BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用價值淺析

劉新月 王宇

摘 要：基于BIM技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與裝配式建筑的特點，系統(tǒng)分析BIM技術(shù)在裝配式建筑的設(shè)計、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)、施工、后期運維等階段的全壽命周期的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：BIM；裝配式建筑；RFID；應(yīng)用價值

1 BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計階段中的應(yīng)用價值

1.1 協(xié)同設(shè)計提高裝配式建筑設(shè)計效率

裝配式建筑設(shè)計中，由于需要對預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行各類預(yù)埋和預(yù)留的設(shè)計，因此更加需要各專業(yè)的設(shè)計人員密切配合。利用BIM技術(shù)所構(gòu)建的設(shè)計平臺，裝配式建筑設(shè)計中的各專業(yè)設(shè)計人員能夠快速地傳遞各自專業(yè)的設(shè)計信息，對設(shè)計方案進(jìn)行“同步”修改。借助BIM技術(shù)與“云端”技術(shù)，各專業(yè)設(shè)計人員可以將包含有各自專業(yè)的設(shè)計信息的BIM模型統(tǒng)一上傳至BIM設(shè)計平臺，通過碰撞與自動糾錯功能，自動篩選出各專業(yè)之間的設(shè)計沖突，幫助各專業(yè)設(shè)計人員及時找出專業(yè)設(shè)計中存在的問題；裝配式建筑中預(yù)制構(gòu)件的種類和樣式繁多，出圖量大，通過BIM技術(shù)的“協(xié)同”設(shè)計功能，某一專業(yè)設(shè)計人員修改的設(shè)計參數(shù)能夠同步、無誤地被其他專業(yè)設(shè)計人員調(diào)用，這方便了配套專業(yè)設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計方案的調(diào)整，節(jié)省各專業(yè)設(shè)計人員由于設(shè)計方案調(diào)整所耗費的時間和精力。

1.2 實現(xiàn)裝配式預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計

BIM技術(shù)可以實現(xiàn)設(shè)計信息的開放與共享。設(shè)計人員可以將裝配式建筑的設(shè)計方案上傳到項目的“云端”服務(wù)器上，在云端中進(jìn)行尺寸、樣式等信息的整合，并構(gòu)建裝配式建筑各類預(yù)制構(gòu)件（例如門、窗等）的“族”庫。隨著云端服務(wù)器中“族”的不斷積累與豐富，設(shè)計人員可以將同類型“族”進(jìn)行對比優(yōu)化，以形成裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)形狀和模數(shù)尺寸。預(yù)制構(gòu)件“族”庫的建立有助于裝配式建筑通用設(shè)計規(guī)范和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)立。利用各類標(biāo)準(zhǔn)化的“族”庫，設(shè)計人員還可以積累和豐富裝配式建筑的設(shè)計戶型，節(jié)約戶型設(shè)計和調(diào)整的時間，有利于豐富裝配式建筑戶型規(guī)格，更好地滿足居住者多樣化的需求。

1.3 降低裝配式建筑的設(shè)計誤差

設(shè)計人員可以利用BIM技術(shù)對裝配式建筑結(jié)構(gòu)和預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計，減小裝配式建筑在施工階段容易出現(xiàn)的裝配偏差問題。借助BIM技術(shù)，對預(yù)制構(gòu)件的幾何尺寸及內(nèi)部鋼筋直徑、間距、鋼筋保護(hù)層厚度等重要參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計、定位。在BIM模型的三維視圖中，設(shè)計人員可以直觀地觀察到待拼裝預(yù)制構(gòu)件之間的契合度，并可以利用BIM技術(shù)的碰撞檢測功能，細(xì)致分析預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)連接節(jié)點的可靠性，排除預(yù)制構(gòu)件之間的裝配沖突，從而避免由于設(shè)計粗糙而影響到預(yù)制構(gòu)件的安裝定位，減少由于設(shè)計誤差帶來的工期延誤和材料資源的浪費。

2 BIM技術(shù)在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)階段的應(yīng)用價值

2.1 優(yōu)化整合預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)流程

裝配式建筑的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)階段是裝配式建筑生產(chǎn)周期中的重要環(huán)節(jié)，也是連接裝配式建筑設(shè)計與施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了保證預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)中所需加工信息的準(zhǔn)確性，預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)廠家可以從裝配式建筑BIM模型中直接調(diào)取預(yù)制構(gòu)件的幾何尺寸信息，制定相應(yīng)的構(gòu)件生產(chǎn)計劃，并在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的同時，向施工單位傳遞構(gòu)件生產(chǎn)的進(jìn)度信息。

為了保證預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量和建立裝配式建筑質(zhì)量可追溯機(jī)制，生產(chǎn)廠家可以在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)階段為各類預(yù)制構(gòu)件植入含有構(gòu)件幾何尺寸、材料種類、安裝位置等信息的RFID芯片，通過RFID技術(shù)對預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行物流管理，提高預(yù)制構(gòu)件倉儲和運輸?shù)男省?/p>

2.2 加快裝配式建筑模型試制過程

為了保證施工的進(jìn)度和質(zhì)量，在裝配式建筑設(shè)計方案完成后，設(shè)計人員將BIM模型中所包含的各種構(gòu)配件信息與預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)廠商共享，生產(chǎn)廠商可以直接獲取產(chǎn)品的尺寸、材料、預(yù)制構(gòu)件內(nèi)鋼筋的等級等參數(shù)信息，所有的設(shè)計數(shù)據(jù)及參數(shù)可以通過條形碼的形式直接轉(zhuǎn)換為加工參數(shù)，實現(xiàn)裝配式建筑BIM模型中的預(yù)制構(gòu)件設(shè)計信息與裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)系統(tǒng)直接對接，提高裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的自動化程度和生產(chǎn)效率。還可以通過3D打印的方式，直接將裝配式建筑BIM模型打印出來，從而極大地加快裝配式建筑的試制過程，并可根據(jù)打印出的裝配式建筑模型校驗原有設(shè)計方案的合理性。

3 BIM技術(shù)在裝配式建筑施工階段的應(yīng)用價值

3.1 改善預(yù)制構(gòu)件庫存和現(xiàn)場管理

利用BIM技術(shù)結(jié)合RFID技術(shù)，通過在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的過程中嵌入含有安裝部位及用途信息等構(gòu)件信息的RFID芯片，存儲驗收人員及物流配送人員可以直接讀取預(yù)制構(gòu)件的相關(guān)信息，實現(xiàn)電子信息的自動對照，減少在傳統(tǒng)的人工驗收和物流模式下出現(xiàn)的驗收數(shù)量偏差、構(gòu)件堆放位置偏差、出庫記錄不準(zhǔn)確等問題的發(fā)生，可以明顯地節(jié)約時間和成本。

3.2 提高施工現(xiàn)場管理效率

裝配式建筑吊裝工藝復(fù)雜、施工機(jī)械化程度高、施工安全保證措施要求高，在施工開始之前，施工單位可以利用BIM技術(shù)進(jìn)行裝配式建筑的施工模擬和仿真，模擬現(xiàn)場預(yù)制構(gòu)件吊裝及施工過程，對施工流程進(jìn)行優(yōu)化；也可以模擬施工現(xiàn)場安全突發(fā)事件，完善施工現(xiàn)場安全管理預(yù)案，排除安全隱患，從而避免和減少質(zhì)量安全事故的發(fā)生。利用BIM技術(shù)還可以對施工現(xiàn)場的場地布置和車輛開行路線進(jìn)行優(yōu)化，減少預(yù)制構(gòu)件、材料場地內(nèi)二次搬運，提高垂直運輸機(jī)械的吊裝效率，加快裝配式建筑的施工進(jìn)度。

3.3 5D施工模擬優(yōu)化施工、成本計劃

利用BIM技術(shù)，在裝配式建筑的BIM模型中引入時間和資源維度，將“3D-BIM”模型轉(zhuǎn)化為“5D-BIM”模型，施工單位可以通過“5D-BIM”模型來模擬裝配式建筑整個施工過程和各種資源投入情況，建立裝配式建筑的“動態(tài)施工規(guī)劃”，直觀地了解裝配式建筑的施工工藝、進(jìn)度計劃安排和分階段資金、資源投入情況；還可以在模擬的過程中發(fā)現(xiàn)原有施工規(guī)劃中存在的問題并進(jìn)行優(yōu)化，避免由于考慮不周引起的施工成本增加和進(jìn)度拖延。

4 BIM技術(shù)在裝配式建筑運維階段的應(yīng)用價值

4.1 提高運維階段的設(shè)備維護(hù)管理水平

借助BIM和RFID技術(shù)搭建的信息管理平臺可以建立裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件及設(shè)備的運營維護(hù)系統(tǒng)。以BIM技術(shù)的資料管理與應(yīng)急管理功能為例，在發(fā)生突發(fā)性火災(zāi)時，消防人員利用BIM信息管理系統(tǒng)中的建筑和設(shè)備信息可以直接對火災(zāi)發(fā)生位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，并掌握火災(zāi)發(fā)生部位所使用的材料，有針對性地實施滅火工作。此外，運維管理人員在進(jìn)行裝配式建筑和附屬設(shè)備的維修時，可以直接從BIM模型中調(diào)取預(yù)制構(gòu)件、附屬設(shè)備的型號、參數(shù)和生產(chǎn)廠家等信息，提高維修工作效率。

4.2 加強(qiáng)運維階段的質(zhì)量和能耗管理

BIM技術(shù)可實現(xiàn)裝配式建筑的全壽命信息化，運維管理人員利用預(yù)制構(gòu)件中的RFID芯片，獲取保存在芯片中預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)廠商、安裝人員、運輸人員等的重要信息。一旦發(fā)生后期的質(zhì)量問題，可以將問題從運維階段追溯至生產(chǎn)階段，明確責(zé)任的歸屬。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周文波，蔣劍等.BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式住宅中的應(yīng)用研究[J].施工技術(shù)，2012（22）：72～74.

[2] 常春光，吳飛飛等.基于BIM和RFID技術(shù)的裝配式建筑施工過程管理[J].沈陽建筑大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版，2015（2）：170～174.

[3] 王廷魁，趙一潔等.基于BIM與RFID的建筑設(shè)備運行維護(hù)管理系統(tǒng)研究[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2013（11）：113～116.

作者簡介：

劉新月（1981—），男，江蘇邳州人，講師，工程師，碩士研究生。

王 宇（1993—），男，江蘇邳州人，助理工程師。