探討VR+BIM裝配式建筑行業(yè)綠色施工技術(shù)環(huán)

石丹　包忠有　汪安琪

摘要：從裝配式建筑內(nèi)涵出發(fā)，剖析我國(guó)裝配式建筑行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，探討該研究的必要性與重要意義。為了適應(yīng)裝配式建筑行業(yè)未來廣闊的發(fā)展空間，充分發(fā)揮VR+BIM技術(shù)的聯(lián)動(dòng)效用，模擬分析裝配式建筑的設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)及其施工等各大階段，從中探尋綠色施工技術(shù)環(huán)，以期提高整個(gè)行業(yè)的綠色效能，為實(shí)現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展提供基本技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：VR? BIM? 裝配式建筑綠色施工技術(shù)環(huán)

中圖分類號(hào)：TU71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ?文章編號(hào)：1672-3791（2022）03（b）-0000-00

Discussion on Green Construction Technology Ring Chain of Prefabricated Building Industry Based on VR+BIM Technology

SHI DanBAO ZhongyouWANG Anqi

（Gongqing Institute of Science and Technology，Jiujiang，JiangxiProvince，332020? China）

Abstract： Based on the essence of Prefabricated Building， this paper analyzes the current development situation of its Industry in China， and discusses the necessity and significance. In order to adapt to the vast future development space of prefabricated building industry， making full use of VR + BIM technology， prefabricated building design， precast component production and construction are simulated and analyzed， from which the Green Construction Technology Ring Chain is explored， with a view to improving the green efficiency of the entire industry， to provide basic technical guarantee for achieving its sustainable development.

Key Words： VR; BIM; Prefabricated Building; Green Construction Technology Ring Chain

近年來，國(guó)家密集出臺(tái)了一些政策鼓勵(lì)發(fā)展裝配式建筑，不論是將其作為目的還是手段，各企業(yè)都投入了大量的財(cái)力、物力、人力去建設(shè)?？梢?，無論是出于市場(chǎng)地位的考慮還是出于廣闊的市場(chǎng)前景來講，裝配式建筑都具有極重要的研究?jī)r(jià)值。

1.內(nèi)涵界定及行業(yè)現(xiàn)狀分析

1.1實(shí)質(zhì)內(nèi)涵

建筑業(yè)歷經(jīng)了一系列變革，不斷推陳出新，實(shí)現(xiàn)飛躍式發(fā)展。我國(guó)建筑業(yè)正由傳統(tǒng)模式向新型模式轉(zhuǎn)變，逐步走上工業(yè)化發(fā)展道路。建筑工業(yè)化是通過現(xiàn)代化的制造、運(yùn)輸、安裝和科學(xué)管理的生產(chǎn)方式，來代替分散的、低效率的傳統(tǒng)手工業(yè)生產(chǎn)方式。以建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、構(gòu)配件生產(chǎn)工廠化、施工機(jī)械化和組織管理科學(xué)化為主要標(biāo)志，即建筑業(yè)從設(shè)計(jì)到施工等均由傳統(tǒng)方式向設(shè)計(jì)系統(tǒng)化、生產(chǎn)工廠化、施工專業(yè)化的現(xiàn)代方式轉(zhuǎn)變，其典型即裝配式建筑。

1.2必要發(fā)展

我國(guó)建筑業(yè)凈利潤(rùn)率一般在1%～3%，建筑業(yè)營(yíng)業(yè)收入80%～90%均用于采購(gòu)材料、支付人工費(fèi)和分包方勞務(wù)，獲利空間較狹窄。為推進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，并契合我國(guó)習(xí)近平總書記新時(shí)期中國(guó)特色社會(huì)主義的思想要求，極有必要采取措施提升建筑物的核心價(jià)值，進(jìn)而在提升建筑業(yè)利潤(rùn)水平的同時(shí)促進(jìn)整個(gè)行業(yè)健康有序發(fā)展。故裝配式建筑新型技術(shù)研究勢(shì)在必行，而其轉(zhuǎn)型升級(jí)成功的關(guān)鍵在于綠色施工的實(shí)施效果[1]，即在建筑工業(yè)化道路上，探索既能節(jié)省成本又能踐行環(huán)保的綠色施工新型技術(shù)顯得尤為重要。

1.3行業(yè)現(xiàn)狀

裝配式建筑項(xiàng)目的每一個(gè)建設(shè)階段相較于傳統(tǒng)建筑而言都存在較大差異，不僅需要科技手段支持，還要在保障裝配式建筑質(zhì)量的同時(shí)提升工作效率，更需統(tǒng)一的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和施工及后期運(yùn)維。但我國(guó)裝配式建筑施工標(biāo)準(zhǔn)還不完善，相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范性文件等配套政策還不夠成熟，金融、稅收、土地及技術(shù)等項(xiàng)目建設(shè)方面又無優(yōu)惠政策，又主要采用傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，預(yù)制構(gòu)配件的前期投入較大，預(yù)制構(gòu)件施工標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，且較缺專業(yè)技術(shù)人才[2]，從而使得裝配式建筑在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)跨越式的發(fā)展變得更加艱難。

2.綠色施工技術(shù)理念構(gòu)建

2.1綠色本質(zhì)內(nèi)涵

根據(jù)我國(guó)《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的文件精神可知，綠色裝配式建筑是在項(xiàng)目全壽命周期內(nèi)，節(jié)約資源（節(jié)材、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)能）、保護(hù)環(huán)境、減少污染，為人們提供健康、適用且高效的使用空間，最大限度地實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共處的高質(zhì)量裝配式建筑。換言之，為了貫徹落實(shí)可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)發(fā)展理念，在裝配式建筑工程項(xiàng)目全壽命周期中，綠色施工是一項(xiàng)必要且重要的組成部分，而綠色施工應(yīng)在以保護(hù)環(huán)境、降低污染的基礎(chǔ)上，節(jié)約成本，提高效率，不斷實(shí)現(xiàn)資源的充分與高效利用。

2.2綠色施工理念

根據(jù)綠色裝配式建筑的本質(zhì)概念，要求項(xiàng)目在全壽命周期內(nèi)都應(yīng)節(jié)能減排、降低污染，逐步構(gòu)建基礎(chǔ)綠色施工技術(shù)環(huán)。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能實(shí)現(xiàn)各類專業(yè)技術(shù)人員間的協(xié)同設(shè)計(jì)，及時(shí)地查漏補(bǔ)缺，做到裝配式混凝土結(jié)構(gòu)與預(yù)制構(gòu)件的精細(xì)化設(shè)計(jì)，盡量避免各類節(jié)點(diǎn)裝配沖突與定位偏差，全員全面參與設(shè)計(jì)以減少后期出現(xiàn)不必要的設(shè)計(jì)變更;生產(chǎn)構(gòu)件時(shí)，應(yīng)盡可能保證生產(chǎn)加工技術(shù)參數(shù)信息準(zhǔn)確，生產(chǎn)質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求并可被追溯，科學(xué)分類、儲(chǔ)存生產(chǎn)完成后的構(gòu)配件;施工組織與建設(shè)管理時(shí)，應(yīng)盡可能保證安裝位置準(zhǔn)確及其質(zhì)量，規(guī)范制作、運(yùn)輸及吊裝施工流程，科學(xué)布置施工現(xiàn)場(chǎng)以減少不必要的二次搬運(yùn)[3]，提前做好安全隱患排查計(jì)劃及相應(yīng)安全突發(fā)事件的應(yīng)急預(yù)案，從而實(shí)現(xiàn)綠色施工技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施與動(dòng)態(tài)管理。

3VR+BIM聯(lián)動(dòng)原理

3.1BIM技術(shù)概況

當(dāng)前，BIM是建筑領(lǐng)域一項(xiàng)熱點(diǎn)科技。亦稱建筑信息模型，以三維數(shù)字建筑技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)項(xiàng)目信息加以集成分析并建模，能直觀展示和詳盡表達(dá)工程技術(shù)信息。一般，它可實(shí)現(xiàn)可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性、造價(jià)可控性和造價(jià)精準(zhǔn)性等特征[4]。通過整合多方數(shù)據(jù)，BIM能將勘察、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收等各環(huán)節(jié)全過程信息加以收集與整合[5]。工程項(xiàng)目全壽命周期均可運(yùn)用，既能優(yōu)化施工進(jìn)程，又能提高管理水平，還能提升綜合效益。

3.2 VR技術(shù)概況

VR（Virtual Reality）是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。它是將先進(jìn)傳感原理與計(jì)算機(jī)相融合的新型人機(jī)交互技術(shù)，運(yùn)用在各學(xué)科研究領(lǐng)域且前景廣泛。它所模擬的環(huán)境具備自主性、交互性和感知豐富性等特征，畫面逼真似身臨其境，即VR能通過電腦模擬一個(gè)三維活動(dòng)空間場(chǎng)所。

3.3VR+BIM聯(lián)動(dòng)

BIM與裝配式建筑相結(jié)合，即能解決產(chǎn)業(yè)化難題，又能促進(jìn)信息化發(fā)展[6]。通過VR技術(shù)讓裝配式建筑領(lǐng)域人員在虛擬環(huán)境中了解其設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)施工等理論知識(shí)，結(jié)合VR終端設(shè)備進(jìn)行分項(xiàng)作業(yè)預(yù)演，如操作塔吊、拼接預(yù)制板，同時(shí)聯(lián)合BIM對(duì)其設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)和施工等作業(yè)進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)整體規(guī)劃、資源利用和項(xiàng)目管理的標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)化。充分發(fā)揮兩項(xiàng)技術(shù)聯(lián)動(dòng)效應(yīng)，既可逐步實(shí)現(xiàn)工程的“所見即所得”，又能合理控制施工質(zhì)量，還能優(yōu)化整個(gè)項(xiàng)目的統(tǒng)籌規(guī)劃性能、提高有限資源的整合度、增強(qiáng)設(shè)計(jì)與實(shí)體的具象化聯(lián)系度。

4VR+BIM綠色環(huán)設(shè)計(jì)

根據(jù)構(gòu)建的裝配式建筑綠色施工技術(shù)基本理念，綜合VR+BIM聯(lián)動(dòng)效應(yīng)機(jī)理，對(duì)裝配式建筑工程項(xiàng)目開展全過程、全動(dòng)態(tài)、全方位的項(xiàng)目管理，以實(shí)現(xiàn)工程綠色目標(biāo)。

4.1設(shè)計(jì)層面

充分利用BIM建模，融入VR技術(shù)的聯(lián)動(dòng)效應(yīng)，為裝配式建筑設(shè)計(jì)參與人員提供簡(jiǎn)便易行的人機(jī)交互平臺(tái)。通過拆分所構(gòu)建的模型可以深入地了解構(gòu)件設(shè)計(jì)的基本原理，同時(shí)還能根據(jù)個(gè)人的想法或構(gòu)思進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的重新設(shè)計(jì)與建模，比如：設(shè)計(jì)同類型不同屬性或者同屬性不同類型的構(gòu)件，并將所構(gòu)建的預(yù)制構(gòu)件在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行組裝形成模型，結(jié)合VR技術(shù)還能直觀體會(huì)到使用體驗(yàn)及感受，同事運(yùn)用系統(tǒng)的評(píng)價(jià)功能對(duì)其設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)及功能等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)與建議，進(jìn)而，經(jīng)過一系列的對(duì)比分析可以提出實(shí)現(xiàn)綠色工程的最佳設(shè)計(jì)方案。

4.2生產(chǎn)層面

聯(lián)合VR+BIM技術(shù)不僅能深刻認(rèn)識(shí)與理解其設(shè)計(jì)原理，同時(shí)還能清楚裝配式預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完善度或優(yōu)劣度，還能根據(jù)模塊參數(shù)了解生產(chǎn)某類裝配式預(yù)制構(gòu)件的綠色生產(chǎn)技術(shù)。首先，構(gòu)件生產(chǎn)廠家可直接調(diào)取預(yù)制構(gòu)件建模參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)加工與生產(chǎn)，同時(shí)同步反饋生產(chǎn)進(jìn)度信息，保證施工銜接有序的同時(shí)，還能基本保證預(yù)期施工質(zhì)量的實(shí)現(xiàn);其次，加大資源與技術(shù)投入，不斷升級(jí)生產(chǎn)系統(tǒng)，讓預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)不僅實(shí)現(xiàn)高水平自動(dòng)化，同時(shí)還能與模型參數(shù)信息高度無縫對(duì)接;最后，嚴(yán)把預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量關(guān)，逐步規(guī)范施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收要求，同時(shí)還應(yīng)精準(zhǔn)定位構(gòu)件基本信息，從而利于滿足后期工程質(zhì)量的溯源需求。

4.3施工層面

聯(lián)動(dòng)發(fā)揮VR+BIM技術(shù)，不僅能對(duì)裝配式預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)助力，還能對(duì)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。關(guān)于預(yù)制構(gòu)件的施工，主要包括預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸、吊裝、安放及組裝等工藝。通過VR+BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)施工流程的事先模擬及精準(zhǔn)定位演練，同時(shí)也能及時(shí)檢測(cè)到相應(yīng)的位置偏差及其他潛在的問題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個(gè)施工流程的優(yōu)化與改進(jìn)，以有效防止不必要的經(jīng)濟(jì)損失或安全事故等問題的發(fā)生。比如：施工環(huán)節(jié)明確的構(gòu)件信息在施工過程中能被準(zhǔn)確調(diào)取，并順利完成安裝且通過位置檢驗(yàn)，從而保證安裝質(zhì)量，提升施工效率;預(yù)先模擬的施工場(chǎng)地布置也可提前得到全面優(yōu)化，以避免實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)不必要的二次搬運(yùn)或多次吊裝造成的損耗浪費(fèi);預(yù)先模擬的施工規(guī)劃方案，也能在成本、進(jìn)度及質(zhì)量等方面提前得到優(yōu)化調(diào)整，從而有效降低工期拖延或資源浪費(fèi)等現(xiàn)象出現(xiàn)的可能性，同時(shí)也在一定程度上確保了該裝配式建筑工程項(xiàng)目的有序開展。

4.4運(yùn)維層面

通過VR+BIM可服務(wù)于裝配式項(xiàng)目建成投產(chǎn)使用過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題，既能調(diào)取構(gòu)件型號(hào)、參數(shù)及生產(chǎn)廠家等關(guān)鍵信息，又能追溯問題出現(xiàn)的可能原因，以免責(zé)任歸屬難以界定;通過VR+BIM可服務(wù)于使用過程中綠色效能指標(biāo)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理，完全可根據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)判斷能耗不合理的關(guān)鍵影響因素所在;通過VR+BIM可服務(wù)于改建或重建過程中的資源處理問題，借助模型參數(shù)信息可界定回收價(jià)值，進(jìn)而避免造成不必要的浪費(fèi)。

綜合運(yùn)用VR+BIM，既能了解梁、板、柱、門、窗等預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)原理，也能模擬各類構(gòu)件的組裝搭接，有同類型與不同類型構(gòu)件的搭接和同類型不同屬性材料構(gòu)件的搭接，建模完成后還能通過VR觀察到綠色效能結(jié)果，同時(shí)也能通過對(duì)比分析對(duì)施工工藝進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)降耗減排的綠色目標(biāo)?？傊b配式工程建設(shè)全壽命周期都能通過交互信息的多向反饋，形成與擬建項(xiàng)目相適應(yīng)的綠色施工技術(shù)環(huán)，逐步實(shí)現(xiàn)最優(yōu)綠色效能。

5結(jié)語

綜上所述，聯(lián)合引入VR+BIM技術(shù)后，既能有效提升裝配式建筑工程項(xiàng)目整體建設(shè)水平和施工質(zhì)量，又能讓項(xiàng)目全壽命周期各大階段實(shí)現(xiàn)有序聯(lián)動(dòng)，即設(shè)計(jì)生產(chǎn)施工等環(huán)節(jié)都能得到更好地磨合與改善，更為關(guān)鍵的是整個(gè)技術(shù)環(huán)對(duì)工程綠色效能的實(shí)現(xiàn)起到了決定性作用，為推動(dòng)我國(guó)綠色建筑發(fā)展進(jìn)程創(chuàng)造了可能。

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作者簡(jiǎn)介：石丹（1989—），女，碩士，講師，研究方向?yàn)橥聊竟こ蹋ㄔ靸r(jià)）管理、土地政策等。