龔勛

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

為了適應現(xiàn)代建筑的發(fā)展需求，裝配式建筑也因此發(fā)展起來，對裝配式建筑占新建建筑的比例，我國住房和城鄉(xiāng)建設部在《建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展綱要》中做出了具體規(guī)定，在2020 年占比為20%以上，直到2025年，占比將在50%以上[1-2]。在如今大數(shù)據(jù)背景下，現(xiàn)代建筑行業(yè)對于建筑速度和建筑質(zhì)量提出了更高的要求，傳統(tǒng)技術已經(jīng)無法適應現(xiàn)代建筑的行業(yè)的發(fā)展，BIM 技術不但可以有效提高裝配式建筑的建筑效率，而且可以在裝配式建筑全過程管理中發(fā)揮出有效的監(jiān)督作用，同時也大幅度提高了建筑行業(yè)的信息化管理水平，因此被廣泛應用[3]。

2 BIM技術

2.1 BIM技術的概念

BIM 技術是依托三維數(shù)技術，集成建筑工程項目各種相關信息的工程數(shù)據(jù)模型，同時該技術也是對工程項目設施實體和功能特性的一種數(shù)字化表達[4]。一個完善的信息模型可以將建筑項目不同階段的數(shù)據(jù)、資源和過程進行連接，同時也能完整地對工程對象進行描述。BIM 有單一工程數(shù)據(jù)源，不但可以有效解決異構(gòu)工程中的全局共享和一致性問題，還可以實現(xiàn)建設項目生命周期中動態(tài)工程的信息管理、創(chuàng)建以及共享。此外，BIM技術還可實現(xiàn)建筑工程的集成管理，有效提高建筑效率，降低風險[5]。

2.2 BIM技術的特點

BIM技術具有模型信息完備性、模型信息關聯(lián)、模型信息一致性的特點。BIM技術參數(shù)化的信息不但有利于對模型信息進行修改，而且有利于保持模型的完整性，通過利用其三維可視化和仿真性特性可以對工程項目進行直觀研究；優(yōu)化性、可出圖性以及信息完備性不但有利于建筑方案優(yōu)選，而且有利于為建筑施工提供全面指導。通過利用Revit 等BIM 建模軟件進行三維工程模型的建立，建立出來的精細模型可以在不同項目階段中應用；利用BIM5D可以在軟件中集合不同專業(yè)的模型，而且還可以對建筑施工進度進行模擬；多個專業(yè)模型進行碰撞檢測，可及時發(fā)現(xiàn)在建筑設計中存在的問題[6]。

在裝配式建筑的設計階段，可以利用Affinity等軟件進行方案設計和利用Revit、PKPM 等軟件進行設計深化；在裝配式建筑的施工階段，可以利用BIM5D 和Hibim 等軟件機械能施工管理和造價管理；在裝配式建筑的運維階段，可以使用ArehiFM軟件進行運維管理[7]。通過BIM 技術還可以實現(xiàn)工程項目信息的及時分享與傳遞，對可能發(fā)生的問題進行實時調(diào)控，同時還可實現(xiàn)調(diào)整方案下的成果可視化，實現(xiàn)設計單位、施工方以及業(yè)主的協(xié)同管理。

3 裝配式建筑

3.1 裝配式建筑的概念

和傳統(tǒng)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土建筑不同，裝配式建筑的構(gòu)件是可以直接在工廠進行預制的，構(gòu)件制作好后再運輸?shù)绞褂矛F(xiàn)場進行吊裝拼接。建筑裝修一體化不但可以同步開展主體階段和裝修階段，還可以使設計過程更加規(guī)范，構(gòu)件更加標準，同時還能提高生產(chǎn)效率和降低建筑成本[8]。

3.2 裝配式建筑的特點

裝配式建筑可以根據(jù)業(yè)主需求進行房間分割，開間進深更自由；裝配式建筑對房間進行分割設計使用的是輕質(zhì)隔墻，充分實現(xiàn)了空間的有效自由。在工廠進行裝配式建筑的構(gòu)件預時，可以直接進行墻體保溫層的添加，不但確保了房間的保溫性能，而且還增強房間的隔音效果，充分滿足業(yè)主的需求；在進行裝配式建筑的構(gòu)件制造時還可以使用不燃或者不易燃材料，保證建筑的防火性；輕質(zhì)的裝配式材料使連接更加方便，同時也提高了抗震效果[9]。

現(xiàn)澆式建筑施工流程：先進行工程投標，在投標成功后進行基礎施工，基礎施工完成之后再進行主體施工，主體施工完畢后在進行裝修施工，竣工后再進行驗收，這樣不但建筑施工工期長，而且需要耗費很多勞動力，再加上管理復雜，增加了建筑成本，工程質(zhì)量也很難保證[10]。而裝配式建筑可以有效縮短工期、提高施工效率、降低建筑成本，通過機械化吊裝拼接施工，不但確保了施工的安全，也保證了施工質(zhì)量，對項目質(zhì)量管理和安全管理具有積極意義。

4 BIM 在裝配式建筑全過程管理中的應用

4.1 設計階段

在裝配式建筑的設計階段，有效管理和降低建筑成本是非常重要的。在項目的全生命周期，成本曲線是呈現(xiàn)出下行狀態(tài)的，這表示在項目前期設計階段必須要對成本進行控制。裝配式建筑設計工作人員可以利用Revit 軟件進行裝配式建筑的BIM 模型的建立，集合更多的專業(yè)化信息，通過三維可視化狀態(tài)進行碰撞檢測，可以及時發(fā)現(xiàn)設計中存在的問題，并及時將問題向相關設計人員進行反饋，不但可以減少工作失誤，而且可以有效提高工作效率。BIM的多方協(xié)調(diào)聯(lián)動性可以高效便捷地對模型進行修改，有利于設計效率的提高；在進行工程施工前先分析、模擬安裝和優(yōu)化建筑項目，及時發(fā)現(xiàn)其中存在的問題并對問題進行解決，最后使用最佳設計方案對施工進行指導，可實現(xiàn)預制構(gòu)件模型的優(yōu)化，提高設計效率和設計質(zhì)量，有效降低設計成本[11]。

4.2 施工階段

使用集成信息平臺BIM5D，將物料采購、資金配合、施工進度檢測、施工方案模擬、技術交底等方面進行集中管控是裝配式項目施工階段應用BIM技術的體現(xiàn)[12]，可以降低施工成本，而且有利于對施工進度和質(zhì)量進行優(yōu)化。

4.2.1 工廠生產(chǎn)階段

在裝配式建筑成本的管控中，材料費用是建筑造價最大的影響因素，這也表示在最終成本的控制中，加強對生產(chǎn)環(huán)節(jié)中材料成本的管控是非常重要的。在裝配式建筑的施工階段利用3D+時間+成本生成的BIM5D 模型，不但可以虛擬施工過程，而且可以對施工進度進行直觀查看。在進行建筑構(gòu)件生產(chǎn)時，工廠工作人員可以在Revit軟件獲取構(gòu)件相關信息，并根據(jù)獲取的模型信息規(guī)范生產(chǎn)構(gòu)件，可以防止因為尺寸錯位導致材料成本浪費的問題。

4.2.2 施工現(xiàn)場安裝階段

利用BIM技術可以進行可視化三維場地布置和對各個不同區(qū)域進行合理安排和劃分，為施工現(xiàn)場的布置提供有效信息。利用BIM5D 軟件導出虛擬施工動畫可以實現(xiàn)三維技術交底，可以將施工難度降低，便于施工人員對圖紙進行理解。施工組織和BIM5D 信息集成平臺的有效結(jié)合可以將物料進出場時間和順序?qū)С?，從而保證施工效率和施工進度。

4.3 運維階段

使用預埋傳感器在項目后期的運營維護中對安全參數(shù)進行實時動態(tài)監(jiān)測，并將信息反饋到BIM 軟件中，對建筑的耐久力和承載力進行分析，對可能出現(xiàn)的問題進行預防，避免了不必要的支出，確保裝配建筑的質(zhì)量。利用三維視圖可更快速地找出問題源頭并跟蹤到具體構(gòu)件，從而對設備進行及時維護。

4.4 基于BIM的裝配式建筑建造系統(tǒng)

4.4.1 BIM集成管理系統(tǒng)總體框架

首先應對裝配式建筑過程及施工現(xiàn)場管理結(jié)構(gòu)全面了解，同時，應具備信息化建設功能。為了提高裝配式建筑工程建設效果，應將所有施工環(huán)節(jié)進行分類。項目施工設計階段根據(jù)設計方案對所需部件進行加工，通過專業(yè)物流系統(tǒng)將其運輸至施工現(xiàn)場，參照圖紙在施工區(qū)域進行拼裝。施工質(zhì)量管理是裝配式建筑的前提保障。在工程建設過程中應借助BIM技術提高信息傳輸速率和存儲能力。

4.4.2 關鍵系統(tǒng)設計

關鍵系統(tǒng)主要有四個模塊。首先是設計計算模塊，以BIM 模型搭建為基礎，對碰撞設計進行構(gòu)建。由于BIM 運行程序與多個終端設備相連，可實現(xiàn)跨專業(yè)實時協(xié)作，模型可展示建筑工程全部參數(shù)，并顯示拼裝過程中的專業(yè)沖突和受力模型進行校對，實現(xiàn)多專業(yè)協(xié)同設計。其次，加工預制模塊是各單元結(jié)構(gòu)的組成部分，同時對部件的工廠量化進行前期統(tǒng)籌。對設計計算模塊所需要的部件材料、數(shù)量等進行精細化生產(chǎn)，確保構(gòu)件符合裝配式建筑施工要求。再次，運輸保障模塊是構(gòu)件廠商和施工現(xiàn)場的中間環(huán)節(jié)，對建筑建造所需的拼裝部件和倉儲運輸信息實現(xiàn)遠程管理，拼裝部件應張貼二維碼或者植入ID芯片，在運輸、分類過程中讀取信息碼，提高構(gòu)件儲運信息化要求。最后是施工管理模塊，這是建筑施工管理的終端，對前期各環(huán)節(jié)進行連接，同時采集施工現(xiàn)場信息采集，確保構(gòu)件拼裝的質(zhì)量。

4.4.3 支持系統(tǒng)設計

該系統(tǒng)設計是服務于關鍵系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)傳輸和存儲的效率。其中，數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)功能包括信息存儲、應用和控制，確保不同專業(yè)數(shù)據(jù)在平臺實現(xiàn)共享，確保數(shù)據(jù)口徑一致。網(wǎng)絡傳輸是在開放的通信網(wǎng)絡條件下，確?？傮w框架通信系統(tǒng)的集成性和交互性，打破地域壁壘，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享，確保網(wǎng)絡管理系統(tǒng)平臺滿足裝配式建筑施工管理的需要。

5 結(jié)語

目前，裝配式建筑正蓬勃發(fā)展，對裝配式建筑進行深入研究可以加快建筑行業(yè)發(fā)展進步的步伐，在裝配式建筑發(fā)展過程中，重視BIM 技術在其中的應用，可以對裝配式建筑進行客觀分析。在裝配式建筑全過程管理中應用BIM 技術，不但可以促進裝配式建筑的信息化發(fā)展，而且還有利于現(xiàn)場精細化管理的實現(xiàn)，因此，應該重視BIM技術在裝配式建筑全過程管理中的應用研究，充分發(fā)揮BIM 技術在其中的作用和價值。