BIM技术在装配式建筑中的应用研究

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　　摘 要 随着社会的快速发展，绿色建筑越来越受到人们的青睐。建造形式也由原来的传统建筑向装配式建筑转变，越来越多的省市都开始推广装配式建筑，BIM技术和装配式建筑的组合也越来越受到人们的关注。本文通过对BIM技术在装配式建筑全生命周期中的应用研究，得到了设计阶段、构件生产阶段、施工阶段和运营阶段四个不同阶段的主要应用情况。与此同时，本文论述了BIM技术在装配式建筑应用中面临的问题，并针对问题给予了对策建议。
　　关键词 BIM技术；装配式建筑；全生命周期；绿色建筑
　　前言
　　建筑行业作为国民经济中的支柱产业，对经济的发展有着举足轻重的地位。建筑行业的发展毋庸置疑在一定程度上会影响社会的发展。我国由最初的木结构到砌体结构到钢筋混凝土结构再到现在的装配式的钢结构、PC结构，建筑结构在一步步地向前发展。制图也由最初的手绘1.0版本，到CAD的2.0版本，再到现在的BIM的3.0版本不断向前发展。众所周知，传统住宅的设计、建造方式一直相当粗放，与欧美、日本等发达国家存在很大差距。在倡导可持续发展的今天，绿色节能、低碳环保已经成为当前建筑业的必然发展方向，因此必须对传统进行升级。众所周知，装配式建筑，大部分构件都在工厂批量预制生产，可以减少大量的现场湿作业，不仅节能减排，建造方式绿色环保，建造速度也相当快速。日本、德国等发达国家早已将装配式建筑作为其主要建造方式。我国多个省市也相继出台相关文件推广装配式建筑。随着装配式建筑的发展，BIM技术也越来越受到人们的关注。如何通过BIM技术的应用，来实现装配式建筑更好更快更经济的施工，值得我们好好地去研究。
　　1 BIM技术与装配式建筑
　　2002年，Autodesk公司最先提出BIM技术，经过十多年的发展，目前BIM技术已经在全球范围内得到业界的广泛认可。何谓BIM技术，BIM技术指的是建筑信息模型，是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具，通过参数化进行模型搭建，模型中包含构件的各种信息，具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点[1]。无论是在设计阶段，还是施工阶段，甚至是后期的运营阶段，BIM可在项目的全生命周期过程中进行共享和传递，使项目各方参与者能快速地获取项目各类信息并及时做出反馈[2]。BIM技术为建设单位、设计单位、监理单位、施工单位、分包单位、物业单位等提供了协同工作的基础。由此可见，BIM技术是一种可以帮助实现建筑信息的集成，从建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结，各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中[3]。设计团队、施工单位、设施运营部门和建设单位等各方人员可以基于BIM进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展[4]。
　　装配式建筑是指建筑物构件，如柱、梁板、楼梯、外墙板，通过批量预制生产代替传统的手工作业，减少现场的湿作业。设计方式标准化，生产方式工业化，装配方式机械化，现场管理科学化[5]。
　　2 BIM技术在装配式建筑中的主要应用
　　2.1 BIM技术在设计阶段的应用
　　在设计阶段，按照标准化、模块化进行设计，利用Revit软件创建项目所需的族，建立形成完善的构件库，例如预制柱、预制梁、预制板、预制楼梯、预制外墙板等。建好族库后，后续的建筑、结构、机电设计可直接运用族库中选择所需的族进行三维可视化模型搭建，大大提高了设计的效率。不仅如此，建好的族库可为以后的项目所用。并且可以直接为构件厂提供可供生产的详图。
　　在传统的设计中，由于项目体量大，设计人数多，出现建筑与结构矛盾的现象。例如，电梯井、管道井等的位置建筑与结构对应不上的情况。或者出现建筑与装修不对应的现象，还有可能出现土建与机电矛盾的现场。各专业之间协调性差，导致工作效率低。CAD二维图纸中存在的错、漏、碰、缺现象难以被查出，而BIM技术可以得到很好的解决。BIM可以进行三维可视化模拟，构件设计完成后，利用BIM相关软件可以检测各构件和设备之间是否有碰撞现象发生[6]。并且可以对碰撞进行标志，检测完成后可以生成碰撞报告，方便后期的修改。
　　2.2 BIM技术在工厂预制生产阶段的应用
　　预制构件设计完成后进入工厂生成阶段，在生产之前，设计会进行设计交底。传统施工中，常运用二维图纸进行交底。往往难以掌握设计意图而效果不佳甚至导致构件生产错误。通过BIM技术可以进行三维可视化交底，效果突出。在装配式建筑预制构件生产过程中，可将BIM技术和RFID技术进行结合。RFID是Radio Frequency Identification的缩写，叫作射频识别技术。通过在预制构件内放置芯片，既可以通过构件生产管理子系統从BIM数据库里读取对应构件的设计参数，与此同时，通过RFID技术可将预制构件生产时的各种信息反馈给BIM数据库，实现了交互的功能[7]。简单来说，RFID芯片就是预制构件的身份证，可更好地实现BIM在装配式建筑全生命周期的管理[8]。
　　2.3 BIM技术在施工阶段的应用
　　项目进场以前，运用BIM进行场地布置，塔吊位置、钢筋加工棚、木工加工棚、材料堆场、临建布置等都可以通过三维图进行清楚明了的表达、根据工艺图编排好预制构件的吊装顺序，根据吊装顺序向工厂提供构件需求计划。通过RFID和BIM技术，组织现场的施工部署，构件进行合理的堆放，避免出现构件翻转和二次转运的问题。
　　利用BIM技术可以进行施工进度和施工组织模拟，将预制构件安装时间输入软件中，可以在虚拟环境下对承建项目进行仿真模拟施工。横道图和3D动画模拟能够同时直观地展示出来。与此同时，管理人员可以查看任意阶段的施工进度模拟情况。在实际施工中，结合BIM虚拟施工模拟，运用PDCA循环法则，及时进行计划进度和实际进度的对比分析，优化现场的人员材料机械等资源配置。在安全、物资、质量、商务等管理方面，BIM技术结合RFID技术，对项目施工管理大有帮助。 　　在传统建筑竣工交付阶段，施工单位需要将大量的纸质资料归档移交给业主，在进行竣工资料的整理过程中，经常会出现竣工图纸与实际工程建设过程不符、工程变更资料不全的问题，检查起来也会耗费大量的人力与物力。而运用了BIM的装配式建筑，可以很好地解决这个问题。项目包含的所有信息在参数化模型中完美地体现，并且参数化信息模型是随着项目建设随时更新的。因此在竣工交付阶段，施工单位只需将参数化模型数据库移交给业主，不仅高效便捷，而且该参数化模型数据库可以完成建筑全生命周期的管理[9]。
　　2.4 BIM技术在运营阶段的应用
　　在运营阶段，BIM技术仍然能发挥它的作用。它可以进行建筑设施管理，来确保建筑功能、性能满足正常使用的要求。主要工作内容包括：建筑设施设备的运营与维护、资产管理和物业管理，以及相关的公共服务等。具体应用包括：建筑系统分析、运营系统建设、建筑设备运行管理、灾害应急模拟、空间管理、资产管理等。
　　3 BIM技术在装配式建筑应用中面临的问题和对策建议
　　装配式建筑相比于传统建筑，具有低碳环保、绿色节能的特点。BIM技术与装配式建筑的组合也在近些年来受到越来越多的人的关注。BIM技术的优势数不胜数，可是纵观国内的工程项目，能够充分运用BIM技术进行管理的项目却寥寥无几。BIM技术在装配式建筑应用中主要还面临着如下几个问题。
　　3.1 BIM技术专业人才远远不足
　　虽然建筑行业一直在推广BIM技术，但是BIM技术专业人才相对匮乏，大多数都只是BIM技术的爱好者，只会简单的建模，并没有完全掌握BIM技术的高级应用。开设BIM技术课程的高校也相对较少，大多数人都是通过自学的方式来学习BIM技术。
　　3.2 BIM技术投入经费大，利益回报时间不确定性
　　将BIM技术运用到具体项目时，相比于传统项目，许多工作都需要前置，要考虑的因素远远大于传统项目。设计所花费的时间将成倍增长，工作量也是成倍增加。而且BIM技术需要的计算机配置高，前期投入比较大，获得成果也需要较长的时间。利益回报时间周期长，具有不可预见性。
　　3.3 BIM技术缺乏统一的国家和行业标准
　　欧美、日本等发达国家，装配式建筑已趋于成熟阶段，有统一的国家BIM技术应用标准。而我国正处于装配式建筑的起步阶段，BIM技术也缺乏统一的国家和行业标准，无规矩不成方圆，导致我国BIM技术大规模应用仍存阻碍。
　　针对BIM技术在装配式建筑应用中面临的问题，特提出如下建议：
　　首先，加快制订BIM的相关标准，加大推广扶持力度。正如某些省份出台支持装配式的相关文件，在一定程度上，确实能起到意想不到的效果。加大对BIM技术的推广与激励，也将带动该技术的快速发展。
　　其次，加速EPC总承包的模式管理，只有这样，才能将BIM技术在项目全生命周期管理中应用得淋漓尽致。才能体现BIM技术的最大效果。
　　最后，加大对BIM技术人才的培养力度。建议高校开设BIM技术的相关课程，开展BIM技术的相关竞赛，人才才是BIM技术不断向前发展的动力。
　　4 结语
　　通过对BIM在装配式建筑中的应用研究，我们可以得到：
　　（1）BIM技术可应用于装配式建筑全生命周期管理中。无论是设计阶段、构件生产阶段、施工阶段还是运营阶段，BIM 技术可有助于工作效率的提高。
　　（2）BIM技术由于专业人才缺乏，投入经费大，利益回报时间不确定性，缺乏统一的国家和行业标准等因素影响，其大规模应用面临阻碍。
　　（3）BIM技术虽然非常有利于项目的管理，但受某些内在因素和外在因素的影响，其应用受到了影响。但是通过一些措施，一段时间以后，BIM技术能得到大规模的应用。
　　参考文献
　　[1] 李金龙.BIM技术在装配式建筑设计中的研究与实践应用[J].建材与装饰，2018，（47）：86.
　　[2] 胡瑛，张玮.基于全生命周期的装配式建筑中BIM的应用策略[J].价值工程，2019，38（02）：12-14.
　　[3] 王淑嬙，周启慧，田东方.工程总承包背景下BIM技术在装配式建筑工程中的应用研究[J].工程管理学报，2017，31（06）：39-44.
　　[4] 林树枝，施有志.基于BIM技术的装配式建筑智慧建造[J].建筑结构，2018，48（23）：118-122.
　　[5] 刘加平，朱晓琳.建筑工业化时代的绿色建筑[J].江苏建筑，2018， （06）：1-3.
　　[6] 程素丽.BIM技术在装配式建筑结构施工中的应用研究[J].江西建材，2018，（13）：59，61.
　　[7] 胡珉，陆俊宇.基于RFID的预制混凝土构件生产智能管理系统设计与实现[J]. 土木建筑工程信息技术，2013，5（3）：54-60.
　　[8] 胡希冀.BIM应用于装配式的优势分析[J].居舍，2018，（34）：157.
　　[9] 肖保存.基于BIM技术的住宅工业化应用研究[D].青岛：青岛理工大学，2015.
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