毛文波

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展，建筑工業(yè)化和建筑信息化將成為我國(guó)未來建筑行業(yè)發(fā)展的主流。BIM為Building Information Modeling，即建筑信息模型。BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，BIM是對(duì)工程項(xiàng)目設(shè)施實(shí)體與功能特性的數(shù)字化表達(dá)。本文通過分析BIM技術(shù)概念和特征、裝配式建筑的現(xiàn)狀及存在的問題，認(rèn)為BIM技術(shù)基本能有效地解決現(xiàn)有裝配式建筑項(xiàng)目中存在的主要問題。因此，在裝配式建筑工程中，運(yùn)用BIM技術(shù)是可行的，也是必要的，這將有利于減少工期、節(jié)約成本、提出效率，并能真正達(dá)到建筑行業(yè)工業(yè)化和信息化的目的。

Abstract： With the development of China's economy and society， the industrialization and informatization of building will become the mainstream of the the construction industry development in China. BIM is Building Information Modeling. BIM is based on the 3D digital technology， and integrates the engineering data model of all kinds of relevant information of the construction project. BIM is the digital expression of the entity and function characteristics of the project facilities. Based on the analysis of the concept and characteristics of BIM technology， the present situation and existing problems of the assembly building， the author thinks that the BIM technology can effectively solve the main problems of the existing assembly construction projects.

關(guān)鍵詞：BIM；裝配式建筑；可行性；信息化；工業(yè)化

Key words： BIM；assembly building；feasibility；informatization；industrialization

中圖分類號(hào)：TU17 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）17-0240-03

1 BIM技術(shù)的概況

1.1 概念

BIM（Building Information Modeling）是指建筑信息模型。BIM是用數(shù)字化的方式表達(dá)出了工程項(xiàng)目設(shè)施實(shí)體與功能特性，它以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型。信息模型應(yīng)能夠被建設(shè)項(xiàng)目各參與方普遍使用，它應(yīng)該能夠完整地描述工程對(duì)象，將建筑項(xiàng)目生命期不同階段的數(shù)據(jù)、過程和資源都囊括在內(nèi)。BIM支持建設(shè)項(xiàng)目生命周期中動(dòng)態(tài)的工程信息創(chuàng)建、管理和共享，這是因?yàn)槠渚哂袉我还こ虜?shù)據(jù)源，能夠解決分布式、異構(gòu)工程數(shù)據(jù)之間的一致性和全局共享問題。同時(shí)建筑信息模型也是一種應(yīng)用于設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)字化方法，該方法支持建筑工程的集成管理環(huán)境，不僅能夠大大降低建筑工程的風(fēng)險(xiǎn)，還能夠有效提高效率。

1.2 BIM的特征

①模型信息的完備性：不僅包括對(duì)工程對(duì)象進(jìn)行3D幾何信息和拓?fù)潢P(guān)系的描述，也包括完整的工程信息描述，如對(duì)象之間的工程邏輯關(guān)系；材料耐久性能工、程安全性能等維護(hù)信息；工程性能、建筑材料、結(jié)構(gòu)類型、對(duì)象名稱等設(shè)計(jì)信息。

②模型信息的關(guān)聯(lián)性：信息模型中的對(duì)象都是相互關(guān)聯(lián)且能夠識(shí)別的，便于系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)和分析模型中的信息，同時(shí)生成相應(yīng)的文檔和圖形。如此一旦模型中的某個(gè)對(duì)象出現(xiàn)變化，那么與之關(guān)聯(lián)的其它對(duì)象就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，從而保持模型的完整性。

③模型信息的一致性：模型信息在建筑壽命期的不同階段是一致的，無需重復(fù)輸入同一信息，并且信息模型可以自動(dòng)演化，有效避免了信息不一致問題的出現(xiàn)，不同階段的模型對(duì)象無需重新創(chuàng)建，只需簡(jiǎn)單地進(jìn)行修改和擴(kuò)展即可。

2 裝配式建筑是未來建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)

2.1 裝配式建筑簡(jiǎn)介

建造房屋的方式隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)發(fā)生了變化，過去是一套一套地建，費(fèi)時(shí)耗力，現(xiàn)在只需將預(yù)制好的房屋構(gòu)件，運(yùn)輸?shù)绞┕?chǎng)地經(jīng)裝配、連接或結(jié)合就完成了，實(shí)現(xiàn)了成批成套地制造。它的主要工藝流程為設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝和裝飾。

早在20世紀(jì)初人們就對(duì)裝配式建筑產(chǎn)生了興趣，得以真正實(shí)現(xiàn)是在六十年代。最先嘗試的國(guó)家是英、法、蘇聯(lián)等國(guó)，實(shí)踐發(fā)現(xiàn)該方法不僅生產(chǎn)成本低，而且建造速度快，后來其他國(guó)家開始紛紛效仿。

裝配式建筑在初期外形比較千篇一律、呆板，之后人們?yōu)榱耸蛊錁邮截S富起來，對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，增加了其靈活性和多樣性。美國(guó)有一種比較先進(jìn)的裝配式建筑，是活動(dòng)住宅，它的每個(gè)住宅單元就像是一輛大型的拖車，只要利用一種特殊的汽車將其運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，然后再由起重機(jī)吊裝到地板墊塊上，之后再連接預(yù)埋好的水道、電源、電話系統(tǒng)，即可使用。該活動(dòng)住宅既可以獨(dú)成一個(gè)單元，也能互相連接起來，能夠滿足人們?nèi)粘Ｉ畹乃泄δ?，設(shè)施齊全。

2.2 國(guó)家相關(guān)政策

①習(xí)近平總書記在2016中央城市會(huì)議的講話，提出要提高新型城鎮(zhèn)化水平，發(fā)展建筑工化。②李克強(qiáng)總理在2016年兩會(huì)上提出大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)與裝配式建筑，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)。另外，2016年9月14日，在他主持召開國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議，部署加快推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+政務(wù)服務(wù)”，以深化政府自身改革更大程度利企便民；決定大力發(fā)展裝配式建筑，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)。③2016年，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》（以下簡(jiǎn)稱《指導(dǎo)意見》），確立了健全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、創(chuàng)新裝配式建筑設(shè)計(jì)和優(yōu)化部品部件生產(chǎn)等八項(xiàng)主要任務(wù)。

2.3 國(guó)內(nèi)外裝配式建筑行業(yè)的現(xiàn)狀

裝配式建筑在美國(guó)、日本和一些歐洲國(guó)家發(fā)展較為領(lǐng)先。從20世紀(jì)初，美國(guó)和加拿大等一些北美國(guó)家就開始研究和應(yīng)用裝配式建筑了，并出臺(tái)了許多關(guān)于裝配式建筑的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步促進(jìn)了裝配式建筑的發(fā)展，應(yīng)用更為普遍。目前國(guó)內(nèi)外裝配式裝配式建筑行業(yè)的現(xiàn)狀如表1。

2.4 裝配式建筑相對(duì)于傳統(tǒng)建筑的優(yōu)勢(shì)

①裝配式建筑所采用的結(jié)構(gòu)材料主要為鋼材料，鋼材料都是可以循環(huán)使用的，這個(gè)符合國(guó)家的環(huán)保政策。

②裝配式建筑產(chǎn)業(yè)化程度高。裝配式建筑主要構(gòu)件都是在工廠內(nèi)預(yù)先制作好的，經(jīng)過運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)后組裝而成的，因此，產(chǎn)業(yè)化程度高。

③裝配式建筑具有建設(shè)周期短、施工速度快、冬季可施工等特點(diǎn)。裝配式建筑主要構(gòu)件都是在工廠內(nèi)預(yù)先制作好的，然后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)后組裝而成的。它的施工可以與其他專業(yè)的施工同時(shí)進(jìn)行，避免了混凝土澆灌、混凝土養(yǎng)護(hù)等工序以及雨雪等惡劣天氣的影響。同時(shí)，裝配式建筑的設(shè)計(jì)和施工周期短，標(biāo)準(zhǔn)融會(huì)貫化構(gòu)件設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)周期較傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)周期節(jié)省40%的時(shí)間，施工周期較同類鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)筑減少50%以上。

④裝配式建筑具有輕質(zhì)、高強(qiáng)的特點(diǎn)。由于裝配式建筑采用的預(yù)制構(gòu)件為輕質(zhì)新型材料，整個(gè)建筑相對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑總質(zhì)量小，構(gòu)件及連接延性好，有利于抗震。

⑤裝配式建筑空間設(shè)計(jì)自由度大，分隔靈活。目前，我國(guó)傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)常常具有開間小、承重墻多的弊端，就是造成了房間內(nèi)部的空間無法靈活分隔的缺點(diǎn)。而裝配式建筑就克服了這些缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)居民的需要，利用輕質(zhì)的隔墻進(jìn)行靈活地劃分空間，方便居民生活。

2.5 裝配式建筑給建筑行業(yè)帶來的機(jī)遇

2.5.1 建筑業(yè)的工人數(shù)量將大大減少

隨著裝配式建筑的發(fā)展，縮短了建造周期，減少了對(duì)手工勞動(dòng)和勞動(dòng)技能的依賴，今后建筑業(yè)將不再時(shí)興“人海戰(zhàn)術(shù)”，而建筑業(yè)中的新型人才薪資待遇將大大提升。

2.5.2 建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化示范基地將成為區(qū)域重頭戲

發(fā)展裝配式建筑，應(yīng)發(fā)展現(xiàn)代化示范基地，集成應(yīng)用、設(shè)計(jì)、研發(fā)、部品生產(chǎn)等完備功能，以保障性住房等政府投資項(xiàng)目和綠色建筑示范項(xiàng)目為切入點(diǎn)，全面開展建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化試點(diǎn)示范建設(shè)。

2.5.3 建筑信息化工業(yè)化人才需求劇增

隨著裝配式建筑發(fā)展的推進(jìn)，行業(yè)將需要大量的建筑信息化工業(yè)化人才。

3 BIM技術(shù)運(yùn)用于裝配式建筑的必要性和可行性

3.1 裝配式建筑發(fā)展的阻礙因素

裝配式建筑是未來建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，這也符合我國(guó)的國(guó)策。未來將會(huì)在越來越多的裝配式建筑出現(xiàn)，主要集中于住宅、公共建筑、商業(yè)大廈、工廠廠房等。裝配式建筑生產(chǎn)周期短，結(jié)構(gòu)性能強(qiáng)，還可以取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，對(duì)建筑的空間和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求越來越高，因些，對(duì)裝配式建筑的預(yù)制件設(shè)計(jì)、工廠產(chǎn)業(yè)化制造、現(xiàn)場(chǎng)安裝、施工管理也提出了更高的要求。

目前企業(yè)運(yùn)用現(xiàn)有的AutoCAD、天正等常用的信息化技術(shù)雖然提高了深化設(shè)計(jì)的工作效率，但在裝配式建筑的預(yù)構(gòu)件的設(shè)計(jì)、工廠制造、現(xiàn)場(chǎng)施工安裝等工作的管理仍然存在許多的問題。

①裝配式建筑的預(yù)構(gòu)件及連接復(fù)雜，深化設(shè)計(jì)出現(xiàn)的誤差大。

裝配式建筑的深化設(shè)計(jì)是指依據(jù)建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工圖繪制用于加工和安裝施工的圖紙資料，保證業(yè)主方、承包方、設(shè)計(jì)方以及分包商的設(shè)計(jì)思想的一致性，使得結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制造變得簡(jiǎn)易和具操作性。設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡量直觀簡(jiǎn)潔地在紙上表達(dá)每個(gè)預(yù)制構(gòu)件的詳細(xì)信息，包括材質(zhì)、重量、數(shù)量、截面、形狀、相對(duì)位置、開孔位置以及焊縫位置等。

目前使用AutoCAD、天正等常用軟件無法滿足上述要求，必須借助于更為先進(jìn)的信息化軟件。但在深化設(shè)計(jì)的過程中設(shè)計(jì)人員需要核對(duì)大量的信息，再加上裝配式建筑的預(yù)構(gòu)件及連接復(fù)雜，在此過程中難免出現(xiàn)誤差問題。

②裝配式建筑工程的生命周期較短，利用傳統(tǒng)手段會(huì)造成信息傳遞不及時(shí)。

裝配式建筑工程的生命周期較短，一些工期較緊的項(xiàng)目完成的時(shí)間可能只有幾個(gè)月時(shí)間，從設(shè)計(jì)人員的深化設(shè)計(jì)、預(yù)構(gòu)件的制造、包裝運(yùn)輸，到安裝都不能出現(xiàn)停工等延誤工期的情況。因此，裝配式建筑工程工期和成本的控制與工程信息的傳遞有著密切的關(guān)系，并且需要做到準(zhǔn)確、及時(shí)?，F(xiàn)階段我們傳統(tǒng)的信息傳遞方式還是利用二維圖紙等文本資料，例如，深化設(shè)計(jì)的主要利用結(jié)構(gòu)施工圖，工程技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)交底時(shí)主要利用加工圖紙，這使得這些設(shè)計(jì)人員和工人對(duì)裝配式建筑工程僅停留在感官認(rèn)識(shí)上，具體操作時(shí)還需要發(fā)揮各自的想象力，同時(shí)也得花大量的時(shí)間才能完成工作任務(wù)。另外，工程項(xiàng)目管理人員對(duì)建筑材料、質(zhì)量、形狀、等的管理主要依賴于設(shè)計(jì)階段的圖紙和報(bào)表，這些資料沒有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，造成施工企業(yè)不能及時(shí)地進(jìn)行材料購置，影響了施工的成本和時(shí)度。并且，當(dāng)裝配式建筑工程遇到設(shè)計(jì)變更時(shí)，需要重新進(jìn)行深化設(shè)計(jì)和制造，工作量會(huì)大大增加。所以，利用現(xiàn)有的信息傳遞手段是無法達(dá)到裝配式建筑工程要求的。

③裝配式建筑的工程構(gòu)件類型多、數(shù)量大，現(xiàn)場(chǎng)安裝誤差小，對(duì)工程項(xiàng)目管理提出了更高的要求。

項(xiàng)目施工方根據(jù)工期計(jì)劃完成裝配式建筑預(yù)構(gòu)件的制造并運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。首先，為了減少建筑預(yù)構(gòu)件的運(yùn)輸成本，其預(yù)構(gòu)件的單次運(yùn)輸數(shù)量都比較大，如果施工現(xiàn)場(chǎng)采用人工的方式采集數(shù)據(jù)，效率低，出錯(cuò)率高，就會(huì)影響工程的正常施工。另外，工程的高質(zhì)量完成與諸多因素都存在關(guān)系，包括項(xiàng)目的資源管理、技術(shù)管理、成本管理等，除此之外還有施工環(huán)境、氣候條件等因素影響。并且這種因素還存在較大的不確定性，隨著這些因素的變化，施工勢(shì)必會(huì)相應(yīng)地受到影響。

3.2 BIM技術(shù)運(yùn)用于裝配式建筑是必要的

從現(xiàn)階段的裝配式建筑所面臨的種種問題可以看出，目前我們建筑行業(yè)常用的技術(shù)手段是不能滿足裝配式建筑工程要求的，因此，我們急需采用更高端的技術(shù)來滿足裝配式建筑工程的需要。基于現(xiàn)有BIM技術(shù)的功能及優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)使其成為建筑業(yè)最關(guān)注的技術(shù)和概念之一，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)國(guó)家要求的建筑業(yè)信息化的重要保障。

首先，現(xiàn)階段一些企業(yè)正嘗試應(yīng)用BIM，努力發(fā)掘BIM的價(jià)值。但由于技術(shù)人員缺乏等問題，建立BIM模型后還需要導(dǎo)出平面圖紙供實(shí)際工程項(xiàng)目的管理人員和技術(shù)人員使用。這種做法是有悖于BIM的理念的，也沒有真正起到完善管理、提高效率、增加效益的作用。目前，就裝配式建筑工程的深化設(shè)計(jì)、加工制造、安裝、項(xiàng)目管理等關(guān)鍵步驟的實(shí)施，BIM軟件的功能還是比較成熟，完全可以利用BIM進(jìn)行工程項(xiàng)目全生命周期的管理。

其次，從前面的分析可以看出，裝配式建筑工程中各項(xiàng)信息的傳遞效率也是阻礙其發(fā)展的一個(gè)重要因素?，F(xiàn)有的BIM技術(shù)，不僅可以將建筑的外觀、結(jié)構(gòu)以及節(jié)點(diǎn)用三維的方式進(jìn)行呈現(xiàn)，同時(shí)還能進(jìn)行預(yù)構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)，并且可以根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃，及時(shí)進(jìn)行建筑材料，包括預(yù)構(gòu)件的數(shù)量和體積的計(jì)算，這樣有助于解決制造、運(yùn)輸、安裝及現(xiàn)場(chǎng)管理的問題，從而達(dá)到提高效率和節(jié)約成本的目的。

最后，BIM技術(shù)還可以對(duì)建筑模型進(jìn)行碰撞檢測(cè)。碰撞檢測(cè)是建筑工程中一項(xiàng)常見也是非常重要的環(huán)節(jié)，通過碰撞檢查功能，找出設(shè)計(jì)與施工流程中的空間碰撞。通過BIM軟件的碰撞檢查功能，對(duì)碰撞點(diǎn)進(jìn)行分析排除合理碰撞后，針對(duì)碰撞點(diǎn)進(jìn)行討論，使工程項(xiàng)目在施工前預(yù)先解決相關(guān)問題，避免出現(xiàn)設(shè)計(jì)變更與工時(shí)浪費(fèi)。

因此，從上述分析可以看出，BIM技術(shù)運(yùn)用于裝配式建筑工程中是必要的，也是可行的。雖然現(xiàn)有的BIM技術(shù)已能運(yùn)用于整個(gè)項(xiàng)目的全生命周期，但目前我國(guó)建筑信息化與國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定的差距，如BIM技術(shù)的人員還相對(duì)缺乏，運(yùn)行BIM技術(shù)的設(shè)備還比較落后等，這些都是影響裝配式建筑發(fā)展的重要因素。隨著技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，在國(guó)家政策的支持下，建筑工業(yè)化和信息化將是未來建筑行業(yè)發(fā)展的重頭戲。

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