BIM+N技術(shù)在裝配式PC建筑工程總承包中的集成應(yīng)用

謝信永

（福州工商學(xué)院，福建 福州 350715）

0 引言

在2016年中共中央、國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于進一步加強城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》中明確指出：發(fā)展新型建造方式，大力推廣裝配式建筑，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%。

同年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》和《關(guān)于進一步推進工程總承包發(fā)展的若干意見》分別指出：“十三五”時期，全面提高建筑業(yè)信息化水平，著力增強BIM、大數(shù)據(jù)、智能化、移動通訊、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)集成應(yīng)用能力”；“政府投資項目和裝配式建筑應(yīng)當積極采用工程總承包模式。”

因此，綜合以上信息，在國家政策導(dǎo)向中可以發(fā)現(xiàn)，以BIM 技術(shù)為核心，大數(shù)據(jù)、智能化、移動通訊、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等N 種信息技術(shù)協(xié)同作業(yè)，在裝配式建筑的建造過程中應(yīng)用工程總承包的模式下已勢在必行，并且這種集成化的應(yīng)用在未來建設(shè)工程的應(yīng)用比例也會大幅提高。

1 裝配式PC 建筑實行工程總承包模式的優(yōu)勢分析

1.1 裝配式PC 建筑

裝配式建筑主要可分為裝配式PC（Precast Concrete）結(jié)構(gòu)、裝配式鋼結(jié)構(gòu)、裝配式木結(jié)構(gòu)。目前市場上裝配式PC 結(jié)構(gòu)占裝配式建筑的比例較高，裝配式PC結(jié)構(gòu)是由一個個的PC 構(gòu)件組合裝配而成，裝配式PC 構(gòu)件是裝配式混凝土預(yù)制構(gòu)件的簡稱，其構(gòu)件生產(chǎn)程序區(qū)別于目前主流的施工現(xiàn)場整體澆筑，其主要PC 構(gòu)件有PC 柱、PC 墻板、PC 預(yù)制梁、PC 疊合樓板、PC 陽臺板、PC 空調(diào)板、PC 樓梯等構(gòu)件。

1.2 工程總承包模式

工程總承包模式是相對于傳統(tǒng)設(shè)計、采購、施工等環(huán)節(jié)相分離承包而言的，是指具有工程總承包資質(zhì)的企業(yè)依照與業(yè)主方簽訂工程總承包合同，包括建設(shè)項目的設(shè)計、采購、施工等實施全過程的承包，同時對項目的質(zhì)量管理、安全管理、進度管理、成本管理等項目管理環(huán)節(jié)進行全方位負責的承包方式。工程總承包單位應(yīng)當具備與項目規(guī)模相當?shù)脑O(shè)計或施工資質(zhì)，相對應(yīng)的財務(wù)、風險擔當能力，同時具有相對應(yīng)的組織機構(gòu)、項目管理人員、項目管理體系和項目業(yè)績等條件。其工程總承包項目部配置如下圖所示：

圖1 工程總承包建造模式項目部配置圖

1.3 裝配式PC 建筑實行工程總承包建造模式的優(yōu)勢

傳統(tǒng)建筑通常采用平行承發(fā)包，常遇到設(shè)計、施工脫節(jié)，項目經(jīng)常變更，質(zhì)量、工期、安全等問題無法得到有效控制。而裝配式PC 建筑與傳統(tǒng)建筑相比，具有多專業(yè)多工種高度集成化的特點，其建筑構(gòu)件的設(shè)計精細度要求更多，參與建造的單位比傳統(tǒng)建筑多了構(gòu)件生產(chǎn)商、構(gòu)件運輸單位，并且對施工工序的要求也更高，因此需要一個總承包單位對不同單位、不同專業(yè)、不同階段進行全面的控制與協(xié)調(diào)。裝配式PC 建筑與工程總承包模式的關(guān)鍵理念都是集成化，使得設(shè)計、生產(chǎn)、運輸、施工、運維等階段有機結(jié)合。工程總承包模式下裝配式PC 工程項目的主要參與方包括：業(yè)主、總承包商、分包商、咨詢單位和供應(yīng)商，此模式可以將各參建方有機配合在一起。

2 BIM+N 技術(shù)在裝配式PC 建筑中的應(yīng)用優(yōu)勢

BIM 技術(shù)是以數(shù)字化為基礎(chǔ)技術(shù)，具有強大的數(shù)據(jù)信息共享，協(xié)同工作的能力，通過BIM 模型的創(chuàng)建把裝配式PC 建筑中的建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等各個專業(yè)的信息集成在同一個模型上進行協(xié)同工作和數(shù)據(jù)處理[1]，同時結(jié)合大數(shù)據(jù)、智能化、移動通訊、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)使得BIM 模型得到更充分的應(yīng)用，這種結(jié)合使裝配式建筑的高度集成性能才能充分發(fā)揮出來，將設(shè)計、生產(chǎn)、運輸、裝配、運維等環(huán)節(jié)調(diào)試整合，實現(xiàn)全過程協(xié)同工作和建筑全生命周期的信息化管理，從面提高設(shè)計的精確度、減少返工、縮短工期、減少能源與材料的消耗、降低整個項目的建造成本。

圖2 BIM+N 技術(shù)裝配式PC 建筑的應(yīng)用

3 BIM+N 技術(shù)在裝配式PC 建筑工程總承包各個階段的集成應(yīng)用

BIM+N 技術(shù)在裝配式PC 建筑在各個建設(shè)階段已形成BIM 為核心，加上大數(shù)據(jù)、智能化、移動通訊、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等若干個信息技術(shù)的綜合應(yīng)用，使得BIM技術(shù)更加落地到項目建設(shè)的不同階段，具體情況歸納如下：

3.1 BIM+N 技術(shù)在裝配式PC 建筑設(shè)計階段中的應(yīng)用

BIM 技術(shù)在可視化模擬、虛擬建造、碰撞檢查等功能的應(yīng)用已經(jīng)越來越普及，而裝配式PC 建筑設(shè)計的重點在于PC 構(gòu)件庫的建立，有了PC 構(gòu)件庫，使得裝配式建筑構(gòu)件的通用性、標準性、可復(fù)制性的優(yōu)勢才能突顯出來，而BIM 技術(shù)就可以支撐裝配式PC 構(gòu)件庫的分類、信息創(chuàng)建、入庫及使用管理。同時利用BIM+VR技術(shù)，可實現(xiàn)虛擬樣板間的創(chuàng)建，可展現(xiàn)空間布局、裝修觀感、材質(zhì)替換等效果，設(shè)計師可與業(yè)主方進行直觀的浸入式溝通。

3.2 BIM+N 技術(shù)在裝配式PC 建筑生產(chǎn)階段中的應(yīng)用

PC 構(gòu)件的生產(chǎn)階段依托BIM+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對預(yù)制構(gòu)件的實行動態(tài)管理，使生產(chǎn)過程的信息反饋更加流暢，讓質(zhì)量管理者對構(gòu)件的生產(chǎn)環(huán)節(jié)可以全面的監(jiān)管。通過 BIM 技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)可實現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)、運輸、出廠等一系列跟蹤定位，裝配式PC 建筑的各參建方可以對PC 構(gòu)件生產(chǎn)、運輸狀態(tài)進行修改與反饋，項目各參建方可以依據(jù)PC 構(gòu)件的生產(chǎn)信息安排好本方的工作。在PC 構(gòu)件生產(chǎn)的同時，將PC 構(gòu)件的信息轉(zhuǎn)換成二維碼，并輸出打印成二維碼標簽，二維碼中包含項目編號、構(gòu)件編號、構(gòu)件名稱、外形尺寸、產(chǎn)品批次等信息，PC 構(gòu)件質(zhì)量檢查合格后，將二維碼貼到相應(yīng)的PC 構(gòu)件上，生產(chǎn)管理人員通過手持閱讀器掃描無線射頻芯片連接到數(shù)據(jù)庫中，更新PC 構(gòu)件的狀態(tài)信息、記錄責任人、記錄時間等信息[2]。

3.3 BIM+N 技術(shù)在裝配式PC 建筑運輸階段中的應(yīng)用

PC 構(gòu)件運輸過程中，使用BIM 技術(shù)和GIS 技術(shù)的結(jié)合，可使PC 構(gòu)件施工現(xiàn)場的地形圖進行三維模擬，進而進行施工現(xiàn)場三維運輸模擬，對PC 構(gòu)件運輸工程車安裝全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，通過全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)實時定位車輛的運輸情況，運輸工程車與PC 構(gòu)件信息互通，施工方可根據(jù)BIM 信息平臺上所顯示的PC 構(gòu)件運輸工程車情況做好接應(yīng)。因為BIM 模型中所包括的信息與二維碼或RFID 標簽信息是一致的，施工方只需要通過 BIM 信息即可知道當天施工過程中需要哪些PC 構(gòu)件，施工方與生產(chǎn)方溝通PC 構(gòu)件的生產(chǎn)和運輸方案，運輸?shù)腜C 構(gòu)件也是當天需要裝配的PC構(gòu)件。這種有計劃地運輸PC 構(gòu)件既能解決施工現(xiàn)場PC 構(gòu)件堆放的問題，也能節(jié)約PC 構(gòu)件的運輸成本，而不用一次性把全部PC 構(gòu)件都堆放在施工現(xiàn)場[3]。

3.4 BIM+N 技術(shù)在裝配式PC 建筑施工階段中的應(yīng)用

在裝配式PC 建筑施工階段，施工方可以根據(jù)工程項目的需要對施工現(xiàn)場平面、擬建建筑、臨時建筑、機械設(shè)備等進行三維建模，并設(shè)置擬建建筑在建造過程中各階段、各種施工狀況下場布的變化情況，基于BIM 技術(shù)下的場布使得不同階段、不同施工狀況下的場布具備空間三維特性和時間進度特性，虛擬不同施工條件下施工現(xiàn)場的變化情況，可最大限度地優(yōu)化道路、材料堆放、PC 構(gòu)件堆放、機械設(shè)備，為施工方提供直觀真實的模擬效果，幫助施工方做出最優(yōu)施工方案。同時通過虛擬施工技術(shù)在BIM 模型中的應(yīng)用，項目經(jīng)理或施工員可以借助三維效果了解到施工進度情況，為編制施工進度計劃提供有效的依據(jù)，對項目整體進行虛擬建造，依據(jù)虛擬建造可對施工進度計劃實施檢驗。BIM 技術(shù)具備強大的集成功能，但是BIM 技術(shù)本身數(shù)據(jù)采集的效率較低，因此可以結(jié)合二維碼、無限射頻技術(shù)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速地收集施工現(xiàn)場的數(shù)據(jù)信息，通過與BIM 模型相互對接，實現(xiàn)裝配式建筑實時進度管理。同時BIM+VR 虛擬安全體驗館，通過VR 設(shè)備，令體驗者以受害者或旁觀者的身份身處安全事故事發(fā)地，通過沉浸式親身體驗事故的發(fā)生，提高施工人員正確佩戴勞保用品、加強洞口、洞邊、基坑支護、安全用電的安全意識[4]。無限射頻技術(shù)的標簽標記于大型塔吊、機械設(shè)備、工人安全設(shè)備上，可避免群體塔吊互相碰撞，機械設(shè)備風險防范等。BIM 技術(shù)是本身就是一個集成項目全生命周期的數(shù)據(jù)庫，具備強大的數(shù)據(jù)集成功能，BIM 技術(shù)與無限射頻技術(shù)的結(jié)合可以實時可視化的效果將標記物傳輸于后臺，項目管理人員可及時查看工地中的安全環(huán)境。

3.5 BIM+N 技術(shù)在裝配式PC 建筑運維階段中的應(yīng)用

以BIM 技術(shù)提供的各項前期設(shè)計-生產(chǎn)-運輸-施工過程的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在數(shù)據(jù)庫的支撐下，采用智能化對建筑的運行情況進行維護，如實時對建筑內(nèi)的機電設(shè)備運行情況進行監(jiān)控、消防系統(tǒng)監(jiān)控、視頻監(jiān)測、資產(chǎn)管理、能耗管理、災(zāi)害疏散均可利用前期建造過程所積累的BIM 模型中涵蓋的信息進行準確定位。業(yè)主方或物業(yè)管理人員均可通過BIM 模型中構(gòu)件進行即時性修改，對于整個建筑的維護起到更智能高效地處理。

4 結(jié)語

綜上所述，BIM+N 技術(shù)在裝配式PC 建筑工程總承包中的集成應(yīng)用，可以讓建造過程更加智能，能夠加快施工進度，節(jié)約項目成本，為項目全過程管理提供可落地方案，為建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級貢獻一份力量！