牛艷 吳婷婷

現(xiàn)代裝配式住宅多采用裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，它在我國(guó)保障性住房的建筑過程中最常見，同時(shí)也是國(guó)家倡導(dǎo)和推廣的一種重要的建筑形式。而通過BIM 技術(shù)對(duì)在生命周期內(nèi)的裝配式建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、裝配以及裝修和運(yùn)營(yíng)，能實(shí)現(xiàn)信息化的產(chǎn)業(yè)鏈管理。而且還能以此為平臺(tái)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的信息傳遞和交互，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)反饋，是建筑行業(yè)現(xiàn)代化的重要內(nèi)容之一。本文以BIM技術(shù)在裝配式建筑全生命周期安全管理過程中的問題為研究課題，通過科學(xué)論證，找出相應(yīng)的解決方案，希望為我國(guó)建筑業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展提供參考。

一、基本概念

1. BIM技術(shù)

BIM即Building Information Modeling的簡(jiǎn)稱，是美國(guó)建筑業(yè)開創(chuàng)性地推廣并使用的實(shí)施建筑生命周期信息化安全管理的一項(xiàng)高新技術(shù)。一經(jīng)推出，在英國(guó)和澳大利亞等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家備受推崇。嚴(yán)格意義上而言，BIM是一種對(duì)工程項(xiàng)目物理特性和功能特性的數(shù)字化表達(dá)，而且能對(duì)建筑生命周期內(nèi)的所有相關(guān)信息建立數(shù)據(jù)庫(kù)并共享傳播，為使用者提供信息支持。因此，BIM技術(shù)以建筑工程的數(shù)據(jù)和信息為依托，通過建立模擬的立體模型，將建筑工程相關(guān)的邏輯關(guān)系直觀的反映出來(lái)，是建筑領(lǐng)域信息化管理的工具。

2.全生命周期管理

建設(shè)項(xiàng)目全生命周期管理，指貫穿于項(xiàng)目整個(gè)建設(shè)過程的，包括設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、建造、運(yùn)營(yíng)維護(hù)以及拆除后再利用的全生命周期中的信息與過程。它以信息化管理手段為基礎(chǔ)，通過建立三維模型，將住宅建筑工程的設(shè)計(jì)、施工和管理等全過程融為一體，促進(jìn)各個(gè)過程信息傳遞的效率，實(shí)現(xiàn)信息及時(shí)交流和共享。建設(shè)項(xiàng)目全生命周期管理具體包括兩個(gè)方面的內(nèi)容，一方面，收集并處理所有相關(guān)的項(xiàng)目過程信息。另一方面，通過對(duì)建筑項(xiàng)目全生命周期的所有過程信息進(jìn)行分享和控制，進(jìn)而推動(dòng)工程有效開展，保證工程的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

二、BIM在裝配式建筑全生命周期安全管理中應(yīng)用的意義

裝配式建筑是進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)我國(guó)普遍推廣的一種全新的建筑形式。這種建筑形式不但能有效減少建筑垃圾，避免對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，還能大幅減少噪音污染，保證工程質(zhì)量的同時(shí)節(jié)約開支。所謂裝配式建筑，就是把加工好的預(yù)制構(gòu)件直接組裝，就可以完成建筑整體的建造。由于建筑配件或半成品都是事先設(shè)計(jì)好，能批量生產(chǎn)的，因此可以大大縮減工程建設(shè)的周期，而且節(jié)省人力、物力。正因?yàn)槠鋼碛芯薮蟮囊?guī)模效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益，在我國(guó)被廣泛推廣使用。另外，對(duì)于建筑出現(xiàn)墻體裂縫和樓底滲漏等常見的問題，裝配式建筑都可以方便快捷地解決和規(guī)避，因此這類建筑具有更好的安全性，生命周期也更長(zhǎng)。

雖然裝配式建筑法具有很多傳統(tǒng)建筑模式所沒有的優(yōu)勢(shì)，但在建筑全生命周期安全管理方面還存在缺陷。具體體現(xiàn)在：第一，當(dāng)前我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展迅速，項(xiàng)目參與形式不斷增加，施工所需的預(yù)制構(gòu)件也日趨多樣化和個(gè)性化。而同時(shí)由于參與者信息不對(duì)稱問題普遍存在，造成建筑施工的預(yù)制、運(yùn)輸和組裝等各環(huán)節(jié)缺乏統(tǒng)一的監(jiān)督和信息傳遞機(jī)制，而很容易出現(xiàn)秩序混亂不堪效率低下，質(zhì)量不高返工延誤進(jìn)度等問題愈發(fā)突出。第二，建筑工程往往工期長(zhǎng)、流程多，涉及的信息量大，往往缺乏有效的統(tǒng)計(jì)、整理和綜合控制，信息使用者很難實(shí)現(xiàn)有效的信息傳遞和共享。項(xiàng)目管理者很難對(duì)施工全過程進(jìn)行有效監(jiān)督。第三，由于沒有實(shí)現(xiàn)對(duì)工程的構(gòu)件信息全面了解和掌握，導(dǎo)致很多預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)后，發(fā)現(xiàn)根本不匹配，延誤工期而且造成大量的資源浪費(fèi)。由于以上問題日益突出，國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的業(yè)內(nèi)人士把焦點(diǎn)放到了BIM技術(shù)上，意在通過有效運(yùn)用BIM技術(shù)提高裝配式建筑全生命周期安全管理的水平和質(zhì)量。

三、裝配式建筑全生命周期安全管理中BIM的應(yīng)用

1.規(guī)劃設(shè)計(jì)階段

BIM信息管理技術(shù)在建筑工程規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的主要作用是聯(lián)絡(luò)和協(xié)調(diào)各參與者協(xié)商達(dá)成一致意見，能有效規(guī)避傳統(tǒng)模式中普遍存在的多方參與設(shè)計(jì)沖突以及設(shè)計(jì)認(rèn)為頻繁變更的問題。它的巨大優(yōu)勢(shì)包括：第一，進(jìn)行系統(tǒng)的場(chǎng)地分析，提出最優(yōu)的選址方案。以往的場(chǎng)地分析環(huán)節(jié)往往偏重于進(jìn)行定量分析，在海量信息和主觀因素影響的情況下，往往束手無(wú)策。而BIM技術(shù)能實(shí)現(xiàn)與地理信息系統(tǒng)完美融合，對(duì)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)地的條件和空間信息建立數(shù)據(jù)模型進(jìn)行分析，并綜合評(píng)估給出若干建議，為當(dāng)?shù)匾?guī)劃提供參考。第二，BIM 模型能將工程的含義，各構(gòu)件的原料、尺寸和屬性等信息完全直觀地展示出來(lái)，而且模型是基于若干參數(shù)組成的，各參數(shù)之間都有不同程度的關(guān)聯(lián)性。當(dāng)某個(gè)構(gòu)件的參數(shù)信息發(fā)生變化后，其他所有相關(guān)構(gòu)件也會(huì)發(fā)生改變。因此圖形修改只要在同一個(gè)圖紙上就可以完成，不像傳統(tǒng)模式那么繁瑣。另外，基于BIM技術(shù)建立的模擬圖形還能對(duì)施工難點(diǎn)如新結(jié)構(gòu)、新形式和復(fù)雜節(jié)點(diǎn)等，進(jìn)行直觀模擬，這樣能使設(shè)計(jì)者準(zhǔn)確及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并改進(jìn)和優(yōu)化。而且BIM模式還具有可視化優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)者只需要通過互聯(lián)網(wǎng)將電子模型分享給建筑工程相關(guān)對(duì)象，就可以完成在線溝通和交流，大大節(jié)約設(shè)計(jì)規(guī)劃的時(shí)間。第三，有效檢驗(yàn)是否存在設(shè)計(jì)沖突。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式往往是憑空想象出待建工程完工后的大體情況。而由于實(shí)際施工過程很難管控，導(dǎo)致很多設(shè)計(jì)與實(shí)際嚴(yán)重偏離。尤其是預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)問題，預(yù)測(cè)不合理很可能導(dǎo)致構(gòu)件不符，無(wú)法正常使用，需要返工和重新設(shè)計(jì)或修改方案。但如果利用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，一些設(shè)計(jì)方面的矛盾問題立即就能在模型中體現(xiàn)出來(lái)。然后設(shè)計(jì)師可以及時(shí)更正和調(diào)整，從源頭上規(guī)避設(shè)計(jì)沖突的問題。

2.生產(chǎn)制造階段

BIM系統(tǒng)在構(gòu)件生產(chǎn)制造階段會(huì)引入RFID技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。它首先會(huì)生成特定的RFID標(biāo)簽將相應(yīng)的構(gòu)件標(biāo)注出來(lái)，不同的RFID標(biāo)簽包含不同構(gòu)件完整的相關(guān)信息，供生產(chǎn)、存儲(chǔ)、運(yùn)輸和吊裝等各環(huán)節(jié)的操作者使用。正式生產(chǎn)前，構(gòu)件生產(chǎn)管理系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)從BIM的數(shù)據(jù)庫(kù)中提取已經(jīng)設(shè)計(jì)并保存的相關(guān)信息。而且在生產(chǎn)環(huán)節(jié)完全結(jié)束后，將生產(chǎn)的構(gòu)件的數(shù)量、規(guī)格、質(zhì)量檢驗(yàn)等信息上傳到BIM 數(shù)據(jù)庫(kù)備份保存。另外，RFID標(biāo)簽是以唯一性原則進(jìn)行編碼的，這樣做保證了構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用等各環(huán)節(jié)信息傳遞的統(tǒng)一性和精準(zhǔn)性。可見，BIM技術(shù)的運(yùn)用使得建筑工程在施工工程中質(zhì)量高、存貨低而且效率高。

3.建造施工階段

BIM 技術(shù)在施工建設(shè)階段的使用有兩個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。一方面，管理預(yù)制構(gòu)件倉(cāng)庫(kù)存放和入場(chǎng)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)模式在施工階段構(gòu)件選擇錯(cuò)誤或倉(cāng)庫(kù)存放位置不明確導(dǎo)致延誤工期的現(xiàn)象很常見。而運(yùn)用BIM 技術(shù)后能得到有效改善。它獨(dú)有的信息平臺(tái)不但能對(duì)構(gòu)件的去向進(jìn)行實(shí)時(shí)管控，而且能實(shí)現(xiàn)信息共享和高效傳遞，并保證信息的準(zhǔn)確性和全面性。另一方面，它還能對(duì)建筑工程的全過程進(jìn)行管控。施工單位在接受到設(shè)計(jì)部門提供的施工方案后，會(huì)建立4D模型進(jìn)行分析驗(yàn)證，并可以對(duì)工程開展的進(jìn)度和質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督。通過模型對(duì)預(yù)估效果和實(shí)際效果的全方位對(duì)比，找出差異。這個(gè)時(shí)候系統(tǒng)也會(huì)智能化地給出調(diào)整施工方案的若干建議。施工單位根據(jù)建議找出最優(yōu)的改善方案，最終保證施工順利開展。

4.運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段

利用BIM 技術(shù)也可以在工程運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段開展科學(xué)的管理工作。已建工程后期的使用和財(cái)務(wù)等信息都會(huì)被收集到BIM數(shù)據(jù)庫(kù)以專門的文檔保存，這些信息都是施工單位交付工程和建筑運(yùn)營(yíng)維護(hù)的時(shí)候需要充分參考的。BIM系統(tǒng)會(huì)與物業(yè)管理部門的系統(tǒng)進(jìn)行連接，隨時(shí)監(jiān)督改善物業(yè)的運(yùn)營(yíng)情況，對(duì)物業(yè)運(yùn)行的各種參數(shù)如設(shè)備性能和能耗，以及環(huán)境成本支出等進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，并給出相關(guān)的優(yōu)化建議。而且它在物業(yè)門禁管理方面也能發(fā)揮較大作用。