吳渝玲++羅興花

【摘 要】BIM是通過知識(shí)資源的共享，加強(qiáng)參與各方的溝通，以此減少設(shè)計(jì)變更，減少錯(cuò)漏，限額領(lǐng)料等，減少了成本，加強(qiáng)了管理，是一種新型的建筑模式，預(yù)制的各種構(gòu)配件，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，通過可靠的連接方式拼接起來(lái)。

【關(guān)鍵詞】BIM 裝配式建筑 全生命周期

中圖分類號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2017.15.180

在2003年美國(guó)推出了2D-3D-BIM計(jì)劃，并陸續(xù)出臺(tái)了一系列BIM指南。與此同時(shí)，中國(guó)在2003年引進(jìn)BIM技術(shù)，在后面幾年內(nèi)，建筑行業(yè)的各類人士都對(duì)此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了研究。BIM在傳統(tǒng)的建筑中運(yùn)用較少，特別是小型的建筑，很少涉及，但BIM技術(shù)卻是建筑中一項(xiàng)重的進(jìn)步。但裝配式建筑和BIM技術(shù)碰撞在一起，結(jié)果簡(jiǎn)直完美。本文通過分析BIM和裝配式建筑的特點(diǎn)，再把BIM技術(shù)和裝配式建筑結(jié)合起來(lái)，分析在建筑周期中設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)階段、施工階段和運(yùn)用維護(hù)階段的具體運(yùn)用，為BIM和裝配式建筑的推廣以及運(yùn)用提供參考。

一、BIM和裝配式建筑的定義

裝配式建筑就如同搭樂高積木，BIM就是讓樂高積木搭配更穩(wěn)定，搭配更高效。BIM技術(shù)有著很多配套的軟件，利用BIM技術(shù)建立裝配式戶型庫(kù)和裝配式構(gòu)件庫(kù)以及各種數(shù)據(jù)庫(kù)，再通過BIM技術(shù)中的模擬裝配、碰撞試驗(yàn)等，使裝配式建筑更精準(zhǔn)、連接更快速，提升建筑質(zhì)量、進(jìn)度和成本，減少建筑的風(fēng)險(xiǎn)管理，增加了信息管理，加強(qiáng)了溝通與協(xié)調(diào)。

（一）BIM

采用2013年北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑信息模型建筑標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)BIM的定義：創(chuàng)建并利用數(shù)字化模型杜建設(shè)工程羨慕的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)全過程進(jìn)行管理和優(yōu)化的過程、方法和技術(shù)。通過查閱各種文獻(xiàn)對(duì)BIM的特點(diǎn)可分為以下：

1.可視化。可以觀看建筑的三維立體模型，清楚地了解建筑物的各種信息，并且在建筑的全生命周期各階段的溝通交流、匯報(bào)展示都是可視的。

2.模擬性。BIM可以對(duì)項(xiàng)目景觀、日照、風(fēng)環(huán)境、噪音等進(jìn)行模擬。BIM不僅有三維立體的圖像展示，還可以進(jìn)行四維（進(jìn)度）、五維（成本）的模擬。

3.優(yōu)化型。在設(shè)計(jì)之初，施工方就可以參與進(jìn)來(lái)，對(duì)施工中會(huì)遇到的困難點(diǎn)、問題點(diǎn)進(jìn)行施工方案的優(yōu)化，避免了施工中的變更。

4.協(xié)調(diào)性。BIM是對(duì)知識(shí)資源的共享，讓設(shè)計(jì)單位、施工單位、建設(shè)單位都參與進(jìn)來(lái)，對(duì)自己涉及的方面進(jìn)行探討協(xié)調(diào)，提前把以后施工中會(huì)遇到的問題進(jìn)行共同解決，減少了設(shè)計(jì)變更，也減少了雙方的風(fēng)險(xiǎn)。

5.出圖性。BIM可以在建筑全生命周期的任何階段、任何節(jié)點(diǎn)同步圖紙的技術(shù)數(shù)據(jù)，出圖，這是相對(duì)CAD的最大優(yōu)勢(shì)。

（二）裝配式建筑

裝配式建筑也叫PC建筑，在工業(yè)廠房中常用到。裝配式建筑師指工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)裝配而成的建筑，它采用各類預(yù)制材料組合房屋的各個(gè)部分，使其具有卓越的保溫、隔音、防火防蟲、節(jié)能、抗震、防潮功能。

二、BIM在裝配式建筑設(shè)計(jì)階段的運(yùn)用

（一）在選址方面的運(yùn)用

通過BIM技術(shù)，把住宅的可選區(qū)域的數(shù)據(jù)輸入進(jìn)去，對(duì)地區(qū)的場(chǎng)地條件、空間信息進(jìn)行綜合展示，方面在圖形上根據(jù)建筑的需求和初步想法做好規(guī)劃。

（二）在設(shè)計(jì)階段的運(yùn)用

1.分析。在建筑設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行分析建筑要達(dá)到的要求以及排除干擾因素，使建筑更合理。

BIM可以對(duì)項(xiàng)目的景觀、日照、風(fēng)、噪音進(jìn)行分析優(yōu)化。BIM可以模擬一天日照在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的陰影情況、通過CFD對(duì)風(fēng)形成的流體環(huán)境進(jìn)行分析以及對(duì)周圍環(huán)境的噪音分貝進(jìn)行分析，這樣可以使建筑的朝向、方位設(shè)計(jì)更為精確。

2.繪制。在BIM軟件中，通常以Revit Architecture2013作為建模軟件。該軟件將建筑物中的墻、柱、梁、門等作為構(gòu)件單元，建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)件單元的所有信息，包括鋼筋尺寸、根數(shù)、長(zhǎng)度，構(gòu)件長(zhǎng)寬，混凝土的強(qiáng)度等，這些數(shù)據(jù)可以在不同的軟件中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，也可以生成Excel表，這為裝配式建筑生產(chǎn)過程提供了極大的方便。當(dāng)然，若提前已有的裝配式建筑信息，也可以直接導(dǎo)入進(jìn)去，軟件直接進(jìn)行建模。建立模型后可以導(dǎo)出二維的CAD圖紙和Excel表格。

3.檢查。在建筑的設(shè)計(jì)階段，BIM提供了一個(gè)信息平臺(tái)，所有參與方都可以參與進(jìn)來(lái)，不同的專業(yè)設(shè)計(jì)可以在這個(gè)平臺(tái)上交互合并。建立好的模型可以導(dǎo)入NavisWorks2010，這個(gè)軟件可以對(duì)模型進(jìn)行3D瀏覽和碰撞檢測(cè)。首先是構(gòu)件的檢測(cè)，不同專業(yè)的設(shè)計(jì)在合拼的時(shí)候，出現(xiàn)的錯(cuò)、漏、重等，能夠被檢查出來(lái)，構(gòu)件中的鋼筋信息也可以通過碰撞檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的地方。構(gòu)件檢查后，還可以將水電、暖、氣等管線工程模型代入結(jié)構(gòu)模型中，進(jìn)行管線間、管線與結(jié)構(gòu)間的碰撞檢測(cè)。

三、BIM在構(gòu)件生產(chǎn)過層中的運(yùn)用

在設(shè)計(jì)中，Revit Architecture2013建立構(gòu)件的數(shù)據(jù)口，再把構(gòu)件的詳細(xì)信導(dǎo)入來(lái)。在BIM中，物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)中文名為無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)，它能完成自動(dòng)掃描，自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)并獲取對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。

（一）生產(chǎn)制作方面的運(yùn)用

裝配式建筑最為特別的是預(yù)制，在工廠中批量、標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)出來(lái)。建筑生產(chǎn)商可以直接從BIM中獲得各個(gè)構(gòu)件的詳細(xì)信息，制定構(gòu)件的生產(chǎn)計(jì)劃，有需求的生產(chǎn)。同時(shí)將生產(chǎn)的構(gòu)件和過程以及進(jìn)度上傳到BIM中，以便于施工方和建設(shè)方及時(shí)了解信息，這有助于在裝配式建筑全生命周期中實(shí)現(xiàn)零庫(kù)存、零缺陷的精益性建造。

RFID技術(shù)的編碼具有唯一識(shí)別性和擴(kuò)展性，制作人員可以將存放有構(gòu)件類型、尺寸、材質(zhì)、安裝位置、鋼筋信息、順序的芯片植入到構(gòu)件中，這樣可以使各個(gè)階段的工作人員進(jìn)行讀取和使用，加之根據(jù)生產(chǎn)情況，將質(zhì)量、進(jìn)度等信息導(dǎo)入BIM信息共享平臺(tái)，方便生產(chǎn)調(diào)整。

（二）在運(yùn)輸階段的運(yùn)用endprint

在運(yùn)輸構(gòu)件時(shí)，可以在運(yùn)輸車上植入RFID芯片，這樣可以跟蹤和收集構(gòu)件到來(lái)的時(shí)間等信息。在到達(dá)后，直接利用RFID閱讀器，識(shí)別構(gòu)件信息，在對(duì)構(gòu)件進(jìn)行檢查，準(zhǔn)確無(wú)誤后存放到相應(yīng)的位置，這讓每個(gè)構(gòu)件都各自的身份標(biāo)志和固定的位置。

四、BIM在裝配式建筑施工階段的運(yùn)用

（一）模擬仿真

裝配式建筑施工要求精度高，它本身就存在著施工工藝復(fù)雜，需要協(xié)調(diào)配合工作量大等問題，在施工前，可以在對(duì)要進(jìn)行吊裝裝配的構(gòu)件進(jìn)行模擬與仿真實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化施工方案和順序，合理布置各個(gè)構(gòu)件吊裝時(shí)的停放點(diǎn)、垂直機(jī)械的布置點(diǎn)等。另外，施工方還可以模擬安全突發(fā)事件，完善應(yīng)急預(yù)案，減少安全事故發(fā)生。

（二）在質(zhì)量進(jìn)度成本中的運(yùn)用

在傳統(tǒng)施工階段，由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜性和多變性，往往依靠經(jīng)驗(yàn)和趕工來(lái)控制，導(dǎo)致在質(zhì)量、進(jìn)度和成本方面可控性不是很強(qiáng)。在BIM中結(jié)合P3、MS Project，進(jìn)行進(jìn)度信息的編制，再與施工對(duì)象連接，把3D轉(zhuǎn)換成4D，嚴(yán)格按照4D模型中的施工進(jìn)度來(lái)進(jìn)行施工。在成本控制中，BIM前期已經(jīng)把建筑物的建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等信息保存，可快速進(jìn)行工程量的計(jì)算，將資源的數(shù)據(jù)輸入4D中，就可以形成5D模型，施工方可以通過該模型模擬裝配施工過程，對(duì)資源的投入、使用情況進(jìn)行分析和控制，減少資源的在現(xiàn)場(chǎng)的累積，也就控制了成本。在質(zhì)量方面，從構(gòu)件的生產(chǎn)方運(yùn)輸進(jìn)場(chǎng)開始，就用RFID閱讀器對(duì)各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行了掃描和檢查，對(duì)不合格的構(gòu)件當(dāng)場(chǎng)退回，對(duì)合格的構(gòu)件進(jìn)行系統(tǒng)的存放和管理，在施工的時(shí)候，利用BIM模擬施工過程，提前做好安全隱患工作的排查，使施工高效的完成。

五、BIM在裝配式建筑運(yùn)營(yíng)階段的運(yùn)用

隨著物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用越來(lái)越廣泛，給建筑的發(fā)展也帶來(lái)機(jī)遇。在裝配式建筑中，因?yàn)槊總€(gè)構(gòu)件都由各自的信息，每個(gè)構(gòu)件的位置在BIM中也有詳細(xì)的分布和展現(xiàn)。但在運(yùn)行后構(gòu)件受到損害，可以單獨(dú)替換一個(gè)構(gòu)件。在設(shè)備的維護(hù)階段，由于每個(gè)構(gòu)件和設(shè)備都植入有RFID標(biāo)記，在日常維護(hù)檢查時(shí)，運(yùn)維人員可以掃描得到詳細(xì)情況，包括生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝、施工人員的信息，明確責(zé)任歸屬。

六、結(jié)束語(yǔ)

BIM技術(shù)和裝配式建筑的結(jié)合是建筑業(yè)新的機(jī)會(huì)，當(dāng)然每個(gè)機(jī)遇都會(huì)面臨著風(fēng)險(xiǎn)，但無(wú)可否認(rèn)BIM和裝配式建筑的強(qiáng)大功能。借助BIM技術(shù)，避免了裝配式建筑中的“錯(cuò)、碰、缺、漏”問題，實(shí)現(xiàn)在裝配式建筑全生命周期的一體化運(yùn)用，提升建筑管理的水平，減少環(huán)境污染，解決了傳統(tǒng)建筑中信息溝通不及時(shí)的問題。BIM技術(shù)作為21世紀(jì)的建筑行業(yè)發(fā)展的重大變革，將有力的推動(dòng)裝配式建筑的發(fā)展，促進(jìn)建筑企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)信息化、工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化的可持續(xù)發(fā)展。

[注：該文章是重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院2016年度校級(jí)重點(diǎn)教改課題“BIM技術(shù)背景下跨專業(yè)畢業(yè)綜合實(shí)踐新模式的探究與實(shí)踐——以工程造價(jià)與工程技術(shù)專業(yè)的協(xié)同組織為例”的工程技術(shù)方面階段研究成果。課題編號(hào)：2016063]

參考文獻(xiàn)

[1]朱維香.BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用研究[J].山西建筑，2016，（14）：227-228

[2]范國(guó)忠.BIM在建筑工程項(xiàng)目管理的應(yīng)用研究[D].江西師范大學(xué)，2016

[3]張超.基于BIM的裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建造關(guān)鍵技術(shù)研究[D].東南大學(xué)，2016

[4]李紅軍.基于BIM技術(shù)的裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法探析[J].工程技術(shù)研究，2017

[5]孫成雙，江帆，滿慶鵬.BIM技術(shù)在建筑業(yè)的應(yīng)用能力評(píng)述[J].工程管理學(xué)報(bào)，2014.endprint