通訊作者：周暉，1981年12月，男，漢族，上海人，現(xiàn)任上海建科工程咨詢有限公司高級(jí)顧問(wèn)，本科。研究方向：BIM在工程建設(shè)中的應(yīng)用。

摘要：裝配式建筑結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑工程建設(shè)的主要形式，相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)其在施工以及管理上具有更大優(yōu)勢(shì)，不僅工藝簡(jiǎn)單、施工效率以及安全性高，工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益也更高，因此得到廣泛地應(yīng)用。將BIM技術(shù)應(yīng)用到裝配式建筑全壽命周期中，可以對(duì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工以及運(yùn)維各個(gè)階段工作的開(kāi)展提供技術(shù)指導(dǎo)，真正實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)過(guò)程的系統(tǒng)化、專業(yè)化以及高效化，能夠通過(guò)統(tǒng)一平臺(tái)更及時(shí)的發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，加強(qiáng)不同專業(yè)之間的聯(lián)系溝通，在第一時(shí)間采取措施解決問(wèn)題，保證工程以最少的資源達(dá)到預(yù)期施工效果。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);裝配式建筑;全壽命周期;施工管理

Abstract： Prefabricated building structure has become the main form of modern construction engineering construction. Compared with traditional structures， it has greater advantages in construction and management. The process is simple， the construction efficiency and safety are high， and the economic benefits of the project construction are great. Therefore， it is widely used. The application of BIM technology to the whole life cycle of prefabricated buildings can provide technical guidance for the work in various stages of design， production， construction， operation and maintenance. The systemization， specialization and efficiency of the engineering construction process are truly realized. Existing problems can be discovered timely through a unified platform. The communication between different professions was strengthened， and measures were taken to solve problems in the first time to ensure that the project achieved the expected construction effect with minimal resources.

Keywords： BIM technology; prefabricated building; full life cycle; construction management

一、前言

面對(duì)快速發(fā)展的建筑行業(yè)，各項(xiàng)施工技術(shù)與施工工藝在不斷地更新，目前裝配式建筑規(guī)模正在持續(xù)不斷地?cái)U(kuò)大，對(duì)應(yīng)的技術(shù)工藝也日益成熟。與傳統(tǒng)建筑相比，裝配式建筑現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)更加簡(jiǎn)單，各結(jié)構(gòu)按照設(shè)計(jì)要求在工廠加工完成，運(yùn)輸?shù)綀?chǎng)后進(jìn)行組配安裝即可，施工效率更高，且施工成本更低。而B(niǎo)IM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用，可以進(jìn)一步來(lái)加快施工進(jìn)度，對(duì)工程整個(gè)建設(shè)周期提供技術(shù)指導(dǎo)，加強(qiáng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工以及運(yùn)維各階段的聯(lián)系，并以同一平臺(tái)為支持，不同專業(yè)項(xiàng)目之間相互配合，達(dá)到最佳施工狀態(tài)，為施工質(zhì)量、進(jìn)度以及成本等各方面的控制管理提供可靠保障，提高工程建設(shè)綜合效益。

二、裝配式建筑特點(diǎn)

裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑相比，最大的差別在于其是在現(xiàn)場(chǎng)完成預(yù)制構(gòu)件的裝配施工，施工周期更短，且成本更低，可進(jìn)一步提高工程建設(shè)經(jīng)濟(jì)效益。為滿足社會(huì)發(fā)展要求，建筑工程規(guī)模越來(lái)越大，且出現(xiàn)了大量的高層以及超高層建筑，存在大量的高空作業(yè)，所需現(xiàn)場(chǎng)人力資源更多。

相比來(lái)講，裝配式建筑工程現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)優(yōu)勢(shì)更大，專業(yè)人員可通過(guò)機(jī)械化操作完成各構(gòu)件組裝，施工效率以及安全性均得到了提升。同時(shí)，因?yàn)槿肆Y源的減少，相應(yīng)的成本投資也有所減少。

裝配式建筑所有構(gòu)件均是在工廠預(yù)制生產(chǎn)完成，然后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，這樣就大大降低了現(xiàn)場(chǎng)施工噪音，避免了現(xiàn)場(chǎng)飛塵，對(duì)環(huán)境帶來(lái)的影響大大降低，環(huán)保效果更強(qiáng)[1]。另外，鋼模板、木模板還可以進(jìn)行循環(huán)使用，減少資源的浪費(fèi)，以及成本投入更低。對(duì)于傳統(tǒng)建筑工程來(lái)講，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)很大程度上受限于氣候環(huán)境，包括低溫降雨天氣不允許作業(yè)，會(huì)對(duì)施工進(jìn)度造成一定影響。

而裝配式建筑大部分作業(yè)可以在工廠或倉(cāng)房?jī)?nèi)完成，外墻板與預(yù)制梁柱則是運(yùn)輸?shù)綀?chǎng)后直接安裝即可，外部氣候條件對(duì)施工作業(yè)產(chǎn)生的影響較小。裝配式建筑具有眾多優(yōu)勢(shì)，更貼合綠色建筑的發(fā)展理念，而想要進(jìn)一步提高工程施工質(zhì)量，則可以將BIM技術(shù)作為支持，對(duì)整個(gè)工程建設(shè)全周期進(jìn)行管理，為每項(xiàng)工作的開(kāi)展提供可靠的技術(shù)指導(dǎo)，減少常見(jiàn)問(wèn)題的發(fā)生。

三、BIM技術(shù)在裝配式建筑中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

BIM技術(shù)作為數(shù)據(jù)信息仿真，具有模擬性、協(xié)調(diào)性以及可視化的特點(diǎn)。

（一）模擬性

并不僅是對(duì)建筑模型進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)無(wú)法在真實(shí)世界操作的事物進(jìn)行模擬。在建筑工程設(shè)計(jì)階段，可以完成各項(xiàng)內(nèi)容的模擬，包括節(jié)能模擬、日照模擬、熱能傳導(dǎo)模擬等[2]。而在施工階段則可以根據(jù)施工組織來(lái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工情況進(jìn)行模擬，進(jìn)而能夠?yàn)閷?shí)際作業(yè)提供指導(dǎo)。

（二）協(xié)調(diào)性

建筑工程涉及的專業(yè)內(nèi)容非常多，存在很強(qiáng)的系統(tǒng)性與專業(yè)性，想要達(dá)到與設(shè)計(jì)一致的施工效果，就需要不同專業(yè)之間保持高效的配合。BIM技術(shù)可以通過(guò)統(tǒng)一的平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)之間的密切聯(lián)系，所有專業(yè)均可以在平臺(tái)上獲取所需信息，真正做到信息的共享，實(shí)現(xiàn)不同部門的有效溝通，及時(shí)就存在的問(wèn)題進(jìn)行協(xié)商處理，為正式施工打好基礎(chǔ)，避免施工階段的變更發(fā)生，提高施工綜合效率[3]。

（三）可視化

BIM技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)工程管理的可視化，即在工程中可以將傳統(tǒng)的二維圖紙轉(zhuǎn)變?yōu)槿S立體形象，為工作人員提供更加直觀的圖紙形象，進(jìn)而能夠更全面的掌握工程施工情況。將BIM技術(shù)應(yīng)用到裝配式建筑全壽命中，無(wú)論是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工以及運(yùn)營(yíng)等各可以在可視化狀態(tài)下展開(kāi)管理，為工程質(zhì)量以及進(jìn)度管理提供了可靠保障[4]。

基于BIM技術(shù)的特點(diǎn)，將其應(yīng)用到裝配式建筑全壽命周期中，可以全面獲取建筑工程所有信息數(shù)據(jù)，并在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)信息共享，所有部門均可以獲取所需信息，避免因信息孤島而造成的合作不暢問(wèn)題，大大減少了后期變更的可能性。BIM技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用，是作為一種數(shù)字化工具存在，以參數(shù)化模型來(lái)對(duì)各類信息進(jìn)行歸納集合，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳遞共享，為工程管理提供信息支持，以便于可以根據(jù)建筑信息實(shí)時(shí)作出應(yīng)對(duì)[5]。BIM技術(shù)的存在，使得多方單位加強(qiáng)了協(xié)作，提高了生產(chǎn)效率，減少了系列不必要的問(wèn)題的產(chǎn)生，為工程進(jìn)度以及成本控制創(chuàng)造更為有利的條件。

四、BIM技術(shù)在裝配式建筑全周期中應(yīng)用

（一）設(shè)計(jì)階段應(yīng)用

1. 提高設(shè)計(jì)圖紙質(zhì)量

建筑工程的建設(shè)效果如何，很大程度上取決于前期的規(guī)劃設(shè)計(jì)，規(guī)劃決定了建筑的定位，而設(shè)計(jì)則關(guān)系著建筑的建造方向。BIM技術(shù)建立有信息數(shù)據(jù)庫(kù)，且建筑模型中對(duì)所有構(gòu)件屬性進(jìn)行了說(shuō)明，可以直接通過(guò)搜查構(gòu)件屬性來(lái)獲得構(gòu)件類型、尺寸以及材質(zhì)等所有參數(shù)信息，為工程設(shè)計(jì)施工提供依據(jù)。尤其是可針對(duì)類似板塊進(jìn)行合并及歸類，增加重復(fù)率，提高施工效率，較少開(kāi)模種類[6]。相比傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)圖紙，BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了建筑的三維設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員能夠更加直觀的觀察到工程結(jié)構(gòu)，如果需要對(duì)其中的參數(shù)進(jìn)行修改調(diào)整，則整個(gè)模型會(huì)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整更改，完全避免了因圖紙間錯(cuò)、漏造成的信息不一致問(wèn)題的發(fā)生，降低了設(shè)計(jì)變更的可能性，提高了工程設(shè)計(jì)綜合效率。裝配式建筑存儲(chǔ)信息種類的規(guī)范并不統(tǒng)一，基于此應(yīng)用BIM技術(shù)來(lái)對(duì)裝配式建筑構(gòu)件進(jìn)行分編碼，設(shè)計(jì)BIM構(gòu)件分類與構(gòu)件編碼體系，為裝配式建筑全壽命周期管理提供可靠支持。并且，BIM技術(shù)的應(yīng)用，還可以檢測(cè)及消除項(xiàng)目施工方工作過(guò)程中的碰撞，強(qiáng)化項(xiàng)目執(zhí)行階段的協(xié)同性。

2.減少設(shè)計(jì)誤差

通過(guò)BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)所有建筑預(yù)制構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)，包括構(gòu)件幾何尺寸、內(nèi)部鋼筋直徑、間距、鋼筋保護(hù)層厚度等，提高每項(xiàng)參數(shù)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，為精細(xì)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)打好基礎(chǔ)，同時(shí)也為后期現(xiàn)場(chǎng)安裝的提供了便利，避免因?yàn)樵O(shè)計(jì)不標(biāo)準(zhǔn)而造成裝配偏差過(guò)大。另外，應(yīng)用BIM技術(shù)還可以對(duì)模型進(jìn)行碰撞檢測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中隱藏的問(wèn)題，對(duì)存在碰撞問(wèn)題的部分進(jìn)行相應(yīng)修改，相比傳統(tǒng)2D管線綜合對(duì)比，三維管線綜合設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)更加明顯，以免在實(shí)際組裝時(shí)遇到問(wèn)題進(jìn)行變更與返工，避免了工期延誤[7]。在設(shè)計(jì)階段，通過(guò)BIM技術(shù)的可視化特點(diǎn)，可直接觀察確認(rèn)不同構(gòu)件之間的契合度，確定節(jié)點(diǎn)連接的可靠性，從設(shè)計(jì)階段就排除不合適的可能性，將誤差控制到最小，以免延誤工期和產(chǎn)生不必要的成本。

3.加強(qiáng)成本控制

除了對(duì)構(gòu)件設(shè)計(jì)提供支持以外，BIM技術(shù)的應(yīng)用還能夠進(jìn)一步優(yōu)化工程成本的控制。以往工程造價(jià)設(shè)計(jì)階段需要花費(fèi)大量的時(shí)間來(lái)進(jìn)行工程量的統(tǒng)計(jì)，且容易出現(xiàn)人為失誤。而B(niǎo)IM技術(shù)的應(yīng)用，則完全可以通過(guò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析，不僅能夠降低工作強(qiáng)度，還可以避免人為失誤，使得造價(jià)精度得到進(jìn)一步提高。尤其是基于BIM技術(shù)工程設(shè)計(jì)得到了優(yōu)化，避免了構(gòu)件沖突、碰撞等問(wèn)題，大大消除了相關(guān)方面的成本投入。在針對(duì)裝配式建筑設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要明確項(xiàng)目隨著時(shí)間維度變化的5D模型，確定工程施工所需的各種材料數(shù)量及材料對(duì)應(yīng)的定額信息，并應(yīng)用廣聯(lián)達(dá)、魯班等算量軟件與模型對(duì)接，計(jì)算得到材料造價(jià)、人工等信息，基于此來(lái)實(shí)現(xiàn)工程施工成本的管理。

（二）制作階段應(yīng)用

1. 優(yōu)化制作流程

生產(chǎn)階段對(duì)裝配式建筑工程建設(shè)也有著重大影響，必須要提高對(duì)其的重視，作為關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)與施工階段的重要環(huán)節(jié)，需要采取措施加強(qiáng)管理。相比通過(guò)二維圖紙間接獲取設(shè)計(jì)信息，直接通過(guò)BIM模型來(lái)獲得各構(gòu)件數(shù)據(jù)可靠性與精確性更高，能夠有效避免因?yàn)樽x圖錯(cuò)誤產(chǎn)生的生產(chǎn)誤差。如果在生產(chǎn)階段構(gòu)件尺寸產(chǎn)生錯(cuò)誤，則會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的現(xiàn)場(chǎng)安裝完全無(wú)法進(jìn)行。目前可以通過(guò)BIM技術(shù)直接將建筑模型的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)發(fā)送給廠家，獲取所有構(gòu)件產(chǎn)品的尺寸、材料、鋼筋等級(jí)等系列參數(shù)，確保了生產(chǎn)加工的準(zhǔn)確性，同時(shí)還可以提高預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的自動(dòng)化水平[8]。

2.指導(dǎo)模型試制

可對(duì)建筑構(gòu)件進(jìn)行擬生產(chǎn)，以及預(yù)拼裝，以一種更加直接的方式將建筑模型展示出來(lái)，確認(rèn)預(yù)拼裝過(guò)程的施工工序與作業(yè)進(jìn)度，為實(shí)際施工提供一定指導(dǎo)，保證 工程施工進(jìn)度與質(zhì)量。并且通過(guò)預(yù)拼裝，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題與不足，更好的檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的合理性，為工程的高效化施工提供支持。

（三）施工階段應(yīng)用

1. 施工過(guò)程模擬

應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)裝配式建筑施工過(guò)程進(jìn)行模擬和仿真，可以為實(shí)際施工提供有效的技術(shù)指導(dǎo)，提高各環(huán)節(jié)操作的協(xié)調(diào)性，為施工流程與作業(yè)方案的調(diào)整提供支持，確保了所有構(gòu)件安裝的準(zhǔn)確性與有效性。同時(shí)，基于BIM技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的科學(xué)布置，完成垂直機(jī)械、構(gòu)配件以及臨時(shí)設(shè)施的合理安排，為道路運(yùn)輸創(chuàng)造了有利條件，更便于預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸?shù)綀?chǎng)，不僅可以降低二次搬運(yùn)的難度，同時(shí)也可以降低多次搬運(yùn)對(duì)預(yù)制構(gòu)件造成的損壞[9]。以及合理的布置位置，為吊裝提供了便利，提高現(xiàn)場(chǎng)施工效率，加快實(shí)際裝配進(jìn)度。另外，基于BIM技術(shù)的可視化特點(diǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)交底，提高了技術(shù)交底的直觀性，提升了不同部門之間溝通的有效性，即便是遇到問(wèn)題也可以以最短的時(shí)間來(lái)協(xié)商解決，將損失控制到最小。

2. 材料動(dòng)態(tài)管理

通過(guò)BIM技術(shù)還可以對(duì)施工材料進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，即提前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各條件進(jìn)行分析研究，制定科學(xué)的計(jì)劃，確定構(gòu)件采購(gòu)上限，以滿足實(shí)際施工需求為基礎(chǔ)，快速測(cè)算不同施工階段預(yù)制構(gòu)件的需求量[10]。同時(shí)，完成各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，做好所有材料的規(guī)劃布置，盡量排除不同類型材料以及設(shè)備之間的相互干擾，減少二次搬運(yùn)與堆放過(guò)多問(wèn)題，為現(xiàn)場(chǎng)施工創(chuàng)造最為有利的條件。同時(shí)，還可以結(jié)合施工進(jìn)度來(lái)對(duì)材料進(jìn)行靈活調(diào)整，保證為不同區(qū)域的構(gòu)件需求提供保障。

3.進(jìn)度與質(zhì)量管理

施工質(zhì)量和施工進(jìn)度是影響建筑工程建設(shè)綜合效益的關(guān)鍵，同時(shí)也是施工管理的核心要點(diǎn)。以BIM技術(shù)為支持，對(duì)整個(gè)施工技術(shù)進(jìn)行科學(xué)分析，并創(chuàng)建4D施工模型，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度與質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤。將收集反饋的實(shí)際信息與計(jì)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算兩者之間的偏差，及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整，解決存在的各種突出問(wèn)題，爭(zhēng)取達(dá)到最優(yōu)化的施工條件[11， 12]。通過(guò)BIM5D的應(yīng)用，將全專業(yè)模型作為載體，實(shí)現(xiàn)工程施工全過(guò)程中進(jìn)度、合同、成本、質(zhì)量、安全、圖紙以及材料等各方面信息，作為項(xiàng)目管理的數(shù)據(jù)支持，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，確保每一項(xiàng)決策制定的科學(xué)性與可行性，減少施工變更，合理控制工期，提高質(zhì)量以及成本管理效率。

五、結(jié)束語(yǔ)

將BIM技術(shù)應(yīng)用到裝配式建筑的全生命周期中優(yōu)勢(shì)巨大，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工以及運(yùn)維各階段管理的優(yōu)化，在提高工程施工質(zhì)量與施工效率的同時(shí)，獲取最高經(jīng)濟(jì)效益，提高工程建設(shè)綜合效果。

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