文／徐松 安徽南巽建設(shè)項目管理投資有限公司 安徽合肥 230011

引言：

為了節(jié)約能源、減少施工污染、提升勞動生產(chǎn)效率和質(zhì)量安全，國家對裝配式建筑行業(yè)的發(fā)展要求非常明確。隨著政府的強力推廣、構(gòu)件技術(shù)的不斷成熟以及裝配式建筑管理水平的不斷提高，裝配式建筑在新建建筑中的比例會不斷提高。裝配式建筑是指在異地建廠，將需要的構(gòu)件廠內(nèi)生產(chǎn)后搬運至現(xiàn)場進行組裝，將各部件拼接成一個整體。如預(yù)制結(jié)構(gòu)裝配式建筑，就是在工廠內(nèi)把重要部件都生產(chǎn)完成，然后運至現(xiàn)場吊裝拼裝。與原有的木模傳統(tǒng)體系相比，預(yù)制結(jié)構(gòu)裝配式建筑精度高，現(xiàn)場施工誤差小，方便裝飾裝修和成套設(shè)備的安裝;但對大型構(gòu)件的運輸，以及現(xiàn)場預(yù)制安裝技能都需要較高的要求。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布GB/T51129-2017 裝配式建筑評價標(biāo)準。“管線分離技術(shù)”為獨立得分項，并且評價分值權(quán)重更大，達到6 分，而包含了“管線分離技術(shù)”的“室內(nèi)裝修集成技術(shù)”在舊標(biāo)準中的評價分值僅為3 分。可見管線分離技術(shù)研究對于裝配式建筑有重要的技術(shù)支撐，也是裝配式建筑的發(fā)展重點之一。

1.BIM技術(shù)在施工過程中的優(yōu)勢

裝配式建筑在工程建設(shè)應(yīng)用過程有諸多優(yōu)點，其中以下幾個方面尤為突出：（1）有效提高勞動生產(chǎn)效率和減少勞動力投入?，F(xiàn)階段建筑行業(yè)勞動力短缺已是制約整個行業(yè)高效發(fā)展的突出問題，同時勞動力年齡高，專業(yè)技術(shù)人員不足、成本高等矛盾突出。而裝配式建筑很大程度上提高了整個建筑業(yè)的機械化水平和技術(shù)水平，不僅提高勞動生產(chǎn)率還能減少勞動力投入，節(jié)約人力成本投入，減少安全風(fēng)險的發(fā)生。（2）綠色環(huán)保、降低環(huán)境污染。眾所周知，建筑業(yè)一直是公認的高耗能、高污染行業(yè)，建筑行業(yè)占所有行業(yè)能耗的30%還多。通過采用工廠預(yù)制的裝配式生產(chǎn)形式，將現(xiàn)場煩瑣復(fù)雜的濕作業(yè)形式轉(zhuǎn)化成工廠預(yù)制加工的生產(chǎn)方式，做到低能耗的同時還能夠減少現(xiàn)場噪音、揚塵、垃圾污染的發(fā)生。（3）提高效率、縮短建設(shè)周期。相比傳統(tǒng)施工工藝，需要進行鋼筋、模板施工驗收合格后，方可進入混凝土澆筑施工作業(yè)，施工工序繁雜，生產(chǎn)效率低下，通過工廠模數(shù)化生產(chǎn)，將以上施工作業(yè)過程全部壓縮至工廠加工生產(chǎn)。尤其是工程結(jié)構(gòu)施工過程中的復(fù)雜細部處理工作，其優(yōu)點更加明顯。傳統(tǒng)現(xiàn)場澆筑作業(yè)，一般需要進行混凝土的養(yǎng)護等作業(yè)，此項工作正常需要7d 左右的時間，因裝配式為運至現(xiàn)場的預(yù)制構(gòu)件，僅僅需要吊裝安裝拼接工作，這在一定范圍上也節(jié)約了工期。（4）保障工程施工安全質(zhì)量可控。相比傳統(tǒng)施工而言，現(xiàn)場施工作業(yè)工序繁雜、溝通交流不暢，質(zhì)量驗收問題較多，通過裝配式生產(chǎn)可以通過工廠的信息化、詳細參數(shù)控制，有效控制預(yù)制構(gòu)配件的施工質(zhì)量，避免現(xiàn)場作業(yè)、高空作業(yè)帶來的生產(chǎn)安全隱患等。

2.BIM技術(shù)在裝配式建筑施工過程中的應(yīng)用

2.1 管線分離技術(shù)

管線分離技術(shù)，即將設(shè)備管線與結(jié)構(gòu)層、裝飾基層分離，使設(shè)備管線脫離被主體結(jié)構(gòu)、裝飾剛性墊層基層掩蓋和填埋所導(dǎo)致的不可追溯、不可改造、不可檢視等狀態(tài)，使設(shè)備管線獨立存在，使住宅具備結(jié)構(gòu)耐久性的同時，保證設(shè)備管線具有可追溯性、可檢視性、可更新性的優(yōu)點。按GB/T51129-2017 裝配式建筑評價標(biāo)準要求，對于裸露于室內(nèi)空間以及敷設(shè)在地面架空層、非承重墻體空腔和吊頂內(nèi)的管線可認定為管線分離;而對于埋置在結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部(不含橫穿)或敷設(shè)在濕式作業(yè)地面墊層內(nèi)的管線應(yīng)認定為管線未分離。目前市場上主流的管線分離方式是基于SI 內(nèi)裝體系，在SI 內(nèi)裝系統(tǒng)中，管線可以在戶內(nèi)的天花、地面、側(cè)墻(隔板內(nèi))脫開結(jié)構(gòu)或墻體獨立敷設(shè)。脫開結(jié)構(gòu)明敷管線，需增設(shè)天花吊頂、架空地板、填充墻板來遮蔽管線，以此保證使用性和美觀，但是相應(yīng)也會影響室內(nèi)凈高（設(shè)置天花吊頂、架空地板時）及住宅實際使用面積（設(shè)置填充墻板時）。

2.2 建筑各層面的設(shè)計

2.2.1 戶型設(shè)計

建筑工程結(jié)構(gòu)的戶型要保證和功能是完全匹配的，確保各個功能區(qū)都可以分配到各個建筑區(qū)域內(nèi)。為了滿足這一要求，要做好如下工作。（1）結(jié)合別墅業(yè)主對于功能性要求，根據(jù)需要進行不同樓層功能區(qū)的設(shè)置，明確不同功能的位置。（2）確定功能區(qū)分部和戶型分部是否匹配，如果發(fā)生不匹配的情況，應(yīng)該結(jié)合實際情況做出調(diào)整。（3）詳細計算確定構(gòu)件受力條件，確定沒有設(shè)備發(fā)生碰撞的情況。根據(jù)國家標(biāo)準作為指導(dǎo)，保證戶型設(shè)計滿足要求。（4）戶型內(nèi)要合理進行功能性劃分，根據(jù)BIM技術(shù)實現(xiàn)各個功能有效配合應(yīng)用，形成整體結(jié)構(gòu)，各個功能區(qū)獨立運行，也存在著一定的聯(lián)系，保證建筑的整體性與和諧性。

2.2.2 標(biāo)準層設(shè)計

裝配式建筑在應(yīng)用中，標(biāo)準層的設(shè)計人員在設(shè)計戶型圖之前，需要設(shè)置必要的附件以形成特定的層次，這種設(shè)計方案應(yīng)用BIM技術(shù)完成，實現(xiàn)模塊化水平的提升，促進總體設(shè)計質(zhì)量的提升，具體從下述幾個方面出發(fā)。（1）采集相關(guān)標(biāo)準層的數(shù)據(jù)信息，比如尺寸；將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)紹IM 軟件內(nèi)，利用軟件進行數(shù)據(jù)的處理，可以完成標(biāo)準層的設(shè)計，為施工提供參考意見。（2）如果施工環(huán)節(jié)發(fā)生數(shù)據(jù)變化，應(yīng)該及時更新BIM 系統(tǒng)內(nèi)各個數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)有效利用，讓項目可以順利的進行。

2.3 埋件設(shè)計

建筑工程項目內(nèi)，在預(yù)制構(gòu)件的埋設(shè)施工環(huán)節(jié)，根據(jù)需要進行必要的設(shè)計和控制，比如梁柱預(yù)埋施工環(huán)節(jié)，包含多個部件，比如內(nèi)嵌梁柱，但是梁柱、模板的鋼筋吊鉤形式比較多，這是因為不同建筑物的結(jié)構(gòu)形式相差很大，造成建筑結(jié)構(gòu)無法達到要求，所以需要做出必要的調(diào)整，保證埋件設(shè)計符合要求，從而可以符合工程的使用需要。此外，預(yù)制構(gòu)件埋設(shè)施工環(huán)節(jié)，在現(xiàn)場設(shè)置必要的預(yù)制柱的結(jié)構(gòu)，首先需要進行安裝處理，墻和柱的連接要布置規(guī)定強度要求的鋼板，技術(shù)參數(shù)符合要求，且模型設(shè)計環(huán)節(jié)，應(yīng)該及時做出結(jié)構(gòu)的調(diào)整，保證技術(shù)參數(shù)滿足要求，可以切實提升工程的施工效果，全面落實管理和控制措施，不會存在違規(guī)作業(yè)的情況?？傊?，對于裝配式建筑來說，BIM技術(shù)的優(yōu)勢比較明顯，應(yīng)用范圍比較大，要從結(jié)構(gòu)設(shè)計以及鋼筋設(shè)計方面出發(fā)，保證埋件結(jié)構(gòu)達到科學(xué)性、合理性的要求?；诖?，BIM技術(shù)是裝配式建筑設(shè)計的主要方式，切實提升模型精確性的要求，符合建筑工程的施工需要，為后續(xù)的建設(shè)施工提供良好基礎(chǔ)。所以建筑工程單位對于BIM技術(shù)的應(yīng)用要提起足夠的重視，嚴格落實到實踐中，保障項目順利實施，提高施工效率和質(zhì)量，實現(xiàn)項目綜合效益的提升。

2.4 裝配式建筑及全生命周期管理

預(yù)制裝配式混凝土建筑施工是應(yīng)用工業(yè)化產(chǎn)品的生產(chǎn)方式，在工廠將建筑結(jié)構(gòu)分成柱體、梁體、墻體、樓梯、陽臺等構(gòu)件進行預(yù)制，隨后運輸至現(xiàn)場按照設(shè)計圖紙進行吊裝拼接，連接方式有套筒灌漿連接、現(xiàn)澆連接等方式，達到“等同現(xiàn)澆”的效果，以形成整體的建筑結(jié)構(gòu)。由于裝配式建筑的生產(chǎn)、安裝以及運維均是在不同的時空條件下發(fā)生，各個階段的工作復(fù)雜而精細，需要一體化的構(gòu)件設(shè)計、制造和運輸、安裝和維護的精細化全生命周期管理，避免了信息流、物流和現(xiàn)金流在決策、建設(shè)和運維階段的碎片化管理，創(chuàng)建了全過程的建筑工程信息模型，從而將管理貫穿于建筑的全生命周期。裝配式建筑按照一定的規(guī)則，比如梁、板、柱或墻面等，將建筑進行拆解，實現(xiàn)了構(gòu)件在工廠工業(yè)化以及流水化生產(chǎn)，BIM技術(shù)通過建立虛擬三維數(shù)值模型，實現(xiàn)了建筑物建造的信息化，兩者的結(jié)合將有力地推動建筑工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，也有利于對裝配式建筑全生命周期穿透式管理。

2.4.1 項目規(guī)劃設(shè)計階段

裝配式建筑在規(guī)劃設(shè)計階段的工作內(nèi)容眾多，包含規(guī)劃選址、場地分析、模型建立、圖紙繪制、設(shè)計沖突圖檢查、工程量統(tǒng)計及造價管理。BIM技術(shù)可以結(jié)合VR 技術(shù)或者GIS 技術(shù)，利用其自身的三維可視化特點，在規(guī)劃階段可以實現(xiàn)規(guī)劃選址和場地分析。通過BIM技術(shù)建立場地邊界條件以及地形空間信息模型，可以為決策者提供直觀的場地建設(shè)條件分析，進而創(chuàng)建合理的建設(shè)方案，避免了傳統(tǒng)工程項目規(guī)劃的無標(biāo)注和無規(guī)程。BIM技術(shù)也可以整合多專業(yè)進行協(xié)同規(guī)劃方案的比選，模擬規(guī)劃建造過程，對建設(shè)場地內(nèi)的建筑物布置、結(jié)構(gòu)的幾何形狀及選型、日照分析等內(nèi)容進行分析，實現(xiàn)規(guī)劃前期階段的全專業(yè)融合。在設(shè)計階段，BIM技術(shù)可以對裝配式構(gòu)件建立參數(shù)化模型，通過對模型的屬性和尺寸進行定義，依據(jù)BIM 模型中的參數(shù)化功能實現(xiàn)模型之間的相互關(guān)聯(lián)，結(jié)構(gòu)的參數(shù)只要發(fā)生變動，其余相互關(guān)聯(lián)的參數(shù)就會發(fā)生相應(yīng)的修改，避免了傳統(tǒng)設(shè)計中采用CAD 圖形平面設(shè)計時的煩瑣改圖，大大節(jié)約了設(shè)計成本，加速了設(shè)計周期，特別是對于構(gòu)件幾何尺寸復(fù)雜、新技術(shù)應(yīng)用節(jié)點等，可以達到良好的設(shè)計效率；其次，BIM技術(shù)可以實現(xiàn)設(shè)計的碰撞檢查，在裝配式建筑中，涉及的構(gòu)件數(shù)量非常之多，傳統(tǒng)的建筑設(shè)計往往依賴于二維圖紙，無法實現(xiàn)可視化和碰撞檢測，只有到施工階段才能發(fā)現(xiàn)建筑的碰撞問題，導(dǎo)致了諸多的施工變更和工期延遲，而BIM技術(shù)可通過三維數(shù)字模型的建立，對設(shè)備和管道這類構(gòu)件實現(xiàn)碰撞監(jiān)測，達到及時修改的目的。

2.4.2 施工階段的應(yīng)用

首先是施工過程模擬。通過BIM技術(shù)，可以對裝配式建筑結(jié)構(gòu)進行全過程仿真，使工作人員能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，并參考工程的具體要求進行科學(xué)的調(diào)整，從而降低施工中的危險事故，合理調(diào)配資源和資金。在構(gòu)件吊裝仿真過程中，要充分考慮到各個節(jié)點之間的相互關(guān)系，并進行相應(yīng)的調(diào)整和銜接，以保證仿真過程的流暢。在施工現(xiàn)場，遇到結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工要求高的節(jié)點時，利用BIM技術(shù)實現(xiàn)節(jié)點的可視化顯示，便于施工人員根據(jù)三維模型進行節(jié)點的銜接，提高施工的精確度。其次是材料管理。在實際應(yīng)用BIM技術(shù)時，必須對整個施工過程進行全面計算、分析，并以此為依據(jù)，科學(xué)、合理地安排施工材料、施工進度，以保證施工的質(zhì)量，保證材料的供給不會受到影響。另外，為了科學(xué)、高效地判定材料的損失，還需要運用BIM技術(shù)，及時發(fā)現(xiàn)材料損失的異常情況，以便對施工過程和方案進行改進和優(yōu)化，確保工程的科學(xué)性和經(jīng)濟性。此外，運用BIM技術(shù)，可以對物料的進場時間進行規(guī)劃、計算，并能靈活地對物料進行加工，避免物料長期積壓。然后是碰撞檢測。通過BIM技術(shù)，可以在深化設(shè)計階段就進行碰撞檢測，檢驗圖紙的設(shè)計內(nèi)容，確定結(jié)構(gòu)位置是否合理，管線布置是否合理，并能做到水平和垂直方向的檢驗，降低矛盾的發(fā)生，增強結(jié)構(gòu)的連貫性。通過碰撞檢測，可以科學(xué)地評估圖紙的設(shè)計內(nèi)容，避免在實際操作中出現(xiàn)的碰撞問題，實現(xiàn)多個專業(yè)的協(xié)作，減少返工費用，大大提高了工作效率。接下來是BIM技術(shù)下的裝配式建筑進度管理。Microsoft Project 軟件是負責(zé)實施項目管理的重要軟件，特別是在進度管理過程中，應(yīng)用該軟件能夠取得良好的管理效果，避免出現(xiàn)進度延誤的問題，可以跟蹤進度變化情況，對施工資源進行合理配置。相關(guān)人員可以將施工過程中的進度數(shù)據(jù)輸入到軟件中，可以自動形成施工進度安排，計劃利用圖表的模式將其展現(xiàn)給管理者，能夠有效提高進度管理的效率和合理性。在施工時還可以將施工進度的具體參數(shù)輸入到系統(tǒng)中和原有的進度計劃進行對比，從而分析出引發(fā)進度延誤的主要原因，采取合理措施進行控制，對人力資源、物力資源的分配情況進行調(diào)整，提升進度管理質(zhì)量。最后是BIM技術(shù)在成本管理過程中的應(yīng)用。在成本管控過程中涉及的數(shù)據(jù)較多，如果一直利用人工的方式進行成本管控工作，會增加工作人員的壓力，也容易出現(xiàn)成本管控數(shù)據(jù)計算錯誤的現(xiàn)象。特別是裝配式建筑涉及的構(gòu)件規(guī)模較大，不同構(gòu)件的尺寸不同，價格也會有所差異，會增加成本管控的難度，必須要選擇合適的方式進行成本管控。BIM技術(shù)在成本管理過程中有著較高的應(yīng)用價值，能夠針對建筑過程中的工程量進行及時提取。BIM技術(shù)會構(gòu)建3D立體建筑模型，利用該模型可以提取不同施工區(qū)域的工程量，讓成本管理人員更加直接了解準確的材料數(shù)據(jù)，能夠為成本核算工作的開展提供重要基礎(chǔ)。BIM 軟件所提供的工程構(gòu)件使用量數(shù)據(jù)是極為準確的，成本管理人員可以更快地算出成本量，提升了成本核算效率。同時，成本管理人員也可以在模型中替換相應(yīng)的構(gòu)件，選擇不同材質(zhì)，能夠?qū)Ρ瘸霾煌闆r下成本的多少，有利于選擇更加合適的成本超支應(yīng)對方案。通過BIM技術(shù)，根據(jù)材料的市場價格波動情況制定出材料替換方案，保證管理活動的開展。

2.4.3 項目運營維護階段

在項目運營維護階段，BIM技術(shù)可與裝配式建筑的實體相互聯(lián)系，建立裝配式建筑構(gòu)架、建筑設(shè)備、建筑管線與虛擬三維BIM 模型的映射關(guān)系，并通過現(xiàn)場的監(jiān)測傳感器對裝配式建筑的運行情況進行實時監(jiān)測，判別結(jié)構(gòu)構(gòu)件的健康狀況、建筑設(shè)備的運行情況等，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑構(gòu)件的監(jiān)控，對擴建拆除以及翻新改造等進行管理，實現(xiàn)物業(yè)管理的無縫對接。以運營階段的開擴建設(shè)為例，BIM技術(shù)依據(jù)結(jié)構(gòu)受力傳感器對建筑物的承載性能、變形性能、耐久性能進行監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集，并可通過外部接口，使監(jiān)測數(shù)據(jù)具有機器學(xué)習(xí)的能力，提供對結(jié)構(gòu)健康狀況的判別，以輔助人工做出是否維修的決策。

3.提高BIM技術(shù)在裝配式建筑施工過程中應(yīng)用的措施

3.1 加強政策層面的支持

在推進裝配式建筑的不斷發(fā)展中，政策上的鼓勵與指導(dǎo)具有一定的積極影響。為促進我國裝配式建筑在建筑業(yè)中的不斷融入，國家需要對其進行宏觀調(diào)控。（1）可以成立專門的領(lǐng)導(dǎo)組織，其成員一般由市建委、財務(wù)局、土建局等領(lǐng)導(dǎo)單位組成，其職責(zé)范圍包括調(diào)整裝配式建筑政策以及標(biāo)準完善、項目評估、技術(shù)論證等方面的指導(dǎo)和服務(wù)工作。對于每個辦公室，需要明確工作范圍和職責(zé)，以確保相互之間能夠打好配合。（2）加強裝配式建筑相關(guān)評價方法的引入，實現(xiàn)對裝配式建筑的科學(xué)合理評價，促進裝配式建筑更健康、更穩(wěn)定的發(fā)展，這對發(fā)展建筑產(chǎn)業(yè)是必要的。有關(guān)部門可以成立考核工作組，在市、區(qū)開發(fā)區(qū)管委會開展目標(biāo)責(zé)任考核，并在每季度進行定期定量考核，年終進行綜合考核和評獎。另外，需要明確，合理確定裝配式建筑構(gòu)件的生產(chǎn)能力可以進一步促進裝配式建筑發(fā)展的同時，還能為國家發(fā)展提供一定的經(jīng)濟效益。

3.2 提高技術(shù)水平

技術(shù)支撐裝配式建筑的發(fā)展，要穩(wěn)步推進裝配式建筑的發(fā)展進程，首先需要保障其技術(shù)水平能夠滿足發(fā)展需求，所以，企業(yè)研發(fā)部門應(yīng)該不斷加強對裝配式建筑的科研，加大科研投入。技術(shù)支持體系需要根據(jù)裝配式建筑的實際發(fā)展不斷完善和優(yōu)化。其中，技術(shù)支持體系包括裝配式建筑的定型化設(shè)計、裝配工作、質(zhì)量和安全、檢驗和驗收。只有保證裝配式建筑各個環(huán)節(jié)的技術(shù)水平，才能為建筑業(yè)的發(fā)展提供一定的助力。此外，可以設(shè)立裝配式建筑審查委員會，進一步加快裝配式建筑的發(fā)展，其中，審查委員會負責(zé)批準、評估和批準裝配式建筑項目。這種科學(xué)的監(jiān)督管理保證了裝配式建筑的質(zhì)量。另外，要提高裝配式建筑發(fā)展的技術(shù)水平，不僅要加強相關(guān)技術(shù)的科學(xué)研究，還要加強專家的培養(yǎng)。只有增加從事裝配式建筑的工程師的知識與技能儲備，才能促進裝配式建筑的長期穩(wěn)定發(fā)展。

結(jié)語：

采用BIM技術(shù)提高了裝配式建筑的生產(chǎn)效率，縮短施工周期、減少現(xiàn)場安全問題的發(fā)生，質(zhì)量控制較好。同時還能最大限度節(jié)約勞動力資源，是一種新型的環(huán)境友好型的建筑生產(chǎn)管理模式。應(yīng)用BIM 信息化手段結(jié)合射頻技術(shù)為實現(xiàn)建筑業(yè)工廠工業(yè)化生產(chǎn)，也將會給為整個建筑業(yè)帶來生產(chǎn)方式的重大變革。