淺談基于BIM技術(shù)的裝配式建筑的發(fā)展前景

郭秦堃，楊一靖

（山東科技大學(xué)山東省土木工程防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266510）

0 前言

裝配式建筑（Prefabricatedconstruction）也被稱為“拼裝房”，通過工業(yè)化的方式將建造建筑所需要的部分或者是全部構(gòu)件在工廠進(jìn)行制作加工完成后，再運(yùn)輸至施工地點(diǎn)，在現(xiàn)場(chǎng)通過恰當(dāng)?shù)倪B接方式將這些完整的構(gòu)件拼裝成整體的建筑結(jié)構(gòu)，在國外這些“拼裝”成的房子也被稱作“產(chǎn)業(yè)化住宅”或是“工業(yè)化住宅”。相比較傳統(tǒng)的建筑方式，這種建筑方式能夠環(huán)境污染，縮短工期，并且澆筑方式與傳統(tǒng)建筑相同，所以建造出來的建筑從外觀根本分辨不出來。符合我國創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的新發(fā)展理念。

1 裝配式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著社會(huì)的發(fā)展，城市化和工業(yè)化進(jìn)程不斷推進(jìn)，人口不斷在城市聚集導(dǎo)致幾乎所有國家的發(fā)展都經(jīng)歷了住房短缺的時(shí)代，從而影響社會(huì)的穩(wěn)定。為了解決這樣現(xiàn)象，建筑業(yè)的工業(yè)化生產(chǎn)開始出現(xiàn)，由日本、法國、英國、美國、德國等工業(yè)發(fā)展進(jìn)程快的國家率先出現(xiàn)了裝配式建筑，其中以鋼結(jié)構(gòu)建筑和木建筑為主要建筑材料。我國發(fā)展的初期主要在一些典型城市。如，北京、上海、哈爾濱等。1958年11月北京建成我國首棟2層裝配式大板實(shí)驗(yàn)樓；1959年在木樨園建成我國第一棟拉古欽科鋼筋混凝土大板實(shí)驗(yàn)樓；1960年～1966年北京一方面改進(jìn)混凝土壁板生產(chǎn)工藝，研制成功組立模設(shè)備，在東高地地區(qū)進(jìn)行2棟5層裝配式住宅試點(diǎn)；另一方面，對(duì)振動(dòng)磚壁板進(jìn)行了6棟住宅建筑試點(diǎn)，并在水碓子、龍?zhí)丁⒆蠹仪f、三里屯、新中街5個(gè)住宅小區(qū)應(yīng)用，累計(jì)建成4層～5層住宅92棟，共27.9萬m2。北京住宅壁板廠是當(dāng)時(shí)亞洲最大的裝配式建筑住宅工廠（見圖1）[1]。隨著工業(yè)化不斷發(fā)展，裝配式建筑技術(shù)不斷成熟，國務(wù)院辦公廳于2016年9月發(fā)布了《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》，意見中指出我國將用10年的時(shí)間，積極推廣裝配式建筑，到2025年，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達(dá)到30%以上。這為我國接下來裝配式建筑發(fā)展帶來了良好的前景[2]。

圖1 亞洲最大的裝配式住宅工廠——北京市住宅壁板廠

2 裝配式建筑發(fā)展存在的一些問題

配式建筑發(fā)展過程中可以靠的政策性文件不多，僅有《綠色建筑行動(dòng)》、《進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》、《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》等文件是不夠的，需要推出更多相關(guān)政策性文件，并且對(duì)于政策落實(shí)情況予以反饋。

隨著城市化不斷推進(jìn)，工程量很大，但是開發(fā)單位對(duì)于使用裝配式建筑的意愿并不是很強(qiáng)烈，現(xiàn)在社會(huì)大多以利益為趨向，雖然裝配式建筑綠色且能夠保證施工質(zhì)量，但是現(xiàn)行的管理模式并不完善，會(huì)變相增加建筑成本，導(dǎo)致很多開發(fā)單位不愿意使用裝配式建筑。應(yīng)增加一些相關(guān)的激勵(lì)機(jī)制，鼓勵(lì)使用裝配式建筑，完善相關(guān)管理模式。

在裝配式建筑的預(yù)制構(gòu)件使用中，沒有標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件，無法做到通用，導(dǎo)致即使裝配式建筑能夠節(jié)約資源、綠色環(huán)保，對(duì)于預(yù)制構(gòu)件卻可能造成不必要的浪費(fèi)。

若需建造高層建筑，對(duì)于大型預(yù)制構(gòu)件，我們還需要解決運(yùn)輸問題，當(dāng)工廠大多在郊區(qū)，對(duì)于北上廣等的大城市施工上會(huì)帶來一些運(yùn)輸上的問題，還需要去解決。

3 裝配式建筑的優(yōu)勢(shì)以及BIM技術(shù)的重要作用

裝配式建筑能夠改變我國建筑建造的方式，符合我國第十三計(jì)劃中“新型建造方式。大力推廣裝配式建筑，加大政策支持力度，力爭用10年左右時(shí)間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達(dá)到30%。積極穩(wěn)妥推廣鋼結(jié)構(gòu)建筑。在具備條件的地方，倡導(dǎo)發(fā)展現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑?！钡陌l(fā)展要求。能夠改善我國傳統(tǒng)建造方式容易造成污染和浪費(fèi)資源的情況，以及大型城市人口密集導(dǎo)致住房不足的情況，也能夠緩解建筑行業(yè)用工不足的情況。

裝配式建筑符合我國綠色發(fā)展的理念，在2017年環(huán)境保護(hù)部通報(bào)的2017年全國“12369”環(huán)保舉報(bào)辦理情況中，在舉報(bào)行業(yè)分類中，舉報(bào)最多的為建筑業(yè)，占比31.3%，將近三成。舉報(bào)原因以現(xiàn)場(chǎng)施工噪音為主，而裝配式建筑大多部件都在工廠進(jìn)行加工，再運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行構(gòu)件的組裝，從而避免現(xiàn)場(chǎng)操作造成部分環(huán)境污染以及施工噪音。

與傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)施工建筑相比，裝配式建筑不僅在施工的環(huán)保綠色上要表現(xiàn)優(yōu)秀，而且在施工對(duì)于材料資源的消耗上也表現(xiàn)的更好。對(duì)于像裝配式的混凝土建筑與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土建筑相比較，在施工的用水量、用電量、模板用量以及建筑垃圾產(chǎn)生量上都有20%～40%的減少，而且能夠縮短相應(yīng)的總工期。

進(jìn)入21以后，隨著社會(huì)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，當(dāng)今社會(huì)已經(jīng)成為了一個(gè)信息化的社會(huì)，20世紀(jì)60年代CAD的出現(xiàn)為現(xiàn)代建筑業(yè)帶來了第一次革命，他將手繪圖紙用計(jì)算機(jī)的程序表現(xiàn)出來，而現(xiàn)在BIM技術(shù)的出現(xiàn)，被人視為是CAD技術(shù)之后的第二次革命，它能夠?qū)⒔ㄖY(jié)構(gòu)每一個(gè)細(xì)節(jié)通過計(jì)算機(jī)程序展現(xiàn)在人們的面前，利用信息技術(shù)和數(shù)字模型對(duì)整個(gè)施、設(shè)計(jì)乃至運(yùn)營管理過程進(jìn)行模擬，它提高了設(shè)計(jì)的效率，減少了技術(shù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，方便管理者對(duì)于施工項(xiàng)目的整體規(guī)劃管理，符合現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展要求。

根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局在2017年發(fā)布的數(shù)據(jù)[3]，對(duì)比2010年到2016年隨著時(shí)間變化（見圖2），建筑安裝人工費(fèi)在不斷上漲，在建筑安裝工程價(jià)格逐年變化不大的情況下，人工費(fèi)在工程中占比變的越開越大，結(jié)合近2年建筑業(yè)城鎮(zhèn)單位就業(yè)人數(shù)的下降，可以看出企業(yè)通過不斷提高的工資來招募更多工人，從而使建筑業(yè)因勞動(dòng)力短缺而導(dǎo)致企業(yè)盡可能的在不增加成本的情況下提高人工費(fèi)用。而BIM技術(shù)的興起和裝配式建筑的不斷成熟，給建筑業(yè)帶來了新的發(fā)展方向，由于裝配式建筑的建造特點(diǎn)，建造所需的建筑構(gòu)件只需在工程完成制作，通過運(yùn)輸方式到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝，這樣可以減少施工單位因勞動(dòng)力短缺而帶來的影響，而BIM技術(shù)作為輔助工具，通過將整個(gè)工程過程信息化，施工組織各部門聯(lián)合參與，極大地增加了施工組織效率，也減少了部分人力勞動(dòng)，裝配式建筑和BIM技術(shù)的結(jié)合，共同促進(jìn)了建筑施工效率，符合發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)化、信息化的特點(diǎn)。

圖2 建筑安裝人工費(fèi)、建筑安裝工程價(jià)格與建筑業(yè)就業(yè)人數(shù)較上年變化指數(shù)

4 我國裝配式建筑與BIM技術(shù)結(jié)合的發(fā)展前景

裝配式建筑和BIM技術(shù)的廣泛應(yīng)用，已經(jīng)成為了我國21世紀(jì)建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。2016年進(jìn)入了第十三個(gè)五年計(jì)劃，黨中央和國務(wù)院印發(fā)了《中共中央國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》（中發(fā)[2016]6號(hào)）。在其中指出，要發(fā)展新型的建造方式。大力推廣裝配式建筑，加大政策支持力度，力爭用10年左右時(shí)間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達(dá)到30%。積極穩(wěn)妥推廣鋼結(jié)構(gòu)建筑。以京津冀、長三角、珠三角三大城市群為重點(diǎn)推進(jìn)地區(qū)，常住人口超過300萬的其他城市為積極推進(jìn)地區(qū)，其余城市為鼓勵(lì)推進(jìn)地區(qū)，因地制宜發(fā)展裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)等裝配式建筑[4]。在2017年的“兩會(huì)”中也提到要大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)和裝配式建筑，加快標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，提高建筑技術(shù)水平和工程質(zhì)量?？梢娢覈鴮?duì)于建筑業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和健康發(fā)展十分的重視。通過重點(diǎn)地區(qū)的帶頭發(fā)展，帶動(dòng)全國進(jìn)行建筑業(yè)建造方式的新突破。

5 總結(jié)

隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，社會(huì)不斷進(jìn)步，社會(huì)生產(chǎn)生產(chǎn)力的不斷增強(qiáng)，我國建筑業(yè)勞動(dòng)密集型的現(xiàn)狀急需改變，裝配式建筑和BIM技術(shù)符合我國十三五計(jì)劃提出的創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的新發(fā)展理念，也符合現(xiàn)代建筑業(yè)的發(fā)展工業(yè)化、信息化的趨勢(shì)。黨和國家也越來越重視裝配式建筑的發(fā)展，裝配式建筑與BIM技術(shù)的興起能夠提高建筑效率，節(jié)約建設(shè)資源和保護(hù)環(huán)境。隨著國家推出更多與裝配式建筑相關(guān)的激勵(lì)政策以及行業(yè)規(guī)范，裝配式建筑和BIM技術(shù)必將推動(dòng)我國的建筑業(yè)健康快速的發(fā)展。