石丹　包忠有　汪安琪

摘要：從裝配式建筑內(nèi)涵出發(fā)，剖析我國裝配式建筑行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，探討該研究的必要性與重要意義。為了適應(yīng)裝配式建筑行業(yè)未來廣闊的發(fā)展空間，充分發(fā)揮VR+BIM技術(shù)的聯(lián)動效用，模擬分析裝配式建筑的設(shè)計、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)及其施工等各大階段，從中探尋綠色施工技術(shù)環(huán)，以期提高整個行業(yè)的綠色效能，為實現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展提供基本技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：VR? BIM? 裝配式建筑綠色施工技術(shù)環(huán)

中圖分類號：TU71 文獻標識碼：A? ?文章編號：1672-3791（2022）03（b）-0000-00

Discussion on Green Construction Technology Ring Chain of Prefabricated Building Industry Based on VR+BIM Technology

SHI DanBAO ZhongyouWANG Anqi

（Gongqing Institute of Science and Technology，Jiujiang，JiangxiProvince，332020? China）

Abstract： Based on the essence of Prefabricated Building， this paper analyzes the current development situation of its Industry in China， and discusses the necessity and significance. In order to adapt to the vast future development space of prefabricated building industry， making full use of VR + BIM technology， prefabricated building design， precast component production and construction are simulated and analyzed， from which the Green Construction Technology Ring Chain is explored， with a view to improving the green efficiency of the entire industry， to provide basic technical guarantee for achieving its sustainable development.

Key Words： VR; BIM; Prefabricated Building; Green Construction Technology Ring Chain

近年來，國家密集出臺了一些政策鼓勵發(fā)展裝配式建筑，不論是將其作為目的還是手段，各企業(yè)都投入了大量的財力、物力、人力去建設(shè)?？梢?，無論是出于市場地位的考慮還是出于廣闊的市場前景來講，裝配式建筑都具有極重要的研究價值。

1.內(nèi)涵界定及行業(yè)現(xiàn)狀分析

1.1實質(zhì)內(nèi)涵

建筑業(yè)歷經(jīng)了一系列變革，不斷推陳出新，實現(xiàn)飛躍式發(fā)展。我國建筑業(yè)正由傳統(tǒng)模式向新型模式轉(zhuǎn)變，逐步走上工業(yè)化發(fā)展道路。建筑工業(yè)化是通過現(xiàn)代化的制造、運輸、安裝和科學(xué)管理的生產(chǎn)方式，來代替分散的、低效率的傳統(tǒng)手工業(yè)生產(chǎn)方式。以建筑設(shè)計標準化、構(gòu)配件生產(chǎn)工廠化、施工機械化和組織管理科學(xué)化為主要標志，即建筑業(yè)從設(shè)計到施工等均由傳統(tǒng)方式向設(shè)計系統(tǒng)化、生產(chǎn)工廠化、施工專業(yè)化的現(xiàn)代方式轉(zhuǎn)變，其典型即裝配式建筑。

1.2必要發(fā)展

我國建筑業(yè)凈利潤率一般在1%～3%，建筑業(yè)營業(yè)收入80%～90%均用于采購材料、支付人工費和分包方勞務(wù)，獲利空間較狹窄。為推進我國建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，并契合我國習(xí)近平總書記新時期中國特色社會主義的思想要求，極有必要采取措施提升建筑物的核心價值，進而在提升建筑業(yè)利潤水平的同時促進整個行業(yè)健康有序發(fā)展。故裝配式建筑新型技術(shù)研究勢在必行，而其轉(zhuǎn)型升級成功的關(guān)鍵在于綠色施工的實施效果[1]，即在建筑工業(yè)化道路上，探索既能節(jié)省成本又能踐行環(huán)保的綠色施工新型技術(shù)顯得尤為重要。

1.3行業(yè)現(xiàn)狀

裝配式建筑項目的每一個建設(shè)階段相較于傳統(tǒng)建筑而言都存在較大差異，不僅需要科技手段支持，還要在保障裝配式建筑質(zhì)量的同時提升工作效率，更需統(tǒng)一的設(shè)計、生產(chǎn)和施工及后期運維。但我國裝配式建筑施工標準還不完善，相關(guān)技術(shù)標準及規(guī)范性文件等配套政策還不夠成熟，金融、稅收、土地及技術(shù)等項目建設(shè)方面又無優(yōu)惠政策，又主要采用傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，預(yù)制構(gòu)配件的前期投入較大，預(yù)制構(gòu)件施工標準不統(tǒng)一，且較缺專業(yè)技術(shù)人才[2]，從而使得裝配式建筑在短期內(nèi)實現(xiàn)跨越式的發(fā)展變得更加艱難。

2.綠色施工技術(shù)理念構(gòu)建

2.1綠色本質(zhì)內(nèi)涵

根據(jù)我國《綠色建筑評價標準》的文件精神可知，綠色裝配式建筑是在項目全壽命周期內(nèi)，節(jié)約資源（節(jié)材、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)能）、保護環(huán)境、減少污染，為人們提供健康、適用且高效的使用空間，最大限度地實現(xiàn)人與自然和諧共處的高質(zhì)量裝配式建筑。換言之，為了貫徹落實可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)發(fā)展理念，在裝配式建筑工程項目全壽命周期中，綠色施工是一項必要且重要的組成部分，而綠色施工應(yīng)在以保護環(huán)境、降低污染的基礎(chǔ)上，節(jié)約成本，提高效率，不斷實現(xiàn)資源的充分與高效利用。

2.2綠色施工理念

根據(jù)綠色裝配式建筑的本質(zhì)概念，要求項目在全壽命周期內(nèi)都應(yīng)節(jié)能減排、降低污染，逐步構(gòu)建基礎(chǔ)綠色施工技術(shù)環(huán)。設(shè)計時，應(yīng)盡可能實現(xiàn)各類專業(yè)技術(shù)人員間的協(xié)同設(shè)計，及時地查漏補缺，做到裝配式混凝土結(jié)構(gòu)與預(yù)制構(gòu)件的精細化設(shè)計，盡量避免各類節(jié)點裝配沖突與定位偏差，全員全面參與設(shè)計以減少后期出現(xiàn)不必要的設(shè)計變更;生產(chǎn)構(gòu)件時，應(yīng)盡可能保證生產(chǎn)加工技術(shù)參數(shù)信息準確，生產(chǎn)質(zhì)量達到標準要求并可被追溯，科學(xué)分類、儲存生產(chǎn)完成后的構(gòu)配件;施工組織與建設(shè)管理時，應(yīng)盡可能保證安裝位置準確及其質(zhì)量，規(guī)范制作、運輸及吊裝施工流程，科學(xué)布置施工現(xiàn)場以減少不必要的二次搬運[3]，提前做好安全隱患排查計劃及相應(yīng)安全突發(fā)事件的應(yīng)急預(yù)案，從而實現(xiàn)綠色施工技術(shù)的現(xiàn)場實施與動態(tài)管理。

3VR+BIM聯(lián)動原理

3.1BIM技術(shù)概況

當(dāng)前，BIM是建筑領(lǐng)域一項熱點科技。亦稱建筑信息模型，以三維數(shù)字建筑技術(shù)為基礎(chǔ)，對項目信息加以集成分析并建模，能直觀展示和詳盡表達工程技術(shù)信息。一般，它可實現(xiàn)可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性、造價可控性和造價精準性等特征[4]。通過整合多方數(shù)據(jù)，BIM能將勘察、設(shè)計、施工、驗收等各環(huán)節(jié)全過程信息加以收集與整合[5]。工程項目全壽命周期均可運用，既能優(yōu)化施工進程，又能提高管理水平，還能提升綜合效益。

3.2 VR技術(shù)概況

VR（Virtual Reality）是虛擬現(xiàn)實技術(shù)。它是將先進傳感原理與計算機相融合的新型人機交互技術(shù)，運用在各學(xué)科研究領(lǐng)域且前景廣泛。它所模擬的環(huán)境具備自主性、交互性和感知豐富性等特征，畫面逼真似身臨其境，即VR能通過電腦模擬一個三維活動空間場所。

3.3VR+BIM聯(lián)動

BIM與裝配式建筑相結(jié)合，即能解決產(chǎn)業(yè)化難題，又能促進信息化發(fā)展[6]。通過VR技術(shù)讓裝配式建筑領(lǐng)域人員在虛擬環(huán)境中了解其設(shè)計、構(gòu)件生產(chǎn)和現(xiàn)場施工等理論知識，結(jié)合VR終端設(shè)備進行分項作業(yè)預(yù)演，如操作塔吊、拼接預(yù)制板，同時聯(lián)合BIM對其設(shè)計、構(gòu)件生產(chǎn)和施工等作業(yè)進行優(yōu)化，以實現(xiàn)整體規(guī)劃、資源利用和項目管理的標準科學(xué)化。充分發(fā)揮兩項技術(shù)聯(lián)動效應(yīng)，既可逐步實現(xiàn)工程的“所見即所得”，又能合理控制施工質(zhì)量，還能優(yōu)化整個項目的統(tǒng)籌規(guī)劃性能、提高有限資源的整合度、增強設(shè)計與實體的具象化聯(lián)系度。

4VR+BIM綠色環(huán)設(shè)計

根據(jù)構(gòu)建的裝配式建筑綠色施工技術(shù)基本理念，綜合VR+BIM聯(lián)動效應(yīng)機理，對裝配式建筑工程項目開展全過程、全動態(tài)、全方位的項目管理，以實現(xiàn)工程綠色目標。

4.1設(shè)計層面

充分利用BIM建模，融入VR技術(shù)的聯(lián)動效應(yīng)，為裝配式建筑設(shè)計參與人員提供簡便易行的人機交互平臺。通過拆分所構(gòu)建的模型可以深入地了解構(gòu)件設(shè)計的基本原理，同時還能根據(jù)個人的想法或構(gòu)思進行預(yù)制構(gòu)件的重新設(shè)計與建模，比如：設(shè)計同類型不同屬性或者同屬性不同類型的構(gòu)件，并將所構(gòu)建的預(yù)制構(gòu)件在系統(tǒng)內(nèi)進行組裝形成模型，結(jié)合VR技術(shù)還能直觀體會到使用體驗及感受，同事運用系統(tǒng)的評價功能對其設(shè)計、結(jié)構(gòu)及功能等方面進行評價與建議，進而，經(jīng)過一系列的對比分析可以提出實現(xiàn)綠色工程的最佳設(shè)計方案。

4.2生產(chǎn)層面

聯(lián)合VR+BIM技術(shù)不僅能深刻認識與理解其設(shè)計原理，同時還能清楚裝配式預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計的完善度或優(yōu)劣度，還能根據(jù)模塊參數(shù)了解生產(chǎn)某類裝配式預(yù)制構(gòu)件的綠色生產(chǎn)技術(shù)。首先，構(gòu)件生產(chǎn)廠家可直接調(diào)取預(yù)制構(gòu)件建模參數(shù)進行精準加工與生產(chǎn)，同時同步反饋生產(chǎn)進度信息，保證施工銜接有序的同時，還能基本保證預(yù)期施工質(zhì)量的實現(xiàn);其次，加大資源與技術(shù)投入，不斷升級生產(chǎn)系統(tǒng)，讓預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)不僅實現(xiàn)高水平自動化，同時還能與模型參數(shù)信息高度無縫對接;最后，嚴把預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量關(guān)，逐步規(guī)范施工質(zhì)量標準及驗收要求，同時還應(yīng)精準定位構(gòu)件基本信息，從而利于滿足后期工程質(zhì)量的溯源需求。

4.3施工層面

聯(lián)動發(fā)揮VR+BIM技術(shù)，不僅能對裝配式預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計和生產(chǎn)環(huán)節(jié)助力，還能對施工環(huán)節(jié)進行優(yōu)化。關(guān)于預(yù)制構(gòu)件的施工，主要包括預(yù)制構(gòu)件的運輸、吊裝、安放及組裝等工藝。通過VR+BIM技術(shù)可以實現(xiàn)整個施工流程的事先模擬及精準定位演練，同時也能及時檢測到相應(yīng)的位置偏差及其他潛在的問題，進而實現(xiàn)整個施工流程的優(yōu)化與改進，以有效防止不必要的經(jīng)濟損失或安全事故等問題的發(fā)生。比如：施工環(huán)節(jié)明確的構(gòu)件信息在施工過程中能被準確調(diào)取，并順利完成安裝且通過位置檢驗，從而保證安裝質(zhì)量，提升施工效率;預(yù)先模擬的施工場地布置也可提前得到全面優(yōu)化，以避免實際施工現(xiàn)場出現(xiàn)不必要的二次搬運或多次吊裝造成的損耗浪費;預(yù)先模擬的施工規(guī)劃方案，也能在成本、進度及質(zhì)量等方面提前得到優(yōu)化調(diào)整，從而有效降低工期拖延或資源浪費等現(xiàn)象出現(xiàn)的可能性，同時也在一定程度上確保了該裝配式建筑工程項目的有序開展。

4.4運維層面

通過VR+BIM可服務(wù)于裝配式項目建成投產(chǎn)使用過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題，既能調(diào)取構(gòu)件型號、參數(shù)及生產(chǎn)廠家等關(guān)鍵信息，又能追溯問題出現(xiàn)的可能原因，以免責(zé)任歸屬難以界定;通過VR+BIM可服務(wù)于使用過程中綠色效能指標的動態(tài)監(jiān)測管理，完全可根據(jù)實時動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷能耗不合理的關(guān)鍵影響因素所在;通過VR+BIM可服務(wù)于改建或重建過程中的資源處理問題，借助模型參數(shù)信息可界定回收價值，進而避免造成不必要的浪費。

綜合運用VR+BIM，既能了解梁、板、柱、門、窗等預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計原理，也能模擬各類構(gòu)件的組裝搭接，有同類型與不同類型構(gòu)件的搭接和同類型不同屬性材料構(gòu)件的搭接，建模完成后還能通過VR觀察到綠色效能結(jié)果，同時也能通過對比分析對施工工藝進行優(yōu)化，以實現(xiàn)降耗減排的綠色目標。總之，裝配式工程建設(shè)全壽命周期都能通過交互信息的多向反饋，形成與擬建項目相適應(yīng)的綠色施工技術(shù)環(huán)，逐步實現(xiàn)最優(yōu)綠色效能。

5結(jié)語

綜上所述，聯(lián)合引入VR+BIM技術(shù)后，既能有效提升裝配式建筑工程項目整體建設(shè)水平和施工質(zhì)量，又能讓項目全壽命周期各大階段實現(xiàn)有序聯(lián)動，即設(shè)計生產(chǎn)施工等環(huán)節(jié)都能得到更好地磨合與改善，更為關(guān)鍵的是整個技術(shù)環(huán)對工程綠色效能的實現(xiàn)起到了決定性作用，為推動我國綠色建筑發(fā)展進程創(chuàng)造了可能。

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基金項目：江西省教育科學(xué)技術(shù)研究項目“一般項目”《基于VR+BIM裝配式建筑行業(yè)綠色施工技術(shù)環(huán)研究》（項目編號：GJJ191507）。

作者簡介：石丹（1989—），女，碩士，講師，研究方向為土木工程（造價）管理、土地政策等。