BIM技術(shù)在裝配式建筑全生命周期中的運用研究

吳渝玲++羅興花

【摘 要】BIM是通過知識資源的共享，加強參與各方的溝通，以此減少設(shè)計變更，減少錯漏，限額領(lǐng)料等，減少了成本，加強了管理，是一種新型的建筑模式，預(yù)制的各種構(gòu)配件，運輸?shù)浆F(xiàn)場，通過可靠的連接方式拼接起來。

【關(guān)鍵詞】BIM 裝配式建筑 全生命周期

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2017.15.180

在2003年美國推出了2D-3D-BIM計劃，并陸續(xù)出臺了一系列BIM指南。與此同時，中國在2003年引進BIM技術(shù)，在后面幾年內(nèi)，建筑行業(yè)的各類人士都對此項技術(shù)進行了研究。BIM在傳統(tǒng)的建筑中運用較少，特別是小型的建筑，很少涉及，但BIM技術(shù)卻是建筑中一項重的進步。但裝配式建筑和BIM技術(shù)碰撞在一起，結(jié)果簡直完美。本文通過分析BIM和裝配式建筑的特點，再把BIM技術(shù)和裝配式建筑結(jié)合起來，分析在建筑周期中設(shè)計階段、生產(chǎn)階段、施工階段和運用維護階段的具體運用，為BIM和裝配式建筑的推廣以及運用提供參考。

一、BIM和裝配式建筑的定義

裝配式建筑就如同搭樂高積木，BIM就是讓樂高積木搭配更穩(wěn)定，搭配更高效。BIM技術(shù)有著很多配套的軟件，利用BIM技術(shù)建立裝配式戶型庫和裝配式構(gòu)件庫以及各種數(shù)據(jù)庫，再通過BIM技術(shù)中的模擬裝配、碰撞試驗等，使裝配式建筑更精準、連接更快速，提升建筑質(zhì)量、進度和成本，減少建筑的風險管理，增加了信息管理，加強了溝通與協(xié)調(diào)。

（一）BIM

采用2013年北京市地方標準《民用建筑信息模型建筑標準》對BIM的定義：創(chuàng)建并利用數(shù)字化模型杜建設(shè)工程羨慕的設(shè)計、建造和運營全過程進行管理和優(yōu)化的過程、方法和技術(shù)。通過查閱各種文獻對BIM的特點可分為以下：

1.可視化?？梢杂^看建筑的三維立體模型，清楚地了解建筑物的各種信息，并且在建筑的全生命周期各階段的溝通交流、匯報展示都是可視的。

2.模擬性。BIM可以對項目景觀、日照、風環(huán)境、噪音等進行模擬。BIM不僅有三維立體的圖像展示，還可以進行四維（進度）、五維（成本）的模擬。

3.優(yōu)化型。在設(shè)計之初，施工方就可以參與進來，對施工中會遇到的困難點、問題點進行施工方案的優(yōu)化，避免了施工中的變更。

4.協(xié)調(diào)性。BIM是對知識資源的共享，讓設(shè)計單位、施工單位、建設(shè)單位都參與進來，對自己涉及的方面進行探討協(xié)調(diào)，提前把以后施工中會遇到的問題進行共同解決，減少了設(shè)計變更，也減少了雙方的風險。

5.出圖性。BIM可以在建筑全生命周期的任何階段、任何節(jié)點同步圖紙的技術(shù)數(shù)據(jù)，出圖，這是相對CAD的最大優(yōu)勢。

（二）裝配式建筑

裝配式建筑也叫PC建筑，在工業(yè)廠房中常用到。裝配式建筑師指工廠預(yù)制、現(xiàn)場裝配而成的建筑，它采用各類預(yù)制材料組合房屋的各個部分，使其具有卓越的保溫、隔音、防火防蟲、節(jié)能、抗震、防潮功能。

二、BIM在裝配式建筑設(shè)計階段的運用

（一）在選址方面的運用

通過BIM技術(shù)，把住宅的可選區(qū)域的數(shù)據(jù)輸入進去，對地區(qū)的場地條件、空間信息進行綜合展示，方面在圖形上根據(jù)建筑的需求和初步想法做好規(guī)劃。

（二）在設(shè)計階段的運用

1.分析。在建筑設(shè)計時進行分析建筑要達到的要求以及排除干擾因素，使建筑更合理。

BIM可以對項目的景觀、日照、風、噪音進行分析優(yōu)化。BIM可以模擬一天日照在各個時間點的陰影情況、通過CFD對風形成的流體環(huán)境進行分析以及對周圍環(huán)境的噪音分貝進行分析，這樣可以使建筑的朝向、方位設(shè)計更為精確。

2.繪制。在BIM軟件中，通常以Revit Architecture2013作為建模軟件。該軟件將建筑物中的墻、柱、梁、門等作為構(gòu)件單元，建立一個數(shù)據(jù)庫，構(gòu)件單元的所有信息，包括鋼筋尺寸、根數(shù)、長度，構(gòu)件長寬，混凝土的強度等，這些數(shù)據(jù)可以在不同的軟件中進行轉(zhuǎn)換，也可以生成Excel表，這為裝配式建筑生產(chǎn)過程提供了極大的方便。當然，若提前已有的裝配式建筑信息，也可以直接導(dǎo)入進去，軟件直接進行建模。建立模型后可以導(dǎo)出二維的CAD圖紙和Excel表格。

3.檢查。在建筑的設(shè)計階段，BIM提供了一個信息平臺，所有參與方都可以參與進來，不同的專業(yè)設(shè)計可以在這個平臺上交互合并。建立好的模型可以導(dǎo)入NavisWorks2010，這個軟件可以對模型進行3D瀏覽和碰撞檢測。首先是構(gòu)件的檢測，不同專業(yè)的設(shè)計在合拼的時候，出現(xiàn)的錯、漏、重等，能夠被檢查出來，構(gòu)件中的鋼筋信息也可以通過碰撞檢測，發(fā)現(xiàn)錯誤的地方。構(gòu)件檢查后，還可以將水電、暖、氣等管線工程模型代入結(jié)構(gòu)模型中，進行管線間、管線與結(jié)構(gòu)間的碰撞檢測。

三、BIM在構(gòu)件生產(chǎn)過層中的運用

在設(shè)計中，Revit Architecture2013建立構(gòu)件的數(shù)據(jù)口，再把構(gòu)件的詳細信導(dǎo)入來。在BIM中，物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)中文名為無線射頻識別技術(shù)，它能完成自動掃描，自動識別目標并獲取對應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。

（一）生產(chǎn)制作方面的運用

裝配式建筑最為特別的是預(yù)制，在工廠中批量、標準的生產(chǎn)出來。建筑生產(chǎn)商可以直接從BIM中獲得各個構(gòu)件的詳細信息，制定構(gòu)件的生產(chǎn)計劃，有需求的生產(chǎn)。同時將生產(chǎn)的構(gòu)件和過程以及進度上傳到BIM中，以便于施工方和建設(shè)方及時了解信息，這有助于在裝配式建筑全生命周期中實現(xiàn)零庫存、零缺陷的精益性建造。

RFID技術(shù)的編碼具有唯一識別性和擴展性，制作人員可以將存放有構(gòu)件類型、尺寸、材質(zhì)、安裝位置、鋼筋信息、順序的芯片植入到構(gòu)件中，這樣可以使各個階段的工作人員進行讀取和使用，加之根據(jù)生產(chǎn)情況，將質(zhì)量、進度等信息導(dǎo)入BIM信息共享平臺，方便生產(chǎn)調(diào)整。

（二）在運輸階段的運用endprint

在運輸構(gòu)件時，可以在運輸車上植入RFID芯片，這樣可以跟蹤和收集構(gòu)件到來的時間等信息。在到達后，直接利用RFID閱讀器，識別構(gòu)件信息，在對構(gòu)件進行檢查，準確無誤后存放到相應(yīng)的位置，這讓每個構(gòu)件都各自的身份標志和固定的位置。

四、BIM在裝配式建筑施工階段的運用

（一）模擬仿真

裝配式建筑施工要求精度高，它本身就存在著施工工藝復(fù)雜，需要協(xié)調(diào)配合工作量大等問題，在施工前，可以在對要進行吊裝裝配的構(gòu)件進行模擬與仿真實驗，優(yōu)化施工方案和順序，合理布置各個構(gòu)件吊裝時的停放點、垂直機械的布置點等。另外，施工方還可以模擬安全突發(fā)事件，完善應(yīng)急預(yù)案，減少安全事故發(fā)生。

（二）在質(zhì)量進度成本中的運用

在傳統(tǒng)施工階段，由于現(xiàn)場環(huán)境的復(fù)雜性和多變性，往往依靠經(jīng)驗和趕工來控制，導(dǎo)致在質(zhì)量、進度和成本方面可控性不是很強。在BIM中結(jié)合P3、MS Project，進行進度信息的編制，再與施工對象連接，把3D轉(zhuǎn)換成4D，嚴格按照4D模型中的施工進度來進行施工。在成本控制中，BIM前期已經(jīng)把建筑物的建筑、結(jié)構(gòu)、機電等信息保存，可快速進行工程量的計算，將資源的數(shù)據(jù)輸入4D中，就可以形成5D模型，施工方可以通過該模型模擬裝配施工過程，對資源的投入、使用情況進行分析和控制，減少資源的在現(xiàn)場的累積，也就控制了成本。在質(zhì)量方面，從構(gòu)件的生產(chǎn)方運輸進場開始，就用RFID閱讀器對各個構(gòu)件進行了掃描和檢查，對不合格的構(gòu)件當場退回，對合格的構(gòu)件進行系統(tǒng)的存放和管理，在施工的時候，利用BIM模擬施工過程，提前做好安全隱患工作的排查，使施工高效的完成。

五、BIM在裝配式建筑運營階段的運用

隨著物聯(lián)網(wǎng)運用越來越廣泛，給建筑的發(fā)展也帶來機遇。在裝配式建筑中，因為每個構(gòu)件都由各自的信息，每個構(gòu)件的位置在BIM中也有詳細的分布和展現(xiàn)。但在運行后構(gòu)件受到損害，可以單獨替換一個構(gòu)件。在設(shè)備的維護階段，由于每個構(gòu)件和設(shè)備都植入有RFID標記，在日常維護檢查時，運維人員可以掃描得到詳細情況，包括生產(chǎn)、運輸、安裝、施工人員的信息，明確責任歸屬。

六、結(jié)束語

BIM技術(shù)和裝配式建筑的結(jié)合是建筑業(yè)新的機會，當然每個機遇都會面臨著風險，但無可否認BIM和裝配式建筑的強大功能。借助BIM技術(shù)，避免了裝配式建筑中的“錯、碰、缺、漏”問題，實現(xiàn)在裝配式建筑全生命周期的一體化運用，提升建筑管理的水平，減少環(huán)境污染，解決了傳統(tǒng)建筑中信息溝通不及時的問題。BIM技術(shù)作為21世紀的建筑行業(yè)發(fā)展的重大變革，將有力的推動裝配式建筑的發(fā)展，促進建筑企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)信息化、工業(yè)化、標準化的可持續(xù)發(fā)展。

[注：該文章是重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學院2016年度校級重點教改課題“BIM技術(shù)背景下跨專業(yè)畢業(yè)綜合實踐新模式的探究與實踐——以工程造價與工程技術(shù)專業(yè)的協(xié)同組織為例”的工程技術(shù)方面階段研究成果。課題編號：2016063]

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