顏轉(zhuǎn)娣

（福建林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建南平353000）

在我國國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的時(shí)代背景下，我國的環(huán)境問題也在日益加重。由于傳統(tǒng)的建筑行業(yè)對能源資源的浪費(fèi)較大、能源消耗和周邊環(huán)境的污染較為嚴(yán)重，傳統(tǒng)建筑行業(yè)引起社會的爭議。而裝配式建筑具有資源利用率高、環(huán)境污染少、工期短的優(yōu)點(diǎn)，且可以有效呈現(xiàn)出系統(tǒng)化設(shè)計(jì)、工廠化預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)與構(gòu)件安裝的專業(yè)化等構(gòu)建模式，使之受到當(dāng)今社會的廣泛青睞。尤其在建筑信息模型技術(shù)高速發(fā)展的現(xiàn)階段，BIM技術(shù)可以有效提升裝配式建筑在施工、設(shè)計(jì)與生產(chǎn)等環(huán)節(jié)的工作效率，為我國建筑業(yè)的綠色環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展提供了強(qiáng)有力的保障。

1 裝配式建筑和BIM技術(shù)簡述

1.1 裝配式建筑的定義、類型及特點(diǎn)

裝配式建筑是指在建筑施工現(xiàn)場通過利用相關(guān)的連接方式，將預(yù)制的構(gòu)件裝配而成的一種建筑結(jié)構(gòu)，裝配式建筑主要包含以下四種類型。

1.1.1 板材建筑

板材建筑是一種由建筑所預(yù)制的較為大型的內(nèi)外墻板、屋面板與樓板等組合板材裝配而成的一種全裝配式建筑的主要建筑類型。板材建筑具有勞動生產(chǎn)效率高、建筑使用面積大、機(jī)構(gòu)重量輕且兼具良好的防震功能等特點(diǎn)。板材建筑對建筑的布局與造型具有較多的限制，由于其采用小開間橫向承重的方式，會對建筑內(nèi)部分隔具有較多的限制，因此，缺少了一定的靈活；同時(shí)，因其整個結(jié)構(gòu)是利用焊接、螺栓等其他方式把成品板材連接成一個整體，針對外墻，需要解決防水問題。

1.1.2 砌塊建筑

砌塊建筑是以預(yù)制塊狀的材料砌成墻體為自身主要的裝配形式而建成的一種裝配式建筑類型。這種裝配式建筑類型通常被應(yīng)用于3～5層的低層建筑之中。砌塊建筑中的砌塊主要分小型、中型與大型等幾個型號。小型砌塊雖然其工業(yè)化程度較低，但由于具有方便靈活的特點(diǎn)，在建筑工程中應(yīng)用較為廣泛；中型砌塊可以利用小型機(jī)械進(jìn)行吊裝，因此，可以節(jié)約一定的勞動力；而大型砌塊在建筑施工中多被預(yù)制大型板材所代替。

1.1.3 盒式建筑

盒式建筑類型的主要特點(diǎn)為建筑現(xiàn)場安裝塊、工業(yè)化程度高。通常在預(yù)制工廠制作好盒式建筑內(nèi)部的設(shè)備、內(nèi)部裝修和結(jié)構(gòu)部分，甚至地毯與家具都可以裝配齊全，將各部位盒式建筑構(gòu)建安裝完成并連接好電路及水路后即可交付使用。但是，由于盒式建筑的吊裝與運(yùn)輸較為不便，且其整個項(xiàng)目的投資造價(jià)較高，也制約了這一類型建筑的發(fā)展。

1.1.4 骨架板材建筑

骨架板材建筑主要是由工廠制作的板面與構(gòu)件受力骨骼組合而成。這一建筑結(jié)構(gòu)主要有兩種承重方式，一是由骨骼柱與樓板所組成的板柱式結(jié)構(gòu)承重形式；二是由梁、柱組合而成框架承重，再結(jié)合非承重填充墻與樓板共同組成的類似框架承重形式。骨架板材建筑具有內(nèi)部分隔靈活、建筑承重輕和建筑結(jié)構(gòu)合理的特點(diǎn)，其構(gòu)件節(jié)點(diǎn)之間常見的連接方法有榫接法、留筋現(xiàn)澆成整體的疊合法等，其外墻防滲漏問題較少。

1.2 BIM技術(shù)

BIM是根據(jù)工程具體項(xiàng)目的大量圖紙及現(xiàn)場實(shí)際信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，來建立模擬建筑模型，通過數(shù)字信息仿真模擬工程建筑物的詳細(xì)信息。它不僅是一個建模工具，更是作為信息系統(tǒng)服務(wù)于項(xiàng)目全生命周期的各個階段（圖1）。

圖1 BIM生命周期階段圖

由于BIM技術(shù)具有模擬、協(xié)調(diào)、優(yōu)化的特性，以及可視、可出圖的特點(diǎn)，將信息化模型技術(shù)有效地應(yīng)用到當(dāng)前具體工程施工過程中，就可以直觀展現(xiàn)出建筑工程中所有信息化特征，簡單來講就是將三維可視化技術(shù)按照技術(shù)操作要求，將其融入到綠色環(huán)保的裝配建筑施工環(huán)節(jié)當(dāng)中，從而幫助相關(guān)工程施工人員建立與之相應(yīng)的建筑工程施工模型。據(jù)相關(guān)研究，這一技術(shù)應(yīng)用在綠色環(huán)保的裝配建筑施工中，可為相關(guān)建筑施工單位提供與之相關(guān)的具體建筑信息，有效提升建筑工程信息應(yīng)用的效果，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮重要作用。

1.3 信息化模型技術(shù)在施工應(yīng)用中的優(yōu)勢

在綠色環(huán)保的裝配建筑施工中合理應(yīng)用BIM技術(shù)，與傳統(tǒng)建筑建造相比，具有突出的優(yōu)勢。從建筑材料構(gòu)建層面來看，裝配式建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)建在施工過程中具有極強(qiáng)的整體性，具有無噪音、綠色節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，且這一構(gòu)建方式始終堅(jiān)持了可持續(xù)發(fā)展的行業(yè)發(fā)展理念；從建筑施工質(zhì)量層面來看，這一建筑所采用的材料構(gòu)建比傳統(tǒng)建筑材料構(gòu)建要好，且這一建筑的施工效率要比以往更快。所以，同傳統(tǒng)建筑施工質(zhì)量相比，綠色環(huán)保的裝配建筑施工質(zhì)量遠(yuǎn)高于前者的施工質(zhì)量；從建筑施工進(jìn)度層面來看，BIM技術(shù)在綠色環(huán)保的裝配建筑結(jié)構(gòu)施工應(yīng)用中，表現(xiàn)出了效率質(zhì)量更高、標(biāo)準(zhǔn)化程度更強(qiáng)、程序化更為突出的特點(diǎn)，可以有效地加快綠色環(huán)保裝配建筑結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度。通過BIM技術(shù)在綠色環(huán)保裝配建筑中的科學(xué)應(yīng)用，可以根據(jù)建筑施工中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對整體工程項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整。

2 綠色環(huán)保的裝配建筑施工中信息化模型技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 構(gòu)件設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)采集

要將BIM技術(shù)有效地應(yīng)用到裝配式建筑結(jié)構(gòu)的施工中，就要對建筑工程施工的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。首先，要合理應(yīng)用全站儀等建筑設(shè)備，對工程的施工現(xiàn)場開展測量工作，要根據(jù)施工當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)結(jié)構(gòu)與施工建筑的施工圖紙對地基結(jié)構(gòu)開展有效分析，這是為有效應(yīng)用BIM技術(shù)提供必要的數(shù)據(jù)依據(jù)。其次，要應(yīng)用遙感技術(shù)或衛(wèi)星成像技術(shù)，對建筑工程施工地區(qū)的生態(tài)環(huán)境、建筑物密度、實(shí)際交通環(huán)境等相關(guān)數(shù)據(jù)開展有效統(tǒng)計(jì)，讓相關(guān)工作人員依據(jù)所獲得的周邊基本環(huán)境數(shù)據(jù)，合理地開展建筑施工規(guī)劃與設(shè)計(jì)。最后，應(yīng)用3D成像技術(shù)，將工程相關(guān)的人力資源與施工設(shè)備設(shè)置成為同比例模型。并且，要保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，讓相關(guān)設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)這一數(shù)據(jù)制作一份包含工程地下結(jié)構(gòu)、施工現(xiàn)場與周邊環(huán)境的立體模型，從而對裝配式建筑施工的構(gòu)建設(shè)計(jì)與施工流程進(jìn)行合理的測算。

2.2 預(yù)算分析與施工規(guī)劃

在裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工過程中，所涉及到的變量較多，因此，工程的預(yù)算也較難準(zhǔn)確設(shè)定。而BIM技術(shù)可以幫助還原施工現(xiàn)場，通過對數(shù)據(jù)的分析，多人協(xié)同合作完成模型的建立，再根據(jù)相應(yīng)的計(jì)算規(guī)則對各個構(gòu)件之間進(jìn)行扣減計(jì)算，從而得出準(zhǔn)確的預(yù)算數(shù)據(jù)。如通過錄入相關(guān)的交通數(shù)據(jù)，得出施工期間的具體交通狀況，進(jìn)而讓建筑構(gòu)建列出建筑所需材料運(yùn)送狀況可以在系統(tǒng)操作界面上得以顯現(xiàn)。同時(shí)，相關(guān)工作人員也可以在這一模型中輸入施工地區(qū)的氣候特征與天氣狀況，可以科學(xué)地測算出工程施工現(xiàn)場的濕度、溫度等環(huán)境狀況，并根據(jù)環(huán)境狀況開展工程施工。在這一過程中，人員調(diào)配、機(jī)械操控、物料擺放等內(nèi)容都得到真實(shí)的體現(xiàn)，相關(guān)施工人員可以根據(jù)這一數(shù)據(jù)，有效提升建筑工程預(yù)算的準(zhǔn)確性，對裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工流程開展更為合理的規(guī)劃。

2.3 吊裝模擬與施工控制

建筑工程的相關(guān)工作人員可以通過應(yīng)用BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對建筑施工方案的進(jìn)一步優(yōu)化。裝配式建筑構(gòu)件大部分是由生產(chǎn)車間加工完成，然后把房屋的各個構(gòu)件運(yùn)送到工地進(jìn)行裝配，在裝配過程中常常運(yùn)用吊裝施工。如在開展工程吊裝施工之前，相關(guān)人員就可以把工程的相關(guān)參數(shù)與機(jī)械相關(guān)數(shù)據(jù)錄入到建筑立體模型當(dāng)中，實(shí)時(shí)反應(yīng)出工程的施工進(jìn)度，并在靜態(tài)模型場景中，添加實(shí)驗(yàn)不同的吊裝程序，從中選取最佳的施工方案。并且，相關(guān)工作人員也可利用這一分析結(jié)構(gòu)，對施工現(xiàn)場進(jìn)度進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬，合理調(diào)配工程人員和施工設(shè)備，進(jìn)一步明確工程現(xiàn)場的人員分工與具體位置。相關(guān)人員也要將這一系統(tǒng)界面中顯現(xiàn)出的相關(guān)變化制成視頻，方便施工人員比照視頻，對建筑施工中可能出現(xiàn)的情況與問題進(jìn)行分析，提前科學(xué)地制定施工進(jìn)度計(jì)劃、各專業(yè)的施工順序及各部門的協(xié)調(diào)。

2.4 碰撞檢測與協(xié)同分析

傳統(tǒng)的碰撞檢查是在施工前，將各專業(yè)專家和圖紙?jiān)O(shè)計(jì)者召集起來開專門的協(xié)調(diào)會議，大家一起審閱圖紙，對復(fù)雜的結(jié)構(gòu)區(qū)域進(jìn)行討論分析，找出問題（圖2）。BIM技術(shù)應(yīng)用可以通過工程的數(shù)字化建筑模型對建筑物的模擬進(jìn)行抗震、抗風(fēng)實(shí)驗(yàn)，從而有效地檢測出開展施工的建筑工程質(zhì)量。以往的建筑工程檢測方式（圖3），先要制作出抗震與抗風(fēng)模型，然后要通過物理實(shí)驗(yàn)，將從實(shí)驗(yàn)中獲得的檢測參數(shù)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為工程的相關(guān)的數(shù)據(jù)，相關(guān)工作人員在通過工程具體的分析公式，了解到工程的實(shí)際設(shè)計(jì)質(zhì)量。

圖2 傳統(tǒng)碰撞檢查

圖3 BIM技術(shù)碰撞檢查

裝配式建筑構(gòu)件與構(gòu)件之間連接方式常采用焊接連接、榫接等，這對構(gòu)件中的預(yù)埋件位置、質(zhì)量提出了很高的要求。同時(shí)，安裝工程是裝配式建筑中一個重要組成部分，構(gòu)件中的水管、電管、電話系統(tǒng)等安裝位置、材料等均占有很重要的位置，其位置的準(zhǔn)確性將影響整個建筑的質(zhì)量及進(jìn)度。而BIM技術(shù)可以通過建筑的相關(guān)檢測程序，實(shí)現(xiàn)對各種工程實(shí)驗(yàn)場景的構(gòu)建，也可以模擬工程建筑的構(gòu)建組裝，讓工程的實(shí)際場景得以直觀的呈現(xiàn)，進(jìn)而讓設(shè)計(jì)中存在的問題可以直觀地體現(xiàn)出來，實(shí)現(xiàn)對建筑施工設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，減少設(shè)計(jì)變更，提高施工現(xiàn)場的生產(chǎn)效率。

2.5 現(xiàn)場管理與數(shù)據(jù)應(yīng)用

由于傳統(tǒng)施工管理的優(yōu)化及相應(yīng)調(diào)整缺乏可視性和協(xié)同性，導(dǎo)致施工管理受到負(fù)面影響。故通過運(yùn)用BIM技術(shù)，進(jìn)行施工管理的5D模擬，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)施工期間可能存在的問題，及時(shí)調(diào)整并制定應(yīng)對措施，從而保證工程順利進(jìn)行（圖4、圖 5）。

圖4 傳統(tǒng)施工管理

圖5 BIM施工管理

利用移動終端（智能手機(jī)、平板電腦）采集現(xiàn)場裝配式構(gòu)件、構(gòu)件與構(gòu)件間的連接方式等數(shù)據(jù)，建立具體工程質(zhì)量、安全問題的大數(shù)據(jù)庫，與信息化模型進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對比，以便施工全過程質(zhì)量問題或簽證變更等數(shù)據(jù)分析。如施工中，要對預(yù)制板內(nèi)的鋼筋或型鋼規(guī)格型號進(jìn)行核驗(yàn)，可利用BIM模型進(jìn)行；也可在工程竣工后，移交業(yè)主或物業(yè)管理，再管理的過程可能碰到很多的問題都被隱蔽了（管線的查詢、水管的滲漏等），均可結(jié)合BIM技術(shù)來完成維修維保。體現(xiàn)了BIM技術(shù)具有可視化、定位模型、信息共享、協(xié)同共享等特點(diǎn)。

3 在綠色環(huán)保的裝配建筑施工中運(yùn)用信息模型技術(shù)的條件

裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工整合從前期招投標(biāo)及圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、預(yù)制工廠制造、工地安裝調(diào)試等各個環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)建筑構(gòu)建的綠色節(jié)能、環(huán)保。在綠色環(huán)保的裝配建筑施工中運(yùn)用BIM技術(shù)可以充分發(fā)揮它們各自的優(yōu)點(diǎn)，但是，目前要在我國建筑業(yè)推廣還需要具備一些條件。

3.1 具備BIM技術(shù)的施工管理技術(shù)人員

由于BIM技術(shù)相對較新，開發(fā)公司較多，哪個公司的軟件比較適用于本項(xiàng)目，都是一個新問題。目前，既懂施工管理技術(shù)又熟悉BIM技術(shù)的復(fù)合型人才非常少。

3.2 裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工相關(guān)配套的業(yè)務(wù)

綠色環(huán)保的裝配建筑施工需要整合從研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、現(xiàn)場裝配等各個業(yè)務(wù)領(lǐng)域，各個業(yè)務(wù)領(lǐng)域的發(fā)展水平直接影響了綠色環(huán)保的裝配建筑施工的實(shí)施。

3.3 電腦與軟件的配置

BIM要求的電腦配置較高，同時(shí)，專業(yè)的BIM軟件成本較高，需要施工單位在前期投入比較高的成本。

4 總結(jié)

通過本文的研究可以得出，通過BIM技術(shù)在綠色環(huán)保的裝配建筑施工中的有效應(yīng)用，不但推進(jìn)了建筑行業(yè)的發(fā)展，極大地提升了建筑的施工效率，還有效提升了工程對建筑相關(guān)資源的利用效率，更易于推進(jìn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。