BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用探究

吳楚榆 劉煥玉 趙艷青

(陽光學(xué)院，福建 福州 350015)

當前工業(yè)化、城市化和信息化是推動社會發(fā)展的重要力量，建筑產(chǎn)業(yè)在城市化的進程中發(fā)揮了很大作用。建筑工業(yè)化是建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的目標，也是社會進步的產(chǎn)物，并進一步推動城市化的發(fā)展。裝配式建筑不僅具有工業(yè)化生產(chǎn)比例高、標準化程度高等特點，還具有“節(jié)能、綠色、環(huán)?！钡忍厣?，符合可持續(xù)發(fā)展的要求[1]，因此被視為實現(xiàn)建筑工業(yè)化的有效途徑而為人們廣泛關(guān)注。然而當前裝配式建筑的發(fā)展仍處于一個較低水平，信息化對推動裝配式建筑的發(fā)展和生產(chǎn)效率的提高具有很大的作用，BIM技術(shù)正是信息化在建筑產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用。研究BIM技術(shù)在裝配式建筑產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用具有重要意義。

1 裝配式建筑和BIM的概念

裝配式建筑是指通過可靠的連接將預(yù)制構(gòu)件在施工現(xiàn)場拼接成整體而形成的建筑物，實現(xiàn)了生產(chǎn)和施工的分離。廣義的裝配式建筑可追溯到遠古時代，中國古代的榫卯結(jié)構(gòu)、古希臘的石材建筑都可視為裝配式建筑，現(xiàn)代的裝配式建筑主要有鋼結(jié)構(gòu)、裝配式混凝土建筑等。而作為建筑產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展方向的裝配式建筑，主要是指集合現(xiàn)代科技而形成的具有標準化、工業(yè)化、機械化、信息化和集成一體化等特點的先進建造方式，是建筑產(chǎn)業(yè)的一次技術(shù)革新，將改變傳統(tǒng)建造方式相互脫節(jié)的現(xiàn)狀，促使建筑產(chǎn)業(yè)走上工業(yè)化發(fā)展之路[2]。

BIM理念最早由美國學(xué)者于1975年提出[3]，旨在通過信息的集成與共享提高工程的建設(shè)效率。BIM即建筑信息模型，主要由非幾何屬性信息和幾何屬性信息組成，是以工程建設(shè)過程中的各種信息為基礎(chǔ)，并以數(shù)字化模型為載體服務(wù)于設(shè)計、生產(chǎn)、施工及運維等工程建設(shè)的全生命周期中。BIM技術(shù)是數(shù)字技術(shù)帶來的工程建設(shè)技術(shù)和管理的集成，具有可視化、集成化、標準化、協(xié)調(diào)性及信息完備性等特征，可以有利推動建筑技術(shù)的智能化。

基于BIM的裝配式建筑可以保障信息的有效流通，實現(xiàn)全生命周期的管控，更好的發(fā)揮高新科技的集成效應(yīng)。BIM技術(shù)在裝配式建筑的應(yīng)用主要在設(shè)計、生產(chǎn)、施工、運營和維護等階段。

2 BIM在裝配式建筑中的應(yīng)用

2.1 規(guī)劃設(shè)計階段

規(guī)劃設(shè)計階段對裝配式建筑來說是至關(guān)重要的，BIM技術(shù)打破了傳統(tǒng)設(shè)計理念，使設(shè)計向著參數(shù)化、模塊化的方向發(fā)展。先由參數(shù)化的構(gòu)件組裝成獨立的模塊，再基于標準化接口進行模塊組合就形成了完整的裝配式建筑[4]。同時BIM模型良好的可視化使設(shè)計從二維轉(zhuǎn)變?yōu)槿S，更容易為人所接受；基于BIM平臺的規(guī)劃設(shè)計可改變傳統(tǒng)的單線信息交流模式而形成協(xié)同設(shè)計。

目前BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計階段的運用主要體現(xiàn)在初步設(shè)計、深化設(shè)計及協(xié)同設(shè)計等方面。初步設(shè)計時通過建立BIM模型對建筑的結(jié)構(gòu)性能和熱環(huán)境等方面進行分析，集合多專業(yè)比選方案，從而得出最優(yōu)方案。在深化設(shè)計中結(jié)合裝配方案將模型拆分后分別完成結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計、水電定位等細化工作，再組合成完整的設(shè)計方案，提高了設(shè)計效率。協(xié)同設(shè)計使參與各方在共享的BIM模型上完成各自的設(shè)計工作，形成交互式工作機制，并進行碰撞檢查，完成聯(lián)動修改。BIM技術(shù)有利于各方共同完善構(gòu)件庫的建設(shè)，從而推動設(shè)計的標準化和生產(chǎn)的工業(yè)化水平。此外BIM技術(shù)還可以協(xié)助完成相關(guān)審批工作。

2.2 生產(chǎn)運輸階段

生產(chǎn)人員可以隨時在BIM共享平臺上查看三維模型，獲得直觀、準確的構(gòu)件加工信息，實現(xiàn)精準化生產(chǎn)。BIM技術(shù)便利的信息管理、存儲方式，提高了生產(chǎn)人員的溝通效率，減少錯誤和返工的發(fā)生。生產(chǎn)中給預(yù)制構(gòu)件植入可自動識別的標簽，后期采用非人工的智能識別技術(shù)，可快捷地將標簽包含的參數(shù)信息上傳到BIM平臺，便于預(yù)制構(gòu)件在運輸、存儲、裝配過程中的管理[5]。采用BIM技術(shù)可以強化運輸過程的可控性，準確預(yù)估運輸時間和進場時間，改善傳統(tǒng)運輸中存在的物料無法準確跟蹤、進場驗收繁瑣等問題，實現(xiàn)生產(chǎn)單位與施工現(xiàn)場裝配的快速、精準化對接，減少現(xiàn)場的二次吊運工作和場地堆放。

2.3 建筑施工階段

在施工階段BIM技術(shù)可以保障裝配式建筑合理的施工次序，使施工過程有序進行。首先運用BIM技術(shù)合理布置施工場地，并通過預(yù)先模擬施工過程，使現(xiàn)場人員掌握建造順序，便于提前發(fā)現(xiàn)問題，提高了交底質(zhì)量。其次BIM技術(shù)提高項目管理的信息化水平，實現(xiàn)對施工過程的實時監(jiān)控，有利于完成工程進度、成本、質(zhì)量及安全等方面的目標。

2.4 運營維護階段

BIM技術(shù)的應(yīng)用對裝配式建筑后期的運營和維護也是革命性的，作為一種信息集成技術(shù)，實現(xiàn)了運維階段與其他建設(shè)階段的無縫對接，從而在全生命周期內(nèi)進行科學(xué)的管理。運用BIM技術(shù)可以實現(xiàn)信息化交付，為運維提供高效便捷的信息保障。運用BIM技術(shù)便于運維人員對建筑物進行實時監(jiān)測，實現(xiàn)全面管理。維護人員可以對出現(xiàn)的問題進行快速定位，明晰責(zé)任歸屬，并通過有效信息分析，得出合理解決方案。對于需要處理的構(gòu)配件，運維人員可在BIM平臺中檢索出構(gòu)件預(yù)制參數(shù)信息和制造商，提高維修工作效率，實現(xiàn)快速維修。

3 應(yīng)用中存在的問題

基于BIM技術(shù)的裝配式建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展雖凸顯了優(yōu)勢，但當前裝配式建筑整體仍處于較低的發(fā)展水平，BIM自2002年被引入我國后的發(fā)展時間也還不長，因此當前兩者在融合中還存在著一些需要解決的問題。

(1)標準化缺失。裝配式建筑相關(guān)的標準不完善，使BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用缺乏有力支撐[6]。裝配式建筑涉及多個專業(yè)，但未形成專業(yè)間的協(xié)調(diào)標準。部品部件標準化的建設(shè)不足，不能充分構(gòu)建出BIM所需的數(shù)據(jù)庫，使設(shè)計只能停留在傳統(tǒng)的思路上，無法走上模數(shù)化設(shè)計的軌道。

(2)BIM技術(shù)配套的軟件開發(fā)不夠成熟。當前使用的BIM軟件大多由國外開發(fā)，與我國相關(guān)的技術(shù)標準不匹配，能夠成熟運用于裝配式建筑中的軟件就更加不足。各界面間的接口不統(tǒng)一，信息在多種型式間不斷轉(zhuǎn)換，使數(shù)據(jù)的傳輸不夠流暢。如設(shè)計階段的成果還無法與生產(chǎn)單位的加工設(shè)備實現(xiàn)有效對接，降低了信息傳遞的高效性，進一步加劇了BIM技術(shù)的應(yīng)用成本。

(3)專業(yè)人才短缺。雖然得益于國家政策的大力支持，BIM技術(shù)和裝配式建筑產(chǎn)業(yè)都取得了高速發(fā)展，但專業(yè)人才還不能滿足當前發(fā)展的需要。BIM技術(shù)與其他信息化技術(shù)相結(jié)合將形成集成效果，能更好服務(wù)于裝配式建筑，而與此相關(guān)的支撐理論和研究還不足。

(4)BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用較低。由于人才短缺、標準化建設(shè)不足等原因，使BIM技術(shù)在裝配式建筑各階段的應(yīng)用還比較低，且各階段的應(yīng)用發(fā)展不協(xié)調(diào)。目前在設(shè)計階段發(fā)展較快，而在施工階段依然選擇采用傳統(tǒng)的人工管理方法。

4 結(jié) 論

發(fā)揮BIM技術(shù)在裝配式建筑全生命周期的應(yīng)用優(yōu)勢，可以推動裝配式建筑的全面發(fā)展。BIM技術(shù)和裝配式建筑都是高科技發(fā)展的成果，兩者的融合將更好的體現(xiàn)先進技術(shù)的集成效應(yīng)，兩者的深度融合也是建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢。盡管當前BIM技術(shù)在裝配式建筑的運用中還有些不足，但在國家政策的有利支持下，采取有針對性的改進措施，必將實現(xiàn)裝配式建筑與BIM技術(shù)的融合。