李世蓮

(東莞市預拌混凝土協(xié)會)

0 引言

隨著我國改革以來的快速發(fā)展，城市化進程的不斷加快，建筑業(yè)發(fā)展也進入到發(fā)展的快車道。裝配式建筑作為綠色建筑的代表，有利于解決傳統(tǒng)現(xiàn)澆結構的諸如人力、工期、節(jié)能環(huán)保、效率等問題，并且具有質(zhì)量可控、成本可控、進度可控的特點，得到國家的大力推廣。根據(jù)《關于印發(fā)“十四五”住房和城鄉(xiāng)建設科技發(fā)展規(guī)劃的通知》的要求，到2025 年，裝配式在建筑中的滲透比例不少于30%。住建部于2022 年3 月發(fā)布的《關于印發(fā)“十四五”住房和城鄉(xiāng)建設科技發(fā)展規(guī)劃的通知》中提到，裝配式建筑占城鎮(zhèn)新建建筑的比例要達到30%。

BIM 技術20 世紀末起源于美國的建筑計算機模擬系統(tǒng)。BIM 技術是運用數(shù)字信息來建立建筑物的數(shù)字模型，從而全面掌握設計各分項工程，利用三維建筑模型來加強各分項施工的監(jiān)督管理。BIM 具有信息的準確性、高效性、全面性、實用性等特點。經(jīng)過幾十年的發(fā)展和實踐，現(xiàn)在BIM 技術在美國大多數(shù)建筑項目中應用。在我國，BIM 技術已經(jīng)從BIM1.0（以設計階段建模為主）發(fā)展到了BIM3.0（以深入施工現(xiàn)場為主）。

裝配式建筑的核心通過信息化的手段，串聯(lián)起設計、生產(chǎn)、施工、裝修和管理。BIM 技術應用為裝配式建筑設計提供強有力的技術保障，避免傳統(tǒng)的二維設計容易出現(xiàn)問題，實現(xiàn)設計三維表達，減少圖紙量，有效解決專業(yè)間、預制構件間可能出現(xiàn)的碰撞問題。

1 BIM技術在裝配式建筑設計中的應用

裝配式建筑需要預制構件的設計和生產(chǎn)。傳統(tǒng)的預制構件模式是設計→構件廠生產(chǎn)→運輸→現(xiàn)場安裝，但是這些環(huán)節(jié)之間是獨立分離的。設計的合理只能等到安裝的時候才發(fā)現(xiàn)，這樣大大增加了成本和工期的不可控。BIM 技術在建模中就加入了設計、制造、安裝的需求，提前處理后續(xù)生產(chǎn)和安裝的問題。BIM 技術在設計階段的引入可以提高工作效率和后期施工的效果。首先進行工程的勘察，通過BIM 技術，運用計算機根據(jù)堪察情況進行三維建模，設置各參數(shù)進行模擬，根據(jù)模擬結果進行反復調(diào)整后得出合適的參數(shù)，這樣不但可以大大節(jié)省時間和成本還可以使得構件更加的標準化，產(chǎn)品的性能更加可控。

裝配式建筑的設計中運用BIM 技術，需要創(chuàng)建預制構件庫。首先對預制構件進行分類，然后根據(jù)圖紙的要求創(chuàng)建預制構件的相關數(shù)據(jù)，再對構件編碼入庫如圖1。在做整體設計時，設計人員才能調(diào)取構件完成工作。標準化的構件可以在多個地方使用，非標準的構件是設計師的深入調(diào)整標準構件實現(xiàn)，達到信息數(shù)據(jù)的共享。

圖1 BIM構件設計

BIM 技術碰撞檢測在設計初期有助于解決質(zhì)量問題。通過碰撞檢測試驗使得設計更加合理。BIM 應用中最常用功能之一就是3D 模型碰撞檢測。與二維圖紙不同，BIM 技術在三維空間上表達，避免了許多意想不到的碰撞盲區(qū)。有利于解決各個專業(yè)分類設計存在的專業(yè)間的碰撞沖突。碰撞檢測一般分單專業(yè)碰撞和多專業(yè)碰撞。單專業(yè)碰撞是針對復雜裝配式建筑中的梁、板、柱和墻之間的碰撞檢測。而多專業(yè)碰撞檢測是在多專業(yè)之間的碰撞檢測，例如電氣系統(tǒng)和消費系統(tǒng)之間的碰撞。經(jīng)過碰撞試驗得出報告后，設計人員根據(jù)報告指出的缺陷位置進行修正，再進行碰撞檢測。反復幾個過程后，直達滿足的設計和使用要求，如圖2。

2 BIM技術在裝配式構件生產(chǎn)中的應用

2.1 BIM技術優(yōu)化構件生產(chǎn)

裝配式建筑很多構件為預制構件，在生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)生產(chǎn)加工后運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，再在施工現(xiàn)場，根據(jù)圖紙結合現(xiàn)場澆注將預制構件組裝和嵌入到實體結構中，因此構件的形狀和尺寸等的精確度要求非常高，構件生產(chǎn)制作的好壞會成為后期施工順利進行的前提條件。裝配式構件的生產(chǎn)是將設計轉(zhuǎn)化為建筑成果的非常關鍵一步。

裝配式建筑構件傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式是有設計單位向生產(chǎn)單位圖紙交底，也就是通過圖紙的繪制和標注向生產(chǎn)企業(yè)發(fā)送各類裝配式建筑構件的詳細數(shù)據(jù)。但是，二維圖紙不能很好的全面的反應構件的信息，因此在圖紙交際會產(chǎn)生信息欠缺的問題。BIM 技術是可以引入3D實體仿真模型的方式來實現(xiàn)技術交底，可以將構件的規(guī)格、尺寸、結構、材料和屬性參數(shù)直觀的展示出來。生產(chǎn)人員能夠在空間上更精確的掌握構件的要求。同時在構件中植入無線射頻識別(RFID)芯片，借助信息采集系統(tǒng)，對構件進行跟蹤，實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)控。構件生產(chǎn)好之后，嚴格對構件的信息與系統(tǒng)進行匹配，核對合格的才能出庫運輸至施工現(xiàn)場。

2.2 BIM技術優(yōu)化構件的模型化試制

在裝配式構件設計方案完成后，生產(chǎn)企業(yè)可以通過BIM 平臺直接獲取各種構件的信息，包括尺寸、結構、內(nèi)部原材料的配比。在BIM 平臺上提供條碼與這些信息關聯(lián)，直接轉(zhuǎn)變?yōu)榧庸?shù)。預制構件生產(chǎn)企業(yè)運用計算機模擬技術建立預制構件BIM 參數(shù)化模型和主體結構模型，將構件模型和主體結構模型相融合，有利于發(fā)現(xiàn)構件與主體結構在裝配和使用中的碰撞，從而在構件生產(chǎn)前發(fā)現(xiàn)問題，提高構件生產(chǎn)質(zhì)量。

3 BIM技術在裝配式建筑施工中的應用

3.1 提高構件庫存、運輸和現(xiàn)場管理

BIM 技術在裝配式建筑的應用，可以提高現(xiàn)場施工的水平，優(yōu)化運輸流程和施工工藝。預制構件生產(chǎn)后的運輸和施工需要進行分類管理。BIM 技術可在施工前對構件的運輸和安裝進行仿真模擬，預防突發(fā)事件。完成整體建模后，模擬可能出現(xiàn)的突發(fā)事件，制定和完善安全管理預案，避免安全事故的發(fā)生。通過三維可視化的管理，合理安排現(xiàn)場的布置和運輸?shù)跹b路線，提高效率，加快進度，避免反復工作。同時，實時讀取在構件生產(chǎn)中植入包含構件信息的無線射頻識別(RFID)芯片，核對信息，提高管理水平。BIM 技術管理裝配式建筑的模式如圖3。

圖3 BIM技術管理裝配式建筑

3.2 優(yōu)化施工工序和成本管理

在裝配式建筑中運用BIM 技術，將時間和資源兩個維度引入到BIM 模型中。通過計算機技術模擬現(xiàn)場施工的進度和資源使用投入情況，施工單位可以直觀了解施工工藝、施工進度計劃和資源投入情況（分階段資金）。對施工規(guī)劃和成本投入及時進行優(yōu)化，避免因為考慮不夠周到安排不合理，增加成本和拖延施工進度。在BIM 模型中輸入各類數(shù)據(jù)，拆分、分析各項數(shù)據(jù)，可以找出工程管理的漏洞，優(yōu)化整個施工順序、合理安排資源、優(yōu)化現(xiàn)金流，實現(xiàn)施工進度計劃及成本的動態(tài)管理。

4 東莞建筑行業(yè)基于BIM 技術的裝配式建筑的現(xiàn)狀

東莞市在國家和廣東省的政策號召下，加快推進行業(yè)的發(fā)展，進一步推進BIM 技術在規(guī)劃、勘察、設計、施工和運營維護過程中的應用。東莞市住建局委托東莞市建筑科學研究所牽頭，聯(lián)通有關建筑企業(yè)、高校、科研機構等共同組建東莞市BIM 技術聯(lián)盟，致力于凝聚共識、整合資源、搭建平臺，全力推進BIM 技術及產(chǎn)品研究開發(fā)與應用推廣，推動東莞建筑業(yè)信息化發(fā)展。到目前為止BIM 技術已經(jīng)應用在東莞多個工程項目中。東莞職業(yè)技術學院擴建項目中，BIM 技術在圖紙深化上的應用，解決了圖紙碰撞的問題，在施工進度管理中，通過三維模型技術交底，加強了現(xiàn)場的把控。東莞市民服務中心的擴建改造中，BIM 技術的可視化、碰撞檢查和模擬分析功能，有效解決了大型鋼結構改造設計難的問題。

BIM 技術在施工方案虛擬仿真分析，優(yōu)化施工工序，解決施工現(xiàn)場組織與協(xié)調(diào)難的問題。東莞國貿(mào)中心項目建設中，BIM智慧運維系統(tǒng)的運用，基于BIM模型對連通口暗挖、坡道復雜節(jié)點、屋頂鋼結構施工工序、施工方案進行了優(yōu)化取得了 較好的成果。隨著政府、企業(yè)、高校和研究機構的共同努力，BIM 技術將會在東莞的裝配式建筑中得到更多的運用。

5 BIM 技術在裝配式建筑設計與施工中的不足

5.1 BIM技術在裝配式建筑相關標準欠缺

BIM 在我國的應用還處于初級階段，相關對應標準的編制沒能跟上發(fā)展的需要。住建部等相關部門在政策上要給與大力的支持，完善相關法律法規(guī)。從業(yè)人員應該團結協(xié)助共同努力，多提寶貴意見，幫助相關部門制定標準規(guī)范。

5.2 BIM技術軟件研發(fā)不夠成熟

現(xiàn)階段，我國企業(yè)使用的BIM 技術相關軟件一般都是國外軟件，如Revit 系類和Navisworks 系列，是根據(jù)國外的基礎理論標準設計的，在適應中國地區(qū)、熟悉行業(yè)習慣和政策方面不足。而國內(nèi)自主研發(fā)的軟件有PKPM 系列和廣聯(lián)大系列。但國內(nèi)的軟件還不夠成熟。對于專業(yè)之間使用不同軟件設計時，純在各軟件之間存在數(shù)據(jù)兼容性的問題，例如數(shù)據(jù)無法導入，導入數(shù)據(jù)部分丟，數(shù)據(jù)屬性無法識別。因此開發(fā)適合我國工程的BIM 軟件是BIM 技術在裝配式建筑得到廣泛應用的重要基石。

5.3 BIM專業(yè)人才緊缺

BIM 技術在裝配式建筑的整個過程應該是一個團隊協(xié)作的過程，在各個環(huán)節(jié)都需要高素質(zhì)的專業(yè)人才。他們不但要熟練掌握BIM 模型技術和相關的技術級技術，還要了解各個環(huán)節(jié)的流程和管理。我國當前這方面的人才少之又少。建筑企業(yè)應設立專門的BIM 培養(yǎng)團隊，加強對員工的培養(yǎng)。高等院校和職業(yè)技術學校要開始相關課程，提高學生的理論知識，同時開展校企合作，提供實習機會，培養(yǎng)出素質(zhì)人才。

5.4 BIM系統(tǒng)構建成本高和利用率低

BIM 技術在我國的年薪比較短，技術水平還遠遠不成熟，因此建設BIM 信息模型需要耗費大量的人力物力。目前BIM 技術不能在整個建設過程中運用，只能在某些階段使用，導致了投入產(chǎn)出不成正比，沒能發(fā)揮經(jīng)濟效益。

6 結論

隨著科學技術的不斷發(fā)展和進步，BIM 技術也趨于向成熟，應用的范圍不斷拓展。BIM 技術為裝配式建筑提供信息交互平臺，實現(xiàn)多專業(yè)信息互通，提高工作效率，使裝配式建筑的施工更加科學、可視化。

裝配式建筑工程中BIM 技術在設計優(yōu)化、模擬實施、進度管理等方面發(fā)揮作用。BIM 技術的順利實施為項目創(chuàng)造了經(jīng)濟效益與社會效益，為企業(yè)積累了經(jīng)驗與