基于BIM的裝配式建筑智慧建造應(yīng)用研究

劉喆，周瑞

（吉林建筑大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院）

1 引言

裝配式建筑自20世紀4、50年代便出現(xiàn)在我國建筑業(yè)中，雖然，在一定時期內(nèi)得以迅速發(fā)展，但是，由于工業(yè)化的水平低所造成裝配式建筑面臨漏水、抗震效果差、拼接不嚴實等問題，導(dǎo)致裝配式建筑迅速被現(xiàn)澆技術(shù)所代替。隨著綠色環(huán)保、勞動紅利的消失，裝配式建筑在此被提上日程，自十八大以來，我國一直鼓勵BIM技術(shù)與裝配式建筑相結(jié)合，雖然解決一部分問題，但并沒有實現(xiàn)多種信息技術(shù)融合的效果。

2 相關(guān)概述

智慧建造理念起源于智慧城市，目前，對于智慧建造并沒有形成統(tǒng)一的定義，通過智慧城市可以理解智慧建造是通過多種信息技術(shù)的融合及時收集到建筑全生命周期內(nèi)的信息，以消除“信息孤島”，使得信息在相關(guān)項目參與方手中得以及時流轉(zhuǎn)[1]。

裝配式建筑是通過構(gòu)件預(yù)制生產(chǎn)然后運輸?shù)焦さ赝ㄟ^可靠連接方式組裝而成的建筑，對于建筑物的連接和穩(wěn)定性有更高的要求，BIM技術(shù)具有可視化、協(xié)調(diào)性等特點，其本身就是一個強大的數(shù)據(jù)庫集成建筑項目相關(guān)的信息供建筑全生命周期內(nèi)的項目參與方使用。因此，BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑中有很大的優(yōu)勢。

本文以BIM技術(shù)為核心集成三維激光掃描、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑中可以及時收集到裝配式建筑相關(guān)信息，滿足項目參與方的要求。

3 BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用

1）設(shè)計階段

傳統(tǒng)的裝配式建筑設(shè)計通過二維平面的方式表達設(shè)計師的設(shè)計理念，但是，二維設(shè)計的方法只是單純的點線面，相關(guān)人士通過二維圖紙想象出預(yù)制構(gòu)件的尺寸、預(yù)留洞口和鋼筋的布置，這不僅會導(dǎo)致設(shè)計出錯也會導(dǎo)致預(yù)制構(gòu)件加工出錯，工地裝配時難以施工。

基于BIM技術(shù)下的設(shè)計為裝配式建筑設(shè)計提供新的設(shè)計思路，建筑、結(jié)構(gòu)、機電、內(nèi)裝各個專業(yè)通過BIM信息化平臺建立本專業(yè)的信息化模型，設(shè)計完成之后通過鏈接、工作集或是服務(wù)器的方式將各個專業(yè)的設(shè)計模型集成在一個模型中，然后，通過碰撞檢查的方式查看碰撞點，設(shè)計師可通過碰撞點查詢ID和圖片展示及時定位到設(shè)計出錯的地方，便于迅速修改。為了達到精益化設(shè)計可將內(nèi)裝前置到設(shè)計階段，模型設(shè)計完畢后導(dǎo)入到VR虛擬設(shè)計平臺中，完成虛擬樣板間的設(shè)計與此同時可沉浸式的體驗設(shè)計成果[2]。

2）生產(chǎn)階段

傳統(tǒng)的預(yù)制構(gòu)件加工是通過二維圖紙完成設(shè)計交底工作，生產(chǎn)人員根據(jù)經(jīng)驗或圖紙的理解完成預(yù)制構(gòu)件的加工。這種方法不具備科學(xué)性，也難以保證預(yù)制構(gòu)件加工的質(zhì)量?；贐IM的設(shè)計交底可通過三維立體的方式直觀的向生產(chǎn)人員展示出品成果，以不同的視角觀看預(yù)制構(gòu)件設(shè)計效果，BIM技術(shù)不僅提供三維可視化的方式，也可使生產(chǎn)人員查詢到預(yù)制構(gòu)件的相關(guān)屬性信息如幾何信息和非幾何信息。

目前，主流的設(shè)計軟件有Autodesk旗下的Revit、Bentley、Catia等，這些核心建模軟件不僅具備良好的信息攜帶，還具備良好的二次開發(fā)能力。通過二次開發(fā)，將設(shè)計成果轉(zhuǎn)換成數(shù)字化加工所支持的生產(chǎn)單，將該生產(chǎn)單傳輸?shù)焦S管理中心便可實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。

在生產(chǎn)結(jié)束后，通過三維激光掃描或人工檢查的方式確定預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)質(zhì)量，生產(chǎn)管理人員可通過手持閱讀器或移動端掃描RFID芯片或二維碼便可更改預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)狀態(tài)，此時，后臺數(shù)據(jù)庫中便會顯示預(yù)制構(gòu)件的當前狀態(tài)如已完成生產(chǎn)、未完成生產(chǎn)、生產(chǎn)進行中以及質(zhì)量。信息化技術(shù)不僅提供及時的信息收集能力，還提供質(zhì)量追溯能力。通過后臺數(shù)據(jù)庫可查詢到預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量狀態(tài)及質(zhì)量檢查人[3]。

預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)完成之后，運輸預(yù)制構(gòu)件的司機輸入運輸車輛的車牌號、司機姓名聯(lián)系方式等基本信息，此時，后臺數(shù)據(jù)庫中預(yù)制構(gòu)件的信息即變?yōu)檫\輸中，通過BIM信息化平臺施工方，可及時查詢到預(yù)制構(gòu)件的運輸狀態(tài)，更好地安排預(yù)制構(gòu)件的接受工作。

3）裝配階段

裝配式階段是裝配式建筑全生命周期中最重要的階段，也是設(shè)計轉(zhuǎn)換成實體，虛擬轉(zhuǎn)換成現(xiàn)實的階段，業(yè)主和施工單位在這一階段更關(guān)心進度和質(zhì)量等問題。以BIM為核心的信息化技術(shù)為裝配式建筑裝配過程提供廣闊的空間。

傳統(tǒng)的施工進度控制是按照已制定的施工進度安排實際施工，在施工過程中，以人工的方式按照月、周、季度或者形象工程記錄實際施工進度，做好進度計劃控制，通過BIM技術(shù)下的施工進度具備方案比選、虛擬建造及漫游等。以Naviswork軟件為例，將做好的施工進度計劃導(dǎo)入到軟件中與構(gòu)件進行關(guān)聯(lián)，在三維空間的基礎(chǔ)上增加一維時間進度形成BIM4D，可視化的方式可有效的進行施工技術(shù)交底，以動畫的形式更好地展示空間與時間上的關(guān)系，提前發(fā)現(xiàn)問題。[4]

在預(yù)制構(gòu)件進場時，項目相關(guān)人員通過無限閱讀器或移動端APP完成預(yù)制構(gòu)件的接收工作，此時，后臺數(shù)據(jù)庫便會修改預(yù)制構(gòu)件的相關(guān)狀態(tài)信息。在施工完成之后，技術(shù)人員通過移動端確定安裝完成，相應(yīng)的信息便會發(fā)送的質(zhì)量檢查人員手中，質(zhì)量檢測人員對預(yù)制構(gòu)件完成驗收工作。

4 總結(jié)

裝配式建筑是復(fù)雜的建筑系統(tǒng)，需要以信息化技術(shù)為支撐，以BIM技術(shù)為核心貫穿于裝配式建筑全生命周期中。BIM具有強大的數(shù)據(jù)集成功能，但是，對于預(yù)制構(gòu)件的及時追蹤能力相對匱乏，因而需要結(jié)合三維激光掃描、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)完成預(yù)制構(gòu)件的追蹤。