，在優(yōu)化整體建筑模型的同時，對局部模型進行細化。同時，運用BIM技術(shù)能設(shè)計精確的三維圖紙，準確模擬施工現(xiàn)場動態(tài)，為施工技術(shù)人員提供科學(xué)的指導(dǎo)方案，規(guī)范他們施工操作行為，確保施工過程的安全性。第二，實現(xiàn)裝配式建筑工程項目產(chǎn)品的信息基礎(chǔ)管理。運用BIM技術(shù)構(gòu)建建筑施工管理平臺能將施工圖紙、施工進度、建筑項目投資成本、建筑項目施工質(zhì)量、建筑項目作業(yè)清單、項目人力資源需求、施工材料采購等多種互相影響的項目產(chǎn)品要素納入管理系統(tǒng)中，同時，對所有要素進行通盤規(guī)劃與分析，做好建筑項目全局優(yōu)化工作，實現(xiàn)建筑項目產(chǎn)品信息的有效繼承。第三，實現(xiàn)裝配式建筑工程項目的全壽命過程信息集成管理。從辯證角度來看，裝配式建筑工程項目的全壽命過程信息集成包含了兩個層次，第一層是指裝配式建筑項目施工建設(shè)的全過程壽命信息集成管理，該項管理包括項目啟動、項目組織、項目開發(fā)實施、項目評估和竣工解散等五個階段；第二層則包括立項、項目設(shè)計、項目施工、項目運營和項目后評價等工作。此外，實現(xiàn)裝配式建筑項目的全壽命過程信息集成管理有助于促進各階段信息共享。第四，實現(xiàn)大型裝配式建筑工程所有相關(guān)管理組織的信息集成管理。當(dāng)代大型裝配式建筑項目群所涉及的多方組織包括國家政府、投資財團、設(shè)計組織、外部資源組織、原料供應(yīng)商、總承包企業(yè)、分包企業(yè)、監(jiān)理企業(yè)和業(yè)主等，各組織會與合作方簽訂獨立的合同，這樣雖然有助于維護合作雙方的合法利益，卻不利于促進多方組織的信息交流。構(gòu)建基于BIM技術(shù)的裝配式建筑施工質(zhì)量管理模式能夠克服這一缺陷，通過信息共享來實現(xiàn)各管理組織的信息集成管理，優(yōu)化信息溝通機制，提高總體組織管理水平，進而達到促進經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益同步發(fā)展的目標。

4 BIM技術(shù)在裝配式建筑中的運用方案

4.1 構(gòu)建完善的信息模型

對于當(dāng)代大型裝配式建筑工程施工管理工作來講，優(yōu)化BIM 技術(shù)在裝配式建筑工程施工質(zhì)量管理中的應(yīng)用方案，首先要構(gòu)建基于BIM技術(shù)的大型裝配式建筑工程項目群信息集成管理模型，將所有重要信息收集到模型之中，做好模型的分層設(shè)置工作。一般來講，模型核心是BIM 技術(shù)，核心外層（由內(nèi)到外模型第一層）是項目成本、3D幾何信息、施工進度、工程量清單、質(zhì)量維護信息、工程邏輯、人力需求、施工材料采購，第二層是立項、項目設(shè)計、項目啟動、項目組織、項目實施、項目評估、項目解散，第一層是大型裝配式建筑項目群、項目群和子項目群以及單個項目。其次，構(gòu)建基于BIM 技術(shù)的大型裝配式建筑工程項目群信息集成管理模型，必須確保所有項目信息的完整性、一致性和共享性。所謂項目信息的完整性是指要將所有項目信息和工程邏輯關(guān)系納入模型之中；信息一致性則要求為信息輸入、信息處理、信息分析和信息輸出建立統(tǒng)一的標準，完善信息源管理，確保輸入與輸出信息的一致性；信息共享性要求促進不同專業(yè)、不同組織和不同系統(tǒng)的信息共享。

4.2 設(shè)計精確的施工圖紙

建筑企業(yè)應(yīng)正確運用BIM技術(shù)的三維建模功能和圖紙整合功能精確設(shè)計三維施工圖紙，不斷增強圖紙的可視性效果，將直觀化圖紙呈現(xiàn)給施工技術(shù)人員。與此同時，設(shè)計師應(yīng)注意將大型裝配式建筑工程項目群的分部分項建筑工程項目設(shè)計所需要的材料直接標注在直觀化圖紙與模型中，以便于施工技術(shù)人才、采購人員和供料管理人員了解用料狀況。需要注意的是，初步完成圖紙設(shè)計作業(yè)后，必須做好技術(shù)交底工作，審核通過后，圖紙方能使用于裝配式建筑工程項目施工建設(shè)中。

4.3 充分發(fā)揮BIM的核心指導(dǎo)作用

發(fā)揮BIM的核心指導(dǎo)作用，必須規(guī)范項目設(shè)計流程，合理分配建筑施工企業(yè)、投資財團、外部資源管理組織、設(shè)計組織、業(yè)主和監(jiān)理企業(yè)的任務(wù)。建筑施工企業(yè)應(yīng)依次做好裝配式建筑項目啟動與合同交底工作、資料收集工作、提供科學(xué)合理的商務(wù)意見、根據(jù)外部條件總結(jié)招采方案并提出深化意見、提出項目需求、根據(jù)初設(shè)方案提出專業(yè)意見、整合所有資料、編制項目策劃書、做好項目實施推演工作、量化施工圖紙設(shè)計工作、將所有關(guān)于設(shè)計的意見反饋給設(shè)計組織。外部資源組織應(yīng)注意整合內(nèi)外部資源進行意見收集和整理工作，并組織設(shè)計方根據(jù)反饋意見修改初設(shè)方案。設(shè)計組織應(yīng)先設(shè)計初設(shè)方案，然后，對該方案進行修改，最后再確定完善的方案，做好方案報審工作。業(yè)主方應(yīng)通過組織招標與方案設(shè)計委托給設(shè)計組織，依法簽訂合同。監(jiān)理企業(yè)應(yīng)輔助各組織做好監(jiān)督審核工作，以確保裝配式建筑工程項目作業(yè)的順利完成。其次，必須運用BIM 技術(shù)加強裝配式建筑工程項目施工管控力度，細化事前控制、事中控制與事后控制階段。一般來講，在事前控制工作中，施工企業(yè)應(yīng)聯(lián)合其他組織設(shè)計精確的三維建筑信息模型，按照標準工序與國家建筑行業(yè)規(guī)范要求，做好施工技術(shù)交底工作，制定科學(xué)的施工指導(dǎo)方案。事中控制主要是針對所有分項工程項目施工作業(yè)，在具體施工過程中，建筑工程管理人員應(yīng)指導(dǎo)所有施工技術(shù)人員按照三維模型加強分項工程項目技術(shù)控制力度，以此提高施工質(zhì)量與施工效率。事后控制通常應(yīng)用于分項工程和總工程初步竣工后，此時，施工企業(yè)和監(jiān)理企業(yè)應(yīng)該將所有重要數(shù)據(jù)信息錄入管理系統(tǒng)中，促進工程質(zhì)檢信息和建筑模型的有機連接，以便于及時了解施工質(zhì)量狀況，全面加強施工質(zhì)量動態(tài)管理工作。

4.4 運用BIM技術(shù)加強工程造價管理

運用BIM 技術(shù)加強建筑工程造價管理工作，需要將該技術(shù)貫穿于裝配式建筑工程項目設(shè)計組織、項目決策、施工與竣工等階段。通常，在裝配式建筑工程項目設(shè)計組織階段，造價管理人員應(yīng)著手制定基于BIM技術(shù)的裝配式建筑工程項目設(shè)計管理方案，對所有信息資源進行整合、分析與利用。為相關(guān)管理工作開展提供參考信息，并在數(shù)據(jù)共享平臺的配合作用下，處理好項目設(shè)計中的細節(jié)問題，使得其設(shè)計過程能夠處于可控狀態(tài)，確保裝配式建筑工程項目實踐中的設(shè)計管理狀況良好性。在項目決策階段，應(yīng)注意制定完善的決策方案，確保造價管理制度能得以順利落實。在施工階段，應(yīng)充分利用BIM 技術(shù)搭建造價信息管理平臺，及時了解施工信息，根據(jù)施工狀況和信息分析結(jié)果采取科學(xué)措施控制造價力度與施工成本，處理好突發(fā)性變更問題。進入竣工階段后，造價管理人員應(yīng)做好所有造價信息核對工作與計價管理工作，整合一切有價值的信息，不斷提升竣工時期的裝配式建筑工程項目造價管理效果。

5 結(jié)束語

綜上所述，全面提升裝配式建筑施工建設(shè)質(zhì)量，發(fā)揮BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用價值，必須著手構(gòu)建基于BIM 技術(shù)的裝配式建筑工程項目群信息集成管理模型，將所有重要信息收集到模型之中，做好模型的分層設(shè)置工作；運用BIM技術(shù)的三維建模功能和圖紙整合功能精確設(shè)計三維施工圖紙，不斷增強圖紙的可視性效果；發(fā)揮BIM的核心指導(dǎo)作用，規(guī)范裝配式建筑項目設(shè)計流程，合理分配建筑施工企業(yè)、投資財團、外部資源管理組織、設(shè)計組織、業(yè)主和監(jiān)理企業(yè)的任務(wù)；健全裝配式建筑工程造價管理機制，將BIM 技術(shù)貫穿于裝配式建筑工程項目設(shè)計組織、建筑項目決策、建筑施工和竣工等不同階段。