基于BIM在裝配式建筑全生命周期管理的運(yùn)用探究

袁燕

摘 要：隨著科技的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)也逐漸成熟，其在建筑行業(yè)的應(yīng)用范圍也逐漸擴(kuò)大。本文基于BIM在裝配式建筑全生命周期管理的運(yùn)用進(jìn)行了闡述與分析。

關(guān)鍵詞：BIM;裝配式建筑;全生命周期管理

一、裝配式建筑全生命周期管理概述

（一）裝配式建筑

裝配式建筑的另一個(gè)名稱也可以為預(yù)制裝配式建筑。是通過(guò)工廠化批量生產(chǎn)后進(jìn)行組裝構(gòu)成建筑。在對(duì)預(yù)制組件按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行裝配之前，在工廠中需要完成部分組件的預(yù)制，在工廠中制作完成組件之后，就需要將其運(yùn)送到建筑施工現(xiàn)場(chǎng)。目前，預(yù)制建筑結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件較為普遍。到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)后，與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)相同。除了連接電源和電話系統(tǒng)外，為了便于增加其他功能，還應(yīng)該與別的設(shè)備連接上如設(shè)置好的水道，連接過(guò)程可使用起重機(jī)。因此，這種建筑的實(shí)用性和外觀與傳統(tǒng)建筑基本并沒(méi)有本質(zhì)上的差別。

裝配式建筑的特點(diǎn)主要包括提工期短、施工效率高、節(jié)省材料、施工速度快，這些與傳統(tǒng)建筑有很大不同，再加上隨著施工環(huán)境和勞動(dòng)強(qiáng)度的加強(qiáng)，傳統(tǒng)建筑逐漸被邊緣化。裝配式建筑可以根據(jù)用戶各自的需求，提前設(shè)計(jì)出多種方案，在保證質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)車間流水線生產(chǎn)，這樣既可以對(duì)材料避免浪費(fèi)，又可以節(jié)省人力，這種特征對(duì)裝配式建筑非常顯著。裝配式建筑作為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的一種形式，其產(chǎn)業(yè)模式應(yīng)該得到優(yōu)化。

（二）全生命周期管理

對(duì)于建設(shè)工程而言，全生命周期主要包括設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)階段、建造與運(yùn)行維護(hù)階段等。信息管理在全生命周期的管理過(guò)程中是極其重要的內(nèi)容。它包含信息模型的建立，將設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)階段、建造與運(yùn)行維護(hù)階段等工作集于一體，避免在施工交底過(guò)程中發(fā)生信息誤差，使管理工作質(zhì)量下降，影響整個(gè)建筑工程的質(zhì)量。有兩方面的主要內(nèi)容體現(xiàn)在全生命周期管理中，首先實(shí)現(xiàn)建筑工程的信息化管理和信息化工程，提高工程質(zhì)量、施工效率和盈利能力;其次對(duì)于管理建筑工程施工過(guò)程中的所有信息進(jìn)行收集整理。

二、基于BIM在裝配式建筑全生命周期管理的運(yùn)用的重要性

為了新時(shí)代的發(fā)展要求一種新型建筑模式隨之正在興起——裝配式建筑。這種模式的建筑減少傳統(tǒng)施工過(guò)程中產(chǎn)生的垃圾、粉塵和污水的排放，并且還能有效降低噪聲，這樣提高建筑質(zhì)量的同時(shí)又使成本下降。裝配式建筑按照字面解釋就是對(duì)加工好的組件進(jìn)行重新安裝。這種安裝方法不但能使施工效率大大提高，而且對(duì)生產(chǎn)成本的控制非常明顯，從而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。另外，施工不受外部環(huán)境如惡劣的氣候等條件的制約，極大縮短了工期。此模式可以避免墻體裂縫、樓板滲漏等質(zhì)量通病，使建筑整體的安全性和耐久性提高。

綜上所述，可以看出裝配式建筑模式的優(yōu)勢(shì)非常明顯，但裝配式建筑的全生命周期管理也面臨多方面的問(wèn)題。第一方面，建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展非常迅速，這使得預(yù)制組件和項(xiàng)目參與施工過(guò)程的方式多樣化，而信息卻分散在不同的參與者手中，這使得預(yù)制的各個(gè)過(guò)程包括運(yùn)輸和裝配等涉及到施工過(guò)程中容易出現(xiàn)混亂，造成延誤甚至返工。第二方面，在裝配式建筑施工過(guò)程中，對(duì)各種信息及時(shí)進(jìn)行收集和歸檔是非常困難的，項(xiàng)目參與人員對(duì)信息的交流和共享極其艱難，使得施工主體難以及時(shí)掌握施工進(jìn)度情況。第三，對(duì)于裝配完成的混凝土結(jié)構(gòu)建筑，各構(gòu)件的信息很難進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確地歸檔，這使得整個(gè)建筑會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)構(gòu)件受到影響。BIM技術(shù)的應(yīng)用很好地解決了以上裝配式建筑模式中產(chǎn)生的問(wèn)題。近年來(lái)，生命周期理論應(yīng)用于各行各業(yè)，基于BIM的裝配式建筑全生命周期研究逐漸受到重視。

在BIM技術(shù)的作用下，裝配式建筑的設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)階段、建造與運(yùn)行維護(hù)階段等各個(gè)環(huán)節(jié)都可以串聯(lián)起來(lái)，讓服務(wù)模式實(shí)現(xiàn)集成化。BIM技術(shù)可以與計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)相結(jié)合，在兩種技術(shù)聯(lián)合作用下可以使裝配件的設(shè)計(jì)更加精確，并實(shí)現(xiàn)裝配件的制造。通過(guò)軟件建模后可以模仿實(shí)際情況進(jìn)行裝配演示，可以讓施工精度提高，實(shí)現(xiàn)精密裝配施工，保證施工質(zhì)量。

三、基于BIM在裝配式建筑全生命周期管理的運(yùn)用探究

（一）三維可視化設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)工程實(shí)際數(shù)據(jù)利用AutoCAD軟件設(shè)計(jì)出二維平面圖，在BIM軟件中應(yīng)用Revit Architecture 模塊和 Revit MEP模塊，建立三維實(shí)體模型包括設(shè)備、管線等部件。在建模過(guò)程中，一定要分清楚先后順序并與實(shí)際相符合。第一步，我們?cè)赗evit Architecture界面中建立一個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的三維實(shí)體模型。第二步，根據(jù)二維圖紙的位置和尺寸，利用拉伸、旋轉(zhuǎn)等命令建立管道和設(shè)備模型。第三步，對(duì)模型細(xì)節(jié)進(jìn)行修飾，最終形成整體的建筑結(jié)構(gòu)三維模型。

此外，三維可視化模型可以使業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工的各個(gè)參與者溝通起來(lái)更加方便，對(duì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)效果產(chǎn)生了積極的影響。

（二）優(yōu)化設(shè)計(jì)

三維實(shí)體模型建成后，在軟件的Revit界面中，工程設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)工程的實(shí)際參數(shù)如材質(zhì)參數(shù)、尺寸數(shù)據(jù)等設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)，然后通過(guò)軟件本身干涉檢查功能，比如對(duì)安裝口、應(yīng)急逃生出口、通風(fēng)口、人防密閉門、通風(fēng)設(shè)備等進(jìn)行干涉檢查，是否符合相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。檢查完畢后，對(duì)模型進(jìn)行仿真，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和優(yōu)化。

（三）碰撞檢查

圖紙?jiān)O(shè)計(jì)過(guò)程中的大量設(shè)備管線是否合理直接影響著施工進(jìn)度與質(zhì)量。如果管線之間、構(gòu)件之間以及管線與構(gòu)件之間發(fā)生干涉碰撞，會(huì)影響施工，甚至造成返工。綜上所述，為了將BIM三維模型在導(dǎo)入到NavisWorks軟件中不失真技術(shù)人員可以應(yīng)用專業(yè)的數(shù)據(jù)接口;通過(guò)clash detective可以進(jìn)行碰撞檢測(cè)，檢測(cè)完畢生成結(jié)果，并直接反饋給該工程的設(shè)計(jì)人員。通過(guò)對(duì)碰撞結(jié)果的分析，相關(guān)設(shè)計(jì)人員可對(duì)圖紙進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，使工程成本降低，提高效率，并在規(guī)定期限內(nèi)盡快完工。

（四）VR虛擬漫游

將三維模型運(yùn)用專用數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入Fuzor 軟件中，然后對(duì)模型進(jìn)行渲染，根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景將人物放到模型中，并對(duì)人物活動(dòng)情況進(jìn)行定義，從而可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)工作環(huán)境。相關(guān)的工作者只需控制終端的設(shè)備，何時(shí)何地都能對(duì)針對(duì)自己想要的實(shí)景進(jìn)行漫游，隨時(shí)隨地的觀看工程進(jìn)度狀況，針對(duì)工程后期運(yùn)營(yíng)和維護(hù)作出評(píng)價(jià)，更正不符合預(yù)期的相關(guān)問(wèn)題。再加上，針對(duì)大型設(shè)備的安裝出現(xiàn)的問(wèn)題，VR虛擬漫游為施工單位與設(shè)計(jì)單位的提前交流和溝通提供了條件，從而達(dá)到檢查相關(guān)的距離是否與實(shí)際安裝相符，從而保證其施工質(zhì)量。

（五）施工可視化交替

在未應(yīng)用BIM技術(shù)之前，對(duì)一些復(fù)雜、危險(xiǎn)的施工節(jié)點(diǎn)進(jìn)行深入的分析和設(shè)計(jì)是極其困難的。利用NavisWorks軟件，將危險(xiǎn)、復(fù)雜的施工數(shù)據(jù)在animator界面進(jìn)行設(shè)置并仿真，從而更好地分析出最優(yōu)的施工順序，實(shí)現(xiàn)施工交底的可視化。同時(shí)，結(jié)合一些潛在的危險(xiǎn)問(wèn)題，制定相應(yīng)的解決方案，從根本上消除施工危險(xiǎn)。另外，施工現(xiàn)場(chǎng)安裝工程管線時(shí)，在BIM軟件可以對(duì)相應(yīng)點(diǎn)位進(jìn)行粘貼復(fù)制，同時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的二維碼，通過(guò)掃碼項(xiàng)目管理人員和施工人員在施工現(xiàn)場(chǎng)就能了解有關(guān)的情況，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工情況可以應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)和指導(dǎo)，極大方便了實(shí)時(shí)評(píng)估施工情況，進(jìn)而及時(shí)找出相關(guān)的不足，從而進(jìn)行糾正，最終保證了工程施工質(zhì)量與可靠性。

（六）施工智能化管理

相關(guān)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人對(duì)利用BIM軟件所建立的三維實(shí)體模型進(jìn)行工作結(jié)構(gòu)的分解，利用項(xiàng)目軟件Project編制具體的項(xiàng)目施工進(jìn)度計(jì)劃，然運(yùn)用專用的數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入到NavisWorks軟件中，對(duì)項(xiàng)目施工進(jìn)行可視化分析，通過(guò)對(duì)空間和時(shí)間兩方面的信息融合，最終得到更直觀、準(zhǔn)確的4D仿真模型，呈現(xiàn)出具體施工過(guò)程的虛擬進(jìn)度。應(yīng)用4D施工仿真技術(shù)可以合理的調(diào)整并控制施工計(jì)劃和進(jìn)度。通過(guò)分別設(shè)置“開(kāi)始日期”和“結(jié)束日期”，在整個(gè)施工過(guò)程中，不同的施工狀態(tài)能呈現(xiàn)出不同的顏色。假如實(shí)際施工日期早于計(jì)劃開(kāi)工日期，則以藍(lán)色顯示。假如實(shí)際結(jié)束日期晚于計(jì)劃日期，則以紅色顯示。在合理日期范圍內(nèi)，它將顯示為綠色。當(dāng)實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度出現(xiàn)差距時(shí)，將發(fā)出提醒。此時(shí)，管理人員需要及時(shí)采取相應(yīng)措施。

（七）項(xiàng)目組織協(xié)調(diào)

項(xiàng)目組織協(xié)調(diào)包括施工單位內(nèi)部協(xié)調(diào)和外部單位協(xié)調(diào)，其中外部單位包括業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理等。BIM軟件的三維模型是核心，業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位可通過(guò)統(tǒng)一平臺(tái)和系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同管理和并對(duì)仿真模型進(jìn)行分析，該模型仿真結(jié)果可作為相關(guān)方面的參考，提高溝通效率，在短時(shí)間內(nèi)處理問(wèn)題，降低信息不對(duì)稱影響的損失，保證工程的順利進(jìn)行。

（八）深化BIM技術(shù)的運(yùn)用

深化BIM技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)以下功能：第一，利用B/S架構(gòu)，在瀏覽器如Web GL、Three.js等中建成BIM三維模型;第二，用revit軟件建成的模型可以存儲(chǔ)*.obj、*.dae、*.ply等格式的文件;第三，可以對(duì)BIM建立的模型進(jìn)行保存、搜索、刪除等功能;第三，模型可以通過(guò)多個(gè)視角展示并可以向各個(gè)方向移動(dòng);第四，可以與其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

四、結(jié)語(yǔ)

裝配式建筑的發(fā)展日新月異再加上BIM的仿真技術(shù)的不斷成熟，裝配式建筑與 BIM的仿真技術(shù)的協(xié)同應(yīng)用已為建筑業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，這也是智慧城市發(fā)展的必經(jīng)之路。基于BIM在裝配式建筑全生命周期管理的運(yùn)用與分析，BIM的仿真技術(shù)為項(xiàng)目各個(gè)參與方提供了高效合作平臺(tái)，為將來(lái) BIM 技術(shù)的全方位、深層次應(yīng)用開(kāi)創(chuàng)了良好的開(kāi)端。

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