廖 芷

（廣西理工職業(yè)技術學校 廣西南寧 530031）

一、緒論

建筑行業(yè)存在施工高能耗、建筑資源緊缺、對生態(tài)環(huán)境破壞較大等問題，對于現(xiàn)場管理，常采取粗線條的管理方式?；诮ㄖ┕す芾砝砟?，將BIM技術應用于建筑中，對裝配構(gòu)件的制造、設備運輸、構(gòu)件入場及儲藏與塔吊安裝進行模擬，提升了施工效率。批量化的構(gòu)件制造與工業(yè)化的建設流程，應重視施工現(xiàn)場管理，避免因建設信息不對等而出現(xiàn)建設問題。針對裝配式建筑常見的現(xiàn)場管理問題，基于建筑信息模型，提出了現(xiàn)場管理策略，以期找到優(yōu)化裝配式建筑現(xiàn)場管理的可行方法，發(fā)揮建筑信息模型的可視與模擬功能，做好構(gòu)件制造與現(xiàn)場管理安排，解決施工現(xiàn)場的信息管理問題[1]。

自二十一世紀以來，我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，為我國國民經(jīng)濟的增長做出了重要貢獻，帶動了一系列附屬相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。然而，隨著人口增加、環(huán)境惡化、資源短缺、人工價格升高、土地形勢日益嚴峻以及行業(yè)競爭壓力增大等，以往粗放型的建筑方式已不能滿足當今建筑行業(yè)可持續(xù)化發(fā)展的要求。因此，為提高建筑企業(yè)的市場競爭力，推動建筑業(yè)向信息化、工業(yè)化及可持續(xù)化轉(zhuǎn)型，裝配式建筑應運而生。

裝配式建筑是指將建筑經(jīng)過集成化、標準化設計后，將傳統(tǒng)建造方式中的大量現(xiàn)場作業(yè)工作轉(zhuǎn)移到工廠進行，在工廠加工制作好建筑所需的部品部件，如樓板、墻板、樓梯、陽臺等，將部品部件運輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場，然后通過可靠的連接方式在現(xiàn)場裝配安裝而成。裝配式建筑采用“五位一體”的建造方式，構(gòu)件越標準，生產(chǎn)效率越高，相應的成本越低，整體成本最優(yōu)。裝配式建筑已成為建筑業(yè)工業(yè)化發(fā)展的趨勢。

1.研究背景

綠色建筑、智能建筑、裝配式建筑是近年來建筑行業(yè)發(fā)展的重要方向，尤其是裝配式建筑在施工方案上不斷創(chuàng)新，將傳統(tǒng)建筑行業(yè)混凝土澆灌轉(zhuǎn)換為構(gòu)件預制作，而后現(xiàn)場拼裝的形式，相應的，施工管理的重點應隨之調(diào)整。建筑行業(yè)存在高能耗、資源浪費問題，以建筑行業(yè)發(fā)展為研究背景，以BIM技術的高效運用為途徑，解決裝配式建筑施工環(huán)節(jié)中存在的問題，發(fā)揮裝配式建筑的優(yōu)勢，體現(xiàn)施工管理的重要性。

2.研究意義

為解決裝配式建筑施工環(huán)節(jié)中存在的管理問題，依托于BIM技術與建筑信息模型內(nèi)部綜合系統(tǒng)的應用，提高工程管理的效果與可協(xié)調(diào)性，將提升收益與質(zhì)量保障為核心目標，促進我國裝配式建筑行業(yè)的發(fā)展。重視理論與實踐的綜合探究，以實際案例驗證方案是否具有可實踐價值，彌補過往工作環(huán)節(jié)存在的理論充足但實踐不明的問題。

3.邏輯框圖

以技術路線總結(jié)為邏輯框圖的主要內(nèi)容，分為若干重點進行總結(jié)。提出問題，根據(jù)文獻記錄與切實存在的問題，保證問題的客觀性與重大性，突顯策略探究價值。理論層面依據(jù)可分為兩個層級，即裝配式施工管理與BIM信息化管理，依據(jù)上述兩個理論保證施工環(huán)節(jié)和管理工作的可協(xié)調(diào)性。體系構(gòu)建側(cè)重于進度、成本、質(zhì)量及布場四個層面，初步形成體系。展望未來裝配式建筑管理工作的發(fā)展路徑[2]。

4.裝配式建筑項目數(shù)字化管理教學系統(tǒng)建設的目標

裝配式建筑項目數(shù)字化管理的本質(zhì)是指在裝配式建筑項目管理的各個階段環(huán)節(jié)中，充分利用計算機技術、網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)庫等在內(nèi)的科學方法和信息技術，有效地提高項目管理水平、降低管理成本、提高各參與方的信息交流和共享，從而增進全過程協(xié)同管理效率，保證裝配式項目按時按質(zhì)、高效經(jīng)濟、綠色持續(xù)地進行，并起到推動裝配式項目穩(wěn)定發(fā)展的目的。

因此，基于現(xiàn)階段各高校對于裝配式建筑的教學多是以概念和理論知識入手的現(xiàn)狀，裝配式建筑項目數(shù)字化管理教學系統(tǒng)的目標是讓學生以實際落地的裝配式建筑項目為例，從各個利益相關方的參與角度出發(fā)，充分利用計算機技術、網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)庫等在內(nèi)的科學方法和信息技術，實現(xiàn)裝配式建筑項目的可視化、網(wǎng)絡化、協(xié)同化和集成化管理，解決設計—生產(chǎn)—裝配脫節(jié)的問題，為項目各級管理者提供多角度、多維度、多樣本的數(shù)據(jù)信息管理與決策支持，保證項目各級管理目標的順利實現(xiàn)，增進不同管理者之間的信息溝通和共享，從而有效提高裝配式建筑項目管理水平。

另外，利用裝配式建筑數(shù)字化管理平臺作為教學工具輔助教學，運用項目教學、可視化仿真教學等手段，探索基于信息化工具和案例項目相結(jié)合的教學方法，可以解決以往裝配式建筑教學中輔助手段不足、不夠直觀等問題，提高學生學習興趣，改善傳統(tǒng)教學課堂沉悶的現(xiàn)象，提高教學質(zhì)量。另外，還可以減少許多需要到現(xiàn)場實踐帶來的安全隱患等困擾。

二、BIM技術全過程應用

1.規(guī)劃設計階段

建筑策劃與設計是建筑全產(chǎn)業(yè)鏈的最前端，是整個建筑的創(chuàng)作核心。前期規(guī)劃階段，充分考慮項目遷建的局限性及校園內(nèi)部的地形地貌特征，建筑以重慶特色自然環(huán)境寓意文化延續(xù)，建筑造型取山形就水勢，建筑在形制上延續(xù)老主樓圍合式布局，喚起師生熟悉的記憶，激發(fā)認同感。如圖1所示，利用BIM分析軟件分析地形地貌，根據(jù)功能需求、環(huán)境需求及人文需求進行參數(shù)化設計，對建筑體塊進行計算與生成。

圖1 建筑體塊生產(chǎn)過程

2.方案設計階段

如圖2所示，在方案設計階段，主要利用BIM模型的可視化、模擬性、協(xié)調(diào)性等特點，進行綠建設計、方案優(yōu)化，為項目決策提供技術支撐，提高設計質(zhì)量和項目經(jīng)濟性。對設計方案的效果進行分析、比選，優(yōu)化設計方案。

圖2 BIM技術對方案的優(yōu)化

3.施工圖設計階段

BIM技術對施工圖進行深化設計、組織協(xié)調(diào)起到高效的作用，因為各個專業(yè)的側(cè)重方向不同，所以對模型的表達側(cè)重也各不相同。深化設計利用BIM模型可視化的特點，在施工圖設計過程中，對走廊等管線密集位置進行管線綜合，預估及分配吊頂空間等專業(yè)協(xié)調(diào)的工作，對傳統(tǒng)繪圖模式來說，各設備專業(yè)分開設計，會審時工作量大，難以發(fā)現(xiàn)全部碰撞點，遺留大量問題到施工階段。本次項目采用BIM技術各專業(yè)協(xié)同設計，改變傳統(tǒng)設計流程，提前進行管線綜合，設計過程中及時發(fā)現(xiàn)并避免交叉碰撞，減少后期工作量。同時，BIM的可視化在施工圖階段很好地解決了二維圖紙表達不清晰的問題，本項目為實訓樓，空間要求變化多，所以設計跨層、升降板等復雜區(qū)域的問題，BIM模型的三維顯示較二維圖更能清晰地把握實際情況。項目各方及各專業(yè)基于模型討論問題，可以實時測量模型，更精確地掌握建筑物的尺寸和空間信息。

4.施工階段

利用BIM軟件建模將預制構(gòu)件精確地排列在模型中，因為在模型中預制構(gòu)件的外形尺寸非常準確，能快捷精確地提取到相關數(shù)據(jù)，進行材料用量、構(gòu)件統(tǒng)計、應用比例的統(tǒng)計計算。這個階段，對BIM的縱向協(xié)同與配合工作提出了更高的要求。首先，設計階段的BIM模型，信息化的工作一定要到位，技術運用BIM模型算量，可以快速計算出項目的工程清單量，并可以根據(jù)施工組織進度編制材料需求計劃、項目預算與技術方案。

在綠色施工方面，利用設計時的BIM模型根據(jù)施工要求，再進行深化設計，重點不僅是建筑本體，而是為了在施工場地布置方面找出最優(yōu)的布局方案，進行施工現(xiàn)場動態(tài)管理，提高場地利用效率，降低二次規(guī)劃的成本。在不同施工階段對場地布局進行提前規(guī)劃和轉(zhuǎn)換；同時，利用軟件統(tǒng)計功能，自動生成臨時工程量，減少計算工作量。將構(gòu)件安裝進度在BIM模型中實時展示，并自動校驗施工工序的合理性；基于北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)實現(xiàn)厘米級的安裝定位，輔助構(gòu)件吊裝就位，提高安裝效率。

為施工部門提供解決方案，使用系統(tǒng)可以導入、模擬、分析、驗證、調(diào)整施工進度，可以現(xiàn)場查找包裝信息或者待安裝位置等信息，可以快速記錄、反饋、跟進施工現(xiàn)場實際狀況。構(gòu)件安裝部門，可以通過登錄信息管理云平臺直接輸入預制構(gòu)件計劃安裝時間、安裝結(jié)束時間等信息。

另外，針對生產(chǎn)單位、運輸單位、施工單位，站在不同的視角會有不同的進度情況，提供個性化的著色模式模型瀏覽功能。通過統(tǒng)計分析，查詢預制構(gòu)件計劃生產(chǎn)時間、實際生產(chǎn)時間、計劃安裝時間、實際安裝時間，以及構(gòu)件所在狀態(tài)（如加工、運輸、進場、已安裝等）。

三、基于BIM技術的裝配式建筑施工課程改革

1.BIM技術基礎下的裝配式建筑施工課程體系建設

職業(yè)技術學院建筑工程課程以現(xiàn)場澆筑土木工程課程體系為基礎，適應新時代工業(yè)化發(fā)展對于裝配式技術人員的需求，在建筑工程技術2020年課程人才培養(yǎng)計劃中添加了一些預制課程和BIM技術課程。課程體系按照“四階段”計劃開展實施，助力專業(yè)人才培養(yǎng)。第一階段：了解階段，主要是通過相關知識的普及以及開展專家講座等方式，增加學生對于裝配行業(yè)的了解；第二階段：知識階段，向?qū)W生介紹裝配樣式，幫助學生掌握裝配樣式圖像識別的能力；第三階段：技能階段，以相關的工程項目實例為依托，開設從生產(chǎn)到施工的相應教學課程；第四階段：能力拓展階段，引導學生掌握BIM相關技術，并進行能力的擴展，以不斷提高學生在BIM建模與施工應用、裝配式深度工程等方面的技能。

2.調(diào)整教學內(nèi)容，設計教學新任務

2020年2月，在人力資源和社會保障部的新職位信息中，對裝配式工人給出了明確的定義：在裝配式房屋的施工過程中，參與構(gòu)件組裝、進度控制和項目位置協(xié)調(diào)的人員應該具備一系列專業(yè)技能。例如：在新課程體系中，“混凝土施工”“鋼結(jié)構(gòu)”這兩門課程屬于裝配式施工中較為基礎的兩門課程。所以，這兩門課程要求教師引導學生了解國家職業(yè)目錄中預制構(gòu)件建造師的工作技能，從而圍繞制造和裝配預制混凝土構(gòu)件和鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的主要工作內(nèi)容，對教學任務、教學內(nèi)容進行設計和調(diào)整。

（1）裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工課程教學內(nèi)容設計

預制混凝土結(jié)構(gòu)的建造不同于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建造。新課程涉及混凝土預制件的制造和組裝過程，結(jié)合實際工程項目，教學內(nèi)容分為五個教學項目。教學任務的設計以學生為中心，深化理論基礎，注重素養(yǎng)的培養(yǎng)和裝配式建筑工人資質(zhì)的加強。共設計了22個教學任務。

（2）裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工課程教學內(nèi)容設計

成品鋼架施工是在傳統(tǒng)鋼架課程的基礎上，融合建筑信息學、綜合技術、住宅“SI”（S為支撐骨架，I代表住宅樓內(nèi)的填充物）等各項新型技術的新的施工方法。不少中職院校的學生往往并不具備夯實的力學、結(jié)構(gòu)基礎知識，也缺乏對于計算和理論知識的興趣，在施工現(xiàn)場管理方面知識儲備和相關經(jīng)驗不足，缺乏勤奮刻苦工作的態(tài)度。學校基于對學習情況的分析，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)施工的實際過程，進一步改進了學生的薄弱環(huán)節(jié)，對課程教學內(nèi)容進行改編，并將其劃分為五個教學項目。教學項目所包含的主題有：智能建筑、節(jié)能減排、綠色建筑、可靠連接、深度加工等等。該課程共設置了七個工作任務，將理論知識講解與課程實踐結(jié)合起來，以任務為導向，推進課程改革。

四、BIM與VR的教學展示應用

基于BIM模型，用VR虛擬技術真實還原搭建的虛擬仿真實訓，學生可以通過VR設備進行上機實訓，這是項目建設服務本身的一種延伸。本項目本身的使用性質(zhì)就是教學示范與實訓，這種用身邊真實項目進行教學的模式，使設計師為后期教學提供素材，學校教師提前參與到項目中的探索模式屬于跨界的合作，屬于一種全新的嘗試。教學平臺根據(jù)實體實訓基地的基建進行仿真虛擬建設，系統(tǒng)將達到和實體實訓基地環(huán)境、材料和裝飾裝修工藝完全還原的效果，實現(xiàn)細節(jié)和部件的完全仿真化和虛擬化。學生可以通過虛擬仿真的方式，對裝配式構(gòu)件的BIM模型顯示切換、間距數(shù)據(jù)測量、分析構(gòu)件及進行調(diào)整，學習實體模型各個節(jié)點，一方面增加學生學習的趣味性，另一方面增強學生掌握知識的牢固程度，提高其學習效果。

結(jié)語

本次項目的設計研究是基于建筑裝配式示范教學場景的BIM技術全過程設計；是一次BIM技術的全面體驗與展示，也是BIM設計工作與教學創(chuàng)新工作的首次跨界合作，為今后的相關案例提供了借鑒與參考，同時探索了BIM技術在服務于工程項目與服務于人才培養(yǎng)的共贏模式。