基于BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計中應(yīng)用

屈亮 米宗寶 范銀龍

摘要：隨著我國國力不斷發(fā)展和壯大，建筑行業(yè)也迎來嶄新時代，同時，加之信息技術(shù)愈發(fā)完善，更多建筑企業(yè)選擇在實際施工中引入信息技術(shù)進行管理和實際操作，更大程度上提高工程進度和質(zhì)量。裝配式建筑以標準化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、機械化施工為主體建筑結(jié)構(gòu)，并被我國建筑領(lǐng)域所關(guān)注與重視，裝配式建筑具備節(jié)能以及環(huán)保等特點，并且屬于速度的建筑生產(chǎn)方式。而BIM技術(shù)作為建筑區(qū)域的一種信息化技術(shù)，其自身擁有客觀性、規(guī)模性、協(xié)調(diào)性、完善性、可出圖性等技術(shù)特點，文章將BIM技術(shù)運用到裝配式建筑中，進而從建設(shè)項目全壽命周期的角度去觀看，可有效提高施工的時效性和管理水平，及時推進新型建筑向工業(yè)化和信息化方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);裝配式建筑;設(shè)計應(yīng)用

一、前言

現(xiàn)階段，我國傳統(tǒng)建筑物的生產(chǎn)形勢和國外進行對比分析較為滯后，在具體的建設(shè)作業(yè)過程當中并不強調(diào)信息內(nèi)容的一體化，導(dǎo)致策劃環(huán)節(jié)和建設(shè)環(huán)節(jié)之間并不配合，導(dǎo)致建設(shè)材料出現(xiàn)了不必要的耗損，造成工程項目建設(shè)效率難以提高，最終造成建設(shè)現(xiàn)場周邊條件與環(huán)境遭遇嚴重的污染，導(dǎo)致大自然環(huán)境被嚴重破壞，即刻需要實現(xiàn)經(jīng)濟升級和轉(zhuǎn)型，在方針政策的大環(huán)境下，邁入到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)作業(yè)中[1]。在裝配式建筑實際建設(shè)作業(yè)的時候，工廠加工、機械化建設(shè)以及標準設(shè)計等，都打破了過去建筑物的詬病，被建設(shè)企業(yè)所強調(diào)與重視，其屬于環(huán)保、節(jié)能、減排的先進建筑加工形式。裝配式建筑在策劃時，一定要充足明確構(gòu)件在建筑材料運輸以及加工作業(yè)的具體問題，明確工程項目的實際協(xié)作情況。如若這樣的問題沒有辦法及時進行處理以及解決，便會導(dǎo)致各個方面的策劃作業(yè)出現(xiàn)沖突現(xiàn)象，導(dǎo)致大規(guī)模的建設(shè)作業(yè)不斷變更，這樣會對建設(shè)進度起到不良影響，造成工程項目的建設(shè)成本不斷增多。

二、BIM技術(shù)介紹

BIM技術(shù)的全拼是BuildingInformationModeling，翻譯為漢語為：“建筑信息模型”，BIM是三維數(shù)字技術(shù)的基礎(chǔ)，合成建筑工程項目中的各種有關(guān)訊息和工程數(shù)據(jù)模型，BIM是對工程項目設(shè)施實體與成效特性的數(shù)字化表達[2]。一個全面的信息模子，能夠接連建筑項目生命期不同階段的數(shù)據(jù)、程序、資源是對工程對象的完整敘述，并且可被建設(shè)項目中不同的參與者共同使用，BIM具有單一工程數(shù)據(jù)，可處理分布式、結(jié)構(gòu)工程數(shù)據(jù)之間的統(tǒng)一性和全局共享問題，幫助建設(shè)項目生命期中動態(tài)工程訊息建設(shè)、管束和共享。建筑訊息模型同時又是一種運用于策劃、創(chuàng)造、管理的數(shù)字化模式，此種方式支持建筑工程的合成管理環(huán)境，可以讓建筑工程在整個程序中顯著提升效率和大量減少風險。

BIM通常具有以下特點：模型信息的完整性，除去對工程對象進行3D幾何信息和拓撲關(guān)系的描寫，還包含完整的工程信息描寫，比如對象名稱、構(gòu)造種類、建筑材料、工程性能等策劃訊息，施工程序、進程、成本、品質(zhì)、人力、設(shè)備、資料能源等施工訊息，工程安全本能，原料耐久性能等建設(shè)信息，對象之間的工程邏輯聯(lián)系等。BIM總體模型如圖1所示。

三、BIM技術(shù)在裝配式建筑中的優(yōu)勢

BIM技術(shù)是整個施工工程數(shù)據(jù)集成的重要環(huán)節(jié)，在工程中創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)平臺，BIM采用三維建筑是策劃方式，可以將建筑物直觀的展現(xiàn)在人民眼前，同時還可以向人民呈現(xiàn)工程項目的樣子、每個連接點、精準做法、管線布排等，使得設(shè)計設(shè)可以更加清晰的把控項目策劃節(jié)奏，提高策劃質(zhì)量和效率[3]。BIM技術(shù)匯總了整個建筑項目中每個部門的數(shù)據(jù)訊息，BIM模型自身就是一個數(shù)據(jù)匯總模型，該模型可以完整準確的提供整個建筑工程訊息。同時BIM技術(shù)具有精密的工業(yè)化制造優(yōu)勢，裝配式建筑采用工廠化加工生產(chǎn)構(gòu)建、配件、部品，選用信息化、機械化裝配技術(shù)組裝的建筑整體，其工廠化加工構(gòu)建準確度能達到毫米級，對于實際安裝的精準度要求也極為之高，進而滿足不同產(chǎn)品組件的安裝精準度要求。

具體講，建筑工業(yè)化要求全面“縝密制造”，要全方位實現(xiàn)縝密化設(shè)計，產(chǎn)物化加工和縝密化轉(zhuǎn)配，而BIM運用優(yōu)勢和建筑工業(yè)化的“縝密制造”的特性高度切合，可以實現(xiàn)縝密化設(shè)計、縝密化施工。新型安裝式建筑是由策劃、加工、施工、裝修、管理五位一體的程序化和集成化建筑，不是傳統(tǒng)加工方式+安裝化建筑，新型建筑工業(yè)化應(yīng)該具備的五大特性是：“標準化設(shè)計、工廠化加工、安裝化施工、一體化裝修、技術(shù)化管理”?！凹伞弊鳛榘惭b式建筑的中心，BIM則是“集成”的主流線，連接設(shè)計、加工、施工、裝修、治理全過程，服務(wù)于設(shè)計、創(chuàng)建、運營、卸除全生命周期，數(shù)字化模擬、信息技術(shù)描述系統(tǒng)因素，落實信息化技術(shù)協(xié)同設(shè)計、可觀化安裝，工程量訊息交匯與節(jié)點串聯(lián)模擬，以及檢查等全新應(yīng)用，整頓建筑全產(chǎn)業(yè)鏈，真正落實實現(xiàn)全流程、全方位信息技術(shù)化集成。

與此同時，BIM技術(shù)可以為裝配式建筑提供訊息共享平臺，每個專業(yè)設(shè)計工程師在平臺中一起建模、一起修正，共享訊息，合同設(shè)計策劃，每一個專業(yè)出現(xiàn)設(shè)計誤差或是設(shè)計修改時，其他人員均可及時收獲信息，并進行有效處理和修正。同期，不同專業(yè)設(shè)計師可以在同一平臺上進行分工合作，依照一定標準和原則進行策劃，在有效的時間內(nèi)完成更多設(shè)計工作，極大程度上提升設(shè)計精準度和效率[4]。熟悉BIM的人都明白，BIM不能僅貼附著表明，且是要深入到工程的“神經(jīng)”上，通過這個形象的擬比，充分說明了想要深度挖掘BIM的運用優(yōu)勢，不具備充足的技術(shù)、邏輯、思路和經(jīng)驗是很難完成的，伴隨BIM的擴展，未來在城市構(gòu)建以及智慧化管理方面定會大有作為，更為推動工業(yè)化和綠色建筑與BIM技術(shù)有效融合起到至關(guān)重要的作用。

四、策劃階段

每個工程項目前期都需要花費大量的時間進行設(shè)計和策劃，在建設(shè)項目設(shè)計階段，每個工程師都應(yīng)該憑借先進的BIM技術(shù)實現(xiàn)三維共同策劃，經(jīng)過此技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)3D模型以及二維平面圖時時刻刻進行調(diào)換。此刻，設(shè)計師可以將設(shè)計好的三維模型直接交給實施或者是建設(shè)企業(yè)。如果雙方并不滿意，不管是建設(shè)企業(yè)，還是實施企業(yè)，都不需把圖紙還給設(shè)計師，而是憑借先進的BIM技術(shù)在計算機當中展開修改作業(yè)，此修改會關(guān)聯(lián)各個設(shè)計方，在實際溝通中減少了來回交替圖紙的時間，進而大大提升了實際工作效率[5]。BIM技術(shù)能夠?qū)こ添椖康慕ㄔO(shè)現(xiàn)場以及選址等展開探究與分析。比如，對建筑工程進行解析、對能源損耗情況進行解析等。

針對建筑工程項目而言，其具體的選址工作和之后的建設(shè)作業(yè)相關(guān)聯(lián)，涉及每種構(gòu)建運載和構(gòu)建吊裝設(shè)備的組裝等，因此建筑場地的選址在今后施工工作中十分重要，建筑行業(yè)定要重視此環(huán)節(jié)工作，才能更好完成實際施工工作。同期，BIM建模中應(yīng)用到“族”，對工程項目建設(shè)作業(yè)當中的構(gòu)件尺寸、數(shù)量以及類型等展開創(chuàng)建作業(yè)，做好分類統(tǒng)計工作，明確建設(shè)材料的實際使用時間，一方面讓技術(shù)人員經(jīng)過3D模型明確建筑物情況，另一方面也能夠節(jié)省更多的成本支出，實現(xiàn)長時間堆放，最大程度上避免施工進度的延期問題出現(xiàn)（BIM技術(shù)可實現(xiàn)不同角色人員協(xié)同工作，如圖2所示）。針對先進的BIM技術(shù)而言，碰撞檢測至關(guān)重要，其能夠建設(shè)完善合理的3D立體模式，針對各個專業(yè)對多個方面的創(chuàng)擊進行檢測作業(yè)，包含兩個方面，其一是硬碰撞，其二是間隙碰撞[6]。前者包括建筑物構(gòu)造在空間方面的重合性以及交叉性，特別是在缺少統(tǒng)一標高的情況之下，主要出現(xiàn)在空調(diào)以及排水管道等位置。后者主要指的是兩個實體結(jié)構(gòu)在當前的建筑物空間結(jié)構(gòu)方面并不存有重合以及交叉等現(xiàn)象。然而，兩者之間存有的距離和具體要求并不相符。一般情況下，需要考慮其安全方面的因素，各個地方都存有碰撞現(xiàn)象，并且出現(xiàn)在不一樣的管道當中，在通過撞擊檢測以后，建筑工程項目在實際動工作業(yè)以前，要找出設(shè)計過程當中存有的撞擊點，對其展開策劃以及改善，將全部撞擊點直接消除，使用這樣的方式方法有效減少建設(shè)時期的設(shè)計情況，縮短工程項目實際建設(shè)的時間與周期，節(jié)約了更多的成本支出。

五、實際施工階段

在建筑工程項目具體建設(shè)作業(yè)的時候，建設(shè)進度非常慢，難以全面保證建設(shè)質(zhì)量以及實際成效，非常容易由于交通以及氣候等方面的因素出現(xiàn)耽誤工期的現(xiàn)象，造成工程項目沒有辦法在預(yù)期時間當中進行交工，這樣會導(dǎo)致資金方面出現(xiàn)嚴重的損失現(xiàn)象[7]。將先進的BIM技術(shù)充分運用其中，需要在多個方面考慮此問題，技術(shù)人員應(yīng)該把建設(shè)進度、周期等貫穿在3D建筑物模型當中。也就是說，能夠?qū)ㄔO(shè)進度展開虛擬性的示范作業(yè)，實現(xiàn)虛擬計劃和建設(shè)進度之間的良好對照，明確建設(shè)進程的科學(xué)性以及合理性。

與此同時，做好建設(shè)進度的合理調(diào)整作業(yè)，有效減少多個方面因素導(dǎo)致的建設(shè)周期拖延的問題（BIM虛擬建模安全圖如圖3所示）。在當前的建筑工程實際建設(shè)作業(yè)的時候，應(yīng)該做好建設(shè)現(xiàn)場的防范工作，避免安全隱患問題的出現(xiàn)。針對建筑領(lǐng)域而言，安全屬于經(jīng)濟效益的重要表現(xiàn)，在實際建設(shè)作業(yè)的時候如若缺少安全，難以保證收益，相比較而言，傳統(tǒng)施工現(xiàn)場防范作業(yè)的質(zhì)量和成效難以提高。通常情況下，在工程項目具體建設(shè)的時候，技術(shù)人員與施工人員都是口耳相傳，建設(shè)人員主要是左耳進右耳出，并沒有將此件事情牢記下來，然而，BIM技術(shù)獨具的虛擬建模功能，能夠把工程建設(shè)現(xiàn)場容易出現(xiàn)危險問題的區(qū)域充分展現(xiàn)出來，并且做好標注工作，這樣可以避免建設(shè)過程當中安全隱患問題的出現(xiàn)。在此以外，先進的BIM技術(shù)能夠?qū)嶋H劃分工程項目的建設(shè)現(xiàn)場，做好建設(shè)材料的三維布置作業(yè)，減少建設(shè)材料之后的運輸成本，做好科學(xué)合理的預(yù)防工作。

六、管理階段和運營階段

一般情況下，針對建筑工程而言，加強成本管理至關(guān)重要，其屬于十分繁雜的作業(yè)，包括建設(shè)材料管理、設(shè)施設(shè)備管理、人員薪酬管理以及資金管理等。這樣的管理方式十分繁雜，主要是在實際管理的時候需要不斷拆分，將其落實在個人和設(shè)施設(shè)備上，此過程十分復(fù)雜，同時也是最容易出錯的[8]。針對此種情況的發(fā)生，在實際管理中有效引進BIM技術(shù)，通過運用先進的BIM技術(shù)，根據(jù)計算機與先進的通信技術(shù)，將市場環(huán)境當做是關(guān)鍵，做好建設(shè)材料、人工薪酬待遇以及設(shè)施設(shè)備等方面的成本支出管理工作，并且結(jié)合具體的需要情況，使用查詢建設(shè)成本或者是提取等方式，導(dǎo)致工程項目的成本管理工作更明了、更簡單，漸漸向智能化方向發(fā)展。在當前的建筑工程項目得以順利竣工以后，施工企業(yè)需要構(gòu)建完善合理的建筑物模型，將其提交至建設(shè)企業(yè)當中，為之后的運營維護作業(yè)奠定良好的基礎(chǔ)條件。在實際維護以及運營作業(yè)的時候，管理方不只是要根據(jù)具體的情況設(shè)置建設(shè)圖紙，也要憑借先進的BIM技術(shù)把建筑模型展現(xiàn)出來，其主要包括：建設(shè)作業(yè)中的實際程序、建設(shè)材料的具體運用情況以及設(shè)施設(shè)備的實際租賃現(xiàn)象等。與此同時，也具備運維時期的空間、設(shè)施設(shè)備以及資產(chǎn)等方面的訊息模型，在出現(xiàn)某些情況的時候，要做好后期管理以及維護作業(yè)。管理方應(yīng)該及時維護以及找出問題，有效處理以及解決這些問題，降低成本方面的支出。在裝配式建筑工程項目實際建設(shè)作業(yè)的時候，先進的BIM技術(shù)被廣泛運用其中，其主要展現(xiàn)在設(shè)計、建設(shè)以及運轉(zhuǎn)等多個環(huán)節(jié)，具備虛擬性、健全性以及客觀性等方面的特點，實現(xiàn)工程項目的三維可觀化設(shè)計，做好建設(shè)方案方面的模擬以及策劃作業(yè)，在運維模型的前提下，全面掌控設(shè)施設(shè)備、資金以及空間等，從建設(shè)羨慕全壽命周期的角度觀看，很大程度上提升了建設(shè)項目的策劃、施工、運行的質(zhì)量及管理水平，推動建筑行業(yè)向信息化、技術(shù)化方面發(fā)展。

七、結(jié)束語

綜上所述，裝配式建筑中重視引用BIM技術(shù)，并且創(chuàng)建完整的規(guī)章制度，著力培育更多技術(shù)型人才，進而為裝配式建筑提供更多、更優(yōu)質(zhì)的技術(shù)和人才，同時國家應(yīng)該及時出臺有關(guān)法規(guī)和政策，幫扶BIM技術(shù)發(fā)展和裝配式建筑有效融合，優(yōu)化BIM技術(shù)廣泛應(yīng)用在建設(shè)企業(yè)當中，保證此技術(shù)的廣泛運用，促進我國建設(shè)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。

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通訊作者：屈亮，1985年10月，男，漢族，陜西西安人，就職于中建四局第三建設(shè)有限公司，灃西逸園項目總工程師，中級工程師，大專。研究方向：房建方面施工管理。