王澤文 范文逸 章亮 馬昕玥

引言

隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的深入和全球經(jīng)濟(jì)一體化的推進(jìn)，建筑業(yè)作為傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，建筑市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈。投資方對(duì)于項(xiàng)目的管理從決策階段到使用階段貫穿始終，而絕大多數(shù)企業(yè)往往將工作重心放在設(shè)計(jì)實(shí)施階段，對(duì)于后期運(yùn)營(yíng)和維護(hù)階段的投入較少，這一階段的信息化發(fā)展尤為緩慢。

建筑項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段（簡(jiǎn)稱運(yùn)維階段）是指建筑項(xiàng)目全壽命期中從項(xiàng)目竣工驗(yàn)收交付使用開(kāi)始，到建筑物最終報(bào)廢的時(shí)間段。這一階段，建筑物面臨著外部環(huán)境和內(nèi)部材料等因素的影響，產(chǎn)生諸多病害信息。本課題針對(duì)各類(lèi)病害信息進(jìn)行編碼，提高建筑物的使用壽命。并且挖掘大量的歷史數(shù)據(jù)，降低建筑物運(yùn)營(yíng)和維護(hù)的成本。

建筑信息化的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

現(xiàn)階段公共建筑的運(yùn)營(yíng)維護(hù)的信息化水平比較低，普遍存在著建筑全生命周期信息的利用率不高、運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理效率比較低，以及大量重復(fù)性工作浪費(fèi)寶貴的時(shí)間、人力和財(cái)力等弊端[1]。國(guó)外的情況不太一樣，有的國(guó)家的建筑是備案制的，所以不需要審批。有的國(guó)家也是審批制的，也普遍實(shí)現(xiàn)信息化，只不過(guò)信息化的具體程度不一樣[2]。本課題側(cè)重于探討和研究建筑運(yùn)維階段病害檢測(cè)數(shù)據(jù)信息編碼的應(yīng)用。

BIM技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)BIM在運(yùn)維階段中的應(yīng)用案例并不多，只有少量的建筑項(xiàng)目進(jìn)行了BIM運(yùn)維管理的嘗試。經(jīng)典案例有由上?；壑ㄐ畔⒓夹g(shù)有限公司研發(fā)的Smart FM運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)已經(jīng)于上海中心被應(yīng)用，它開(kāi)創(chuàng)了國(guó)內(nèi)基于建筑信息模型（BIM）的運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)的先河，基本實(shí)現(xiàn)了空間管理、設(shè)備管理和系統(tǒng)管理，并致力于實(shí)現(xiàn)應(yīng)急管理和能耗管理[3]。

同國(guó)內(nèi)類(lèi)似，BIM技術(shù)在國(guó)外建筑的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)階段運(yùn)用得并不多，而且大多側(cè)重于設(shè)備管理和能耗監(jiān)控。如Volk R等在綜述中介紹了對(duì)既有建筑進(jìn)行設(shè)備管理的方法和在拆除階段時(shí)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，這只涉及了BIM在運(yùn)維階段中的一部分應(yīng)用。

建筑業(yè)信息化

在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范方面，建立建筑業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)體系，制定建筑業(yè)信息化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)信息化通用技術(shù)規(guī)范，解決建筑業(yè)信息化的基礎(chǔ)性問(wèn)題[4]。國(guó)內(nèi)的智能物業(yè)管理系統(tǒng)起步較晚，自2004年張建平等人才開(kāi)始著手涉及這一領(lǐng)域，主要參考了IFC標(biāo)準(zhǔn)、BIM技術(shù)。

美國(guó)建筑壽命期管理信息化源于建設(shè)項(xiàng)目信息化管理。20世紀(jì)80年代，美國(guó)軍方啟動(dòng)了連續(xù)獲取和壽命期支持（Continuous Acquisition and Lifecycle Support，CALS）項(xiàng)目。其針對(duì)項(xiàng)目的全壽命期（包括軍需品的建議、報(bào)價(jià)、設(shè)計(jì)、制造、提交、支付等階段）中的各階段實(shí)施無(wú)紙化。通過(guò)項(xiàng)目實(shí)施，減小了文檔的體積和重量，方便文檔的傳遞、修改和查詢，并實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目信息的及時(shí)共享。據(jù)報(bào)道，美國(guó)軍方實(shí)施CALS項(xiàng)目后，平均成本降低了30%。

關(guān)于建筑物信息編碼的理論研究

信息化概述

信息化是指培養(yǎng)、發(fā)展以計(jì)算機(jī)為主的智能化工具的新生產(chǎn)力，并使之造福于社會(huì)的歷史過(guò)程。智能化工具又稱信息化的生產(chǎn)工具，它一般必須具備信息獲取、信息傳遞、信息處理、信息再生、信息利用的功能。與智能化工具相適應(yīng)的生產(chǎn)力，稱為信息化生產(chǎn)力。

信息化是以現(xiàn)代通信、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為基礎(chǔ)，將所研究對(duì)象各要素匯總至數(shù)據(jù)庫(kù)，供特定人群生活、工作、學(xué)習(xí)、輔助決策等和人類(lèi)息息相關(guān)的各種行為相結(jié)合的一種技術(shù)，使用該技術(shù)后，可以極大地提高各種行為的效率，為推動(dòng)人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步提供極大的技術(shù)支持。

信息編碼的方法

在當(dāng)今，各國(guó)在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織所擬定的分類(lèi)體系框架（ISO12006-2）下，自主編制了各自的建筑信息體系。我國(guó)為了盡快形成一套針對(duì)我國(guó)建筑工程全過(guò)程的信息分類(lèi)和編碼體系，中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院等50家單位參與編制了《建筑信息模型分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)》?！稑?biāo)準(zhǔn)》中，編碼結(jié)構(gòu)由表代碼與分類(lèi)對(duì)象編碼組成，兩者之間用“-”連接;分類(lèi)對(duì)象編碼由大類(lèi)代碼、中類(lèi)代碼、小類(lèi)代碼和細(xì)類(lèi)代碼組成，相鄰層級(jí)代碼之間用英文字符“.”隔開(kāi);表代碼和分類(lèi)對(duì)象各層級(jí)代碼均采用兩位數(shù)字表示;采用此種編碼規(guī)則具有可擴(kuò)延性、兼容性和實(shí)用性，方便后期應(yīng)用時(shí)根據(jù)不同需要進(jìn)行擴(kuò)展引用，與現(xiàn)有其他標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào)，滿足總要求和總目標(biāo)的前提下，滿足系統(tǒng)內(nèi)相關(guān)單位的需求。

建筑業(yè)信息化

建筑行業(yè)信息化是指運(yùn)用信息技術(shù)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)和信息安全技術(shù)等，改造和提升建筑業(yè)技術(shù)手段和生產(chǎn)組織方式，提高建筑企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理水平和核心競(jìng)爭(zhēng)能力，提高建筑業(yè)主管部門(mén)的管理、決策和服務(wù)水平。

建筑行業(yè)信息化大致可以分為三個(gè)階段：

（1）1950-1990年：信息化1.0時(shí)代

建筑設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)的手工繪圖轉(zhuǎn)變?yōu)槭r(shí)省力、更加精確的計(jì)算機(jī)制圖，CAD技術(shù)也在此領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，CAD系統(tǒng)也日趨成熟。二維和三維圖形處理技術(shù)、模擬仿真及科學(xué)計(jì)算可視化等技術(shù)大大推動(dòng)了建筑行業(yè)信息化的第一次革命。

（2）1990-2000年：信息化2.0時(shí)代

20世紀(jì)90年代，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為代表的科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展，被快速引入建筑行業(yè)。建筑工程項(xiàng)目各參與方通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享及多項(xiàng)目之間資源的互換，信息和技術(shù)也在此大背景下得到了更加便捷的共享，促進(jìn)了行業(yè)的興旺發(fā)展。

（3）21世紀(jì)以來(lái)：信息化3.0時(shí)代

21世紀(jì)，BIM技術(shù)得到應(yīng)用及推廣，引起了建筑業(yè)市場(chǎng)的強(qiáng)烈關(guān)注，BIM的標(biāo)準(zhǔn)體系也得到建立。在互聯(lián)網(wǎng)的幫助下，迅速實(shí)現(xiàn)了建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈條上下游之間的數(shù)據(jù)和信息共享，快速促進(jìn)了建筑業(yè)信息化市場(chǎng)的進(jìn)一步重構(gòu)。

既有住宅建筑物的病害信息分類(lèi)

病害信息概述

建筑物的病害是建筑工程質(zhì)量事故與質(zhì)量缺陷的統(tǒng)稱。本篇論文，主要針對(duì)建筑物在使用過(guò)程中產(chǎn)生的各類(lèi)病害，這些病害通常是由于外部環(huán)境、內(nèi)部質(zhì)量或人為等因素造成的。

建筑物在使用過(guò)程中，產(chǎn)生的病害通常分為以下七大類(lèi)：損傷、裂縫、腐蝕、凍害、滲漏、老化和倒塌。在我們的研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)地理環(huán)境、住戶的生活習(xí)慣、建筑物的材料等因素對(duì)于病害的影響也是不同的。

從中國(guó)大環(huán)境來(lái)分析，南方地區(qū)屬于亞熱帶或熱帶季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨，冬季溫和干燥，建筑物病害類(lèi)型多以腐蝕、滲漏以及開(kāi)裂為主。而北方多屬溫帶季風(fēng)氣候，夏季高溫，冬季寒冷干燥，建筑物多以凍害、開(kāi)裂和老化為主。

因此，針對(duì)不同地區(qū)的病害，防治策略的重點(diǎn)也是有區(qū)別的。

病害產(chǎn)生原因

（1）外部環(huán)境

建筑物在建成后，不同的外部環(huán)境對(duì)于建筑物造成的傷害是不盡相同的。例如在潮濕的環(huán)境下，墻體表面易產(chǎn)生表皮脫落，木質(zhì)材料則容易產(chǎn)生霉變、腐爛等病害損傷。對(duì)于建筑物最主要的兩個(gè)影響因素是溫度和濕度。

（2）內(nèi)部質(zhì)量

內(nèi)部質(zhì)量取決于住宅建筑物各個(gè)構(gòu)件的使用材料質(zhì)量、建筑物施工到位與否、設(shè)計(jì)的合理性等多個(gè)因素，它們的不合格都會(huì)誘發(fā)住宅建筑物在使用過(guò)程中產(chǎn)生各種各樣的病害。

（3）人為因素

人為因素主要有以下兩個(gè)方面，一是使用前施工人員的施工問(wèn)題，二是住戶在使用過(guò)程中使用不當(dāng)，對(duì)于建筑物隨意改造。

病害信息的分類(lèi)

病害信息的分類(lèi)角度有多個(gè)，這里我們按照病害信息的性質(zhì)對(duì)其分類(lèi)，簡(jiǎn)單列舉以下七大類(lèi)：

（1）損傷：指材料制造工藝過(guò)程或使用過(guò)程中因荷載、濕度、環(huán)境等作用，使材料的微細(xì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致材料宏觀力學(xué)性能或裝飾及使用功能的劣化。

（2）裂縫：指固體材料中的某種不連續(xù)現(xiàn)象，其形態(tài)主要表現(xiàn)為“開(kāi)裂”。

（3）腐蝕：指腐蝕介質(zhì)對(duì)材料的物理化學(xué)的破壞作用（如圖1所示）。

（4）凍害：指在飽和水或潮濕狀態(tài)下，因溫度正負(fù)變化，使材料內(nèi)部孔隙中的水結(jié)冰膨脹或滲透膨脹，融解松弛，從此反復(fù)循環(huán)產(chǎn)生疲勞應(yīng)力，所造成的破壞。

（5）滲漏：指防水工程的漏水、滲水和潮濕。包括：地下工程滲漏水，屋面滲漏水，衛(wèi)生間滲漏水，墻面滲漏水。

（6）老化：指有機(jī)高分子材料或制品逐漸喪失彈性，出現(xiàn)裂紋、變硬、變脆或變軟、發(fā)黏、變色等現(xiàn)象（如圖2所示）。

（7）倒塌：指建筑物整體或局部坍塌。包括：垂直結(jié)構(gòu)破壞倒塌，水平結(jié)構(gòu)破壞倒塌，懸臂結(jié)構(gòu)破壞倒塌，磚拱結(jié)構(gòu)破壞倒塌，地基原因造成倒塌，建筑物原因造成倒塌，建筑物加層倒塌，維護(hù)不當(dāng)?shù)顾?/p>

關(guān)于建筑物病害信息編碼的研究

建筑業(yè)既有的信息編碼及標(biāo)準(zhǔn)

（1）IFC標(biāo)準(zhǔn)

IFC標(biāo)準(zhǔn)的描述方法為面向?qū)ο蠓?，一共自上而下分為領(lǐng)域?qū)印⒐蚕韺?、核心層、資源層，每個(gè)層級(jí)包含不同的模塊，不同的模塊描述相關(guān)的工程信息，下層不能引用上層的信息資源。IFC標(biāo)準(zhǔn)由BSI制定并維護(hù)，該組織的官方網(wǎng)站上會(huì)公布支持IFC標(biāo)準(zhǔn)且已通過(guò)組織認(rèn)證的BIM軟件。IFC標(biāo)準(zhǔn)具有公開(kāi)性、可擴(kuò)展性等特點(diǎn)，目前IFC標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，但是如今也有諸多科研團(tuán)隊(duì)把IFC標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展到橋梁工程、鐵路工程等領(lǐng)域。

（2）IFD標(biāo)準(zhǔn)

為了確保不同人員在信息共享中獲得自己所需的信息，IFD標(biāo)準(zhǔn)對(duì)建筑領(lǐng)域內(nèi)的信息進(jìn)行了系統(tǒng)的分類(lèi)整理，然后賦予了每一個(gè)概念一個(gè)類(lèi)似于身份證號(hào)碼的全球唯一的標(biāo)識(shí)碼 GUID（Global Unique Identifier，全球唯一標(biāo)識(shí)），唯一標(biāo)識(shí)碼代表其對(duì)應(yīng)的信息[5]，代碼更有利于計(jì)算機(jī)識(shí)別，這樣同一個(gè)單元信息在不同的系統(tǒng)中識(shí)別出的結(jié)果是統(tǒng)一的。

（3）IDM標(biāo)準(zhǔn)

IDM標(biāo)準(zhǔn)是為了保證信息交互的完整性與協(xié)調(diào)性[6]，以防出現(xiàn)某個(gè)軟件提供的信息不是另一個(gè)軟件需要的信息這種情況，主要作用為以下兩點(diǎn)：

① 對(duì)建筑工程全生命周期的實(shí)施過(guò)程進(jìn)行明確描述，標(biāo)準(zhǔn)化其工作流程;

② 明確了不同階段不同工作提交和需要的信息，使工作具有針對(duì)性，同時(shí)確保接收信息的完整性和準(zhǔn)確性。

住宅建筑物病害信息編碼

（1）編碼方法

目前構(gòu)件分類(lèi)編碼可以采用工程計(jì)價(jià)清單編碼，但病害等信息編碼有待研究。

借鑒清單編碼，再建立一套病害編碼，兩套編碼是平行關(guān)系，具體記錄是：清單碼+病害碼+日期碼+空間碼……

（2）編碼體系

如表1、表2所示，按照類(lèi)似方式將七類(lèi)病害類(lèi)型，繼續(xù)編碼，在此不一一列舉。

項(xiàng)目運(yùn)維階段病害信息編碼的運(yùn)用

通過(guò)使用病害信息編碼，極大地提高工作效率，并且為后期運(yùn)營(yíng)和維護(hù)建筑提供了合理的定價(jià)依據(jù)，解決問(wèn)題的基本步驟如下：

（1）檢驗(yàn)并總結(jié)住宅建筑物的所有病害

（2）查詢建筑病害編碼

（3）根據(jù)病害信息編碼計(jì)價(jià)規(guī)范合理報(bào)價(jià)

（4）優(yōu)化建筑物病害維修報(bào)價(jià)

（5）安排維修人員對(duì)住宅建筑物進(jìn)行維修

（6）維修過(guò)程中結(jié)算

（7）維修后決算

在后期的維護(hù)工作中，最重要的一點(diǎn)在于根據(jù)計(jì)價(jià)規(guī)范合理控制運(yùn)維報(bào)價(jià)。針對(duì)一棟建筑物，實(shí)時(shí)觀測(cè)建筑物的病害情況，計(jì)算維修周期，對(duì)維修方案不斷進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，減少投資方對(duì)于建筑物維護(hù)成本上的投入。

結(jié)語(yǔ)

本文著重針對(duì)建筑物后期使用階段的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)，研究建筑物可能會(huì)產(chǎn)生的病害類(lèi)型，提出了既有建筑物的病害編碼方面的運(yùn)用。彌補(bǔ)建筑業(yè)在維護(hù)階段信息化發(fā)展的不足，提高了對(duì)建筑業(yè)信息化的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，也能為建筑業(yè)維護(hù)階段帶來(lái)一些借鑒和參考意義。

參考文獻(xiàn)：

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指導(dǎo)教師：胡世翔