楊國平 高 雪 俞 香

(1.南京城市職業(yè)學院，江蘇 南京 210000； 2.南通森垚裝配式建筑工程有限公司，江蘇 南通 226000)

隨著中國社會經濟的快速發(fā)展，環(huán)境污染問題日益突出，傳統(tǒng)建筑存在資源浪費和污染嚴重等問題；同時建筑行業(yè)的人口老年化問題日益嚴重，工地上工作的人員平均年齡呈每年持續(xù)增長的趨勢，導致建筑成本日益增加，裝配式建筑是有效解決上述問題的較好途徑。但裝配式建筑在裝配的過程中，對構件的尺寸、鋼筋及管道布置要求極為苛刻，若制作失誤將帶來較大的經濟損失，反而增加建設成本。而BIM技術可以在設計、施工等階段介入，對裝配式建筑提前模擬,可以很大程度上減少失誤的發(fā)生，較大的節(jié)約生產成本，節(jié)約社會資源。

1 PC建筑與BIM概述

1.1 PC建筑

現(xiàn)行裝配式建筑主要分為裝配鋼筋混凝土結構、裝配鋼結構及裝配式木結構三種結構類型。裝配式混凝土結構建筑也稱PC建筑，其結構系統(tǒng)由混凝土部件(預制構件)所構成，由預制混凝土構件通過可靠的方式進行連接并與現(xiàn)場后澆混凝土、水泥基灌漿料形成整體的裝配式混凝土結構。PC建筑相對傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑具有節(jié)約水電能源，現(xiàn)場施工噪聲小，現(xiàn)場現(xiàn)澆工作少及環(huán)保節(jié)能的優(yōu)點，但同時也存在著一些缺點，比如造價暫時比傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑高，分析主要是由于PC構件標準化程度低，運輸成本高及現(xiàn)場安裝存在構件錯漏碰缺的問題所造成。

1.2 BIM技術

BIM即建筑信息模型，對建筑業(yè)而言是繼CAD之后又一大變革。BIM技術具有可視化、協(xié)調性、模擬性、優(yōu)化性、參數(shù)化性、信息完備性等特點，運用BIM技術可以建立建筑的三維模型并與集成項目全壽命周期中各個階段的工程信息，可以便捷地為項目參建各方在各階段應用。特別是在工程設計和施工階段提供相互協(xié)調、內部一致的信息模型，達到各專業(yè)協(xié)同工作，設計施工的一體化，從而極大降低了工程生產成本，保障工程按時按質完成。

BIM技術和PC建筑技術均為新興技術，當它們與傳統(tǒng)建筑融合后將會帶來建筑工業(yè)化的巨大發(fā)展，見圖1。

2 BIM技術在PC建筑全壽命周期的應用價值

BIM技術在PC建筑的全壽命周期中的應用點非常多，具體如圖2所示。下面將從PC建筑全壽命周期角度分析其應用價值。

2.1 設計階段應用價值

1)提升了建筑設計效率。

PC建筑的設計較傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑更加復雜，除了常規(guī)的規(guī)范要滿足外，同時還要考慮PC構件后期的生產施工的可行性，如果采用傳統(tǒng)的二維CAD方式進行設計，很多碰撞問題無法及時發(fā)現(xiàn)，會給后期帶來許多不必要的修改，而BIM正向設計將極大減少這樣的情況；運用BIM技術設計完成后即生成三維模型，在結構設計階段可以將三維模型直接與廣廈及PKPM等類似結構軟件計算模塊對接，省去較長時間的建模工作，同時可以較快的計算出裝配率等參數(shù)；運用BIM的參數(shù)化模型技術，可以直接生成拆分的PC構件加工圖紙。上述這些將會使設計效率得到很大提升。

2)實現(xiàn)了PC構件的標準化設計。

設計師在平時做項目的期間，可以建立相應標準化構件的族庫，隨著設計項目的增多不斷形成完善的族庫系統(tǒng)，使PC構件的標準化設計變?yōu)榭赡?。由于BIM軟件具有開放及參數(shù)化性能且BIM模型均為帶信息的構件組成，設計師可以將日常設計中常用的規(guī)范，大量的經驗數(shù)值例如裝配式構件的形狀及模數(shù)方面的參數(shù)輸入軟件中，方案模型建立完畢后，可以通過預設的軟件發(fā)現(xiàn)設計中的不合理的內容，并提示出具體位置便于設計師相應的調整。通過不斷添加標準化數(shù)據(jù)，實現(xiàn)PC建筑及構件的標準化設計。

2.2 PC構件生產階段應用價值

1)優(yōu)化整合裝配式構件生產流程。裝配式建筑的生產階段是裝配式建筑生產過程的重要組成部分，也是裝配式建筑設計和建造的關鍵環(huán)節(jié)。為了確保裝配式構件生產所需的加工信息的準確性，PC構件生產廠家可以指導讀取BIM模型中裝配式物件的幾何信息，指導構件的生產，實現(xiàn)計算機輔助制造(CAM)。同時通過模型傳遞將構件的生產信息傳遞給施工單位，以確保裝配式構件在施工現(xiàn)場的裝配質量并建立PC構件的質量可追溯性體制。

2)加快復雜PC構件的生產過程。在PC建筑設計的過程中，對一些造型相對復雜的建筑或多或少的存在一定數(shù)量的異形或非標的構件，這種構件在傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑的制作過程中，由于現(xiàn)場施工條件及施工工人水平不同，往往質量難以保證。但在PC構件生產工廠里，標準化的生產空間同時避免了危險的高空作業(yè)環(huán)節(jié)，對異形構件的生產質量有強有力的保證。同時BIM模型的介入，對構件的尺寸、形狀均可以精確控制。BIM模型也可以與逐漸成熟的3D打印技術結合，直接快速打印出相應構件?？梢奝C+BIM模式可大大加快異形構件的生產進度。

3)改善PC構件庫存和現(xiàn)場管理。由于PC構件是在現(xiàn)澆構件的基礎上拆分出來的，數(shù)量比傳統(tǒng)構件數(shù)量要多很多。PC構件生產完畢后，具體的堆放布置方式尤為重要，如果混亂給后期出庫、裝車、運輸、吊裝等工作均帶來隱患，小則施工混亂效率低下，大則構件安裝錯誤帶來安全隱患，因此構件的存儲極為重要。而BIM模型是帶構件信息的模型，通過將BIM技術與RFID技術相結合，可以通過在PC構件的生產中安裝和使用RFID芯片，倉庫檢查員和物流人員可以直接從芯片里讀取信息，構件的相關信息可以實現(xiàn)電子信息的自動控制，從而可以節(jié)省大量時間和成本，在施工階段，施工人員使用RFID技術直接提取裝配式單元的信息，檢查裝配式單元的安裝位置和其他必要的項目，可以提高質量管理水平和工作效率。

2.3 施工階段應用價值

1)提高施工現(xiàn)場管理效率。

在裝配式建筑施工過程中，BIM技術可以用于技術交底，直觀且精確的三維模型有助于施工單位一線工人明確施工中的難點和重點，減少工作中的錯誤。另外構件吊裝是非常重要的環(huán)節(jié)，構件的吊裝的具體位置及順序非常關鍵，對結構的受力性能及是否能順利裝配具有直接關系。施工前，施工單位可以采用BIM技術進行施工模擬。模擬裝配式構件的安裝施工過程，優(yōu)化施工過程，完善施工現(xiàn)場的安全管理計劃，消除安全隱患，避免和減少事故。BIM技術還可以優(yōu)化施工場地布置，優(yōu)化構配件堆放位置，提高構件吊裝效率，加快裝配式建筑的施工進度。

2)5D施工模擬優(yōu)化施工、成本計劃。

通過Navisworks、廣聯(lián)達BIM5D等軟件，可以將進度計劃、工程造價及BIM模型導入軟件中，實現(xiàn)3D模型向5D模型的轉化，用以實現(xiàn)施工現(xiàn)場的精細化管理來優(yōu)化施工。通過施工報告期和基期造價的比對，分析建設資金使用情況；通過現(xiàn)場進度與計劃進度比對，指導施工單位調整工程進度；從而實現(xiàn)合理安排資源供應，優(yōu)化現(xiàn)金流，實現(xiàn)施工進度和成本的動態(tài)管理。同時還可以實現(xiàn)工程變更的動態(tài)管理及參建各方協(xié)同管理的功能?？偟膩碚f，由于PC建筑的建造還涉及到PC構件的工廠制作和現(xiàn)場吊裝等工作，BIM5D的作用顯得尤為重要，精細化往往能發(fā)揮較好的作用。

2.4 運維階段應用價值

裝配式建筑由大量的裝配式構件組裝而成，在后期的使用過程中，如果局部構件損壞，我們可以通過構件中RFID芯片，鎖定至BIM模型相應位置的構件，從模型中讀取構件生產信息，便于構件的二次生產，可以節(jié)省大量以往查找及翻閱圖紙的時間。BIM技術在PC建筑運維中的應用將有助于提高整個建筑的信息化建設水平。

3 結語

BIM技術在PC建筑的全壽命期的應用，提高了項目管理中的“三控三管一協(xié)調”應用水平，特別是較好的解決了項目后期運維的難題，適應了建筑行業(yè)節(jié)能減排的現(xiàn)狀變化。裝配式建筑在工業(yè)化趨勢下的發(fā)展離不開BIM技術，BIM技術也只有與裝配式建筑相結合才可以發(fā)揮最好的作用。BIM技術與裝配式建筑的結合將在實踐過程中不斷完善，促進建筑業(yè)轉型升級。