龍文波 馮超 李常興 劉風(fēng)

【摘 要】為了實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展，響應(yīng)國(guó)家關(guān)于“節(jié)能”“環(huán)?！薄翱沙掷m(xù)發(fā)展”的號(hào)召，廣西積極推進(jìn)BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用。文章通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目案例，總結(jié)BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)、安裝等全過(guò)程的應(yīng)用成果，說(shuō)明現(xiàn)階段BIM技術(shù)應(yīng)用于廣西裝配式建筑項(xiàng)目中存在的主要問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】BIM;裝配式建筑;存在問(wèn)題

【中圖分類號(hào)】TU741 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2021）12-0070-03

0 引言

裝配式建筑具有標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理、智能化應(yīng)用六大特征[1]。BIM是基于模型的信息化管理。將BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑，使建筑信息化與建筑工業(yè)化有機(jī)融合，有助于對(duì)裝配式建筑的各個(gè)過(guò)程進(jìn)行全壽命周期的信息集成和項(xiàng)目管理，為建筑、結(jié)構(gòu)、電氣、給排水、暖通等不同專業(yè)搭建協(xié)同平臺(tái)，便于設(shè)計(jì)變更與信息交互[2]。廣西在大力推廣裝配式建筑的同時(shí)，也在加大力度推廣BIM技術(shù)。本文以廣西某教學(xué)樓和學(xué)生宿舍樓工程為例，通過(guò)總結(jié)BIM技術(shù)在實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用成果，提出現(xiàn)階段BIM應(yīng)用于廣西裝配式建筑項(xiàng)目中存在的實(shí)際問(wèn)題。

1 項(xiàng)目概況

廣西某教學(xué)樓和學(xué)生宿舍樓工程，項(xiàng)目總建筑面積為48 536.87m2，效果圖如圖1所示。工程包含一棟宿舍樓、一棟教學(xué)樓，項(xiàng)目概況見(jiàn)表1。兩棟建筑均采用鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)，項(xiàng)目裝配率為75.5%，達(dá)到國(guó)家工業(yè)化建筑AA級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。裝配式建筑實(shí)施項(xiàng)見(jiàn)表2。

項(xiàng)目采用EPC工程總承包聯(lián)合體的模式進(jìn)行建設(shè)，由設(shè)計(jì)單位牽頭施工單位聯(lián)合承建。其中，設(shè)計(jì)單位負(fù)責(zé)項(xiàng)目的報(bào)建、勘察、設(shè)計(jì)及項(xiàng)目全過(guò)程管理工作，施工單位負(fù)責(zé)項(xiàng)目的施工工作。在EPC工程總承包管理模式中，設(shè)計(jì)單位作為項(xiàng)目主導(dǎo)方，可以發(fā)揮BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)運(yùn)用中的優(yōu)勢(shì)，有利于實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)的全過(guò)程應(yīng)用。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用成效

2.1 方案設(shè)計(jì)

利用BIM技術(shù)，可以直觀地反映整個(gè)建筑的施工過(guò)程，便于建設(shè)單位對(duì)方案的優(yōu)化選定。同時(shí)，將BIM技術(shù)應(yīng)用于總平面布置和單體報(bào)建，壓縮報(bào)建時(shí)間5 d。

2.2 流程管控

根據(jù)項(xiàng)目裝配式構(gòu)件特點(diǎn)制定相應(yīng)的BIM應(yīng)用管理流程?；谑┕D設(shè)計(jì)模型創(chuàng)建深化設(shè)計(jì)模型，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)、構(gòu)件拆分、預(yù)留孔洞和預(yù)埋件等設(shè)計(jì)，生成深化設(shè)計(jì)圖紙，統(tǒng)計(jì)工程量，指導(dǎo)預(yù)制構(gòu)件加工，制作施工安裝文件。這樣能有效避免預(yù)制錯(cuò)誤、提高預(yù)制效率。

2.3 土方開(kāi)挖

利用BIM軟件模擬復(fù)雜的基坑、集水井、電梯井的挖土過(guò)程，可解決傳統(tǒng)方式下土方開(kāi)挖時(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)管理人員憑過(guò)往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行土方放坡帶來(lái)的安全事故隱患及開(kāi)挖的基坑形狀難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的難題。

項(xiàng)目二期場(chǎng)地建設(shè)規(guī)劃時(shí)，計(jì)劃在地塊中部建造水池景觀，本工程地基開(kāi)挖土方直接轉(zhuǎn)運(yùn)至二期地塊西南角，以備人造山丘景觀之用。減少了前期外運(yùn)土和二期外購(gòu)?fù)练?，整體節(jié)約工程建設(shè)成本230萬(wàn)元，節(jié)約工期25 d。

2.4 機(jī)電深化設(shè)計(jì)

將建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等專業(yè)模型整合，根據(jù)各專業(yè)要求和凈高要求將綜合模型導(dǎo)入相關(guān)軟件進(jìn)行碰撞檢查，根據(jù)碰撞報(bào)告結(jié)果對(duì)管線進(jìn)行調(diào)整、避讓，對(duì)設(shè)備和管線進(jìn)行綜合布置，在工程施工開(kāi)始前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

2.5 鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)

在鋼結(jié)構(gòu)加工前對(duì)具體鋼構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造方式、工藝做法和工序安排進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整，指導(dǎo)制造廠工人采取合理的工藝加工，提高施工質(zhì)量和效率，降低施工難度和風(fēng)險(xiǎn)。此外，在鋼構(gòu)件施工現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程中，通過(guò)鋼結(jié)構(gòu)BIM模型數(shù)據(jù)，對(duì)每個(gè)鋼構(gòu)件的起重量、安裝操作空間進(jìn)行精確校核和定位，為復(fù)雜和特殊環(huán)境下的吊裝施工打好基礎(chǔ)。

廣西某教學(xué)樓和學(xué)生宿舍樓工程施工中，技術(shù)人員通過(guò)管線綜合圖、綜合預(yù)留預(yù)埋圖、設(shè)備運(yùn)輸路線圖及相關(guān)專業(yè)配合條件圖、機(jī)電專業(yè)施工圖、局部詳圖及大樣圖、碰撞檢查等發(fā)現(xiàn)管線沖突350多處，提高凈高平均10 cm，節(jié)約造價(jià)300多萬(wàn)元。

2.6 裝配式節(jié)點(diǎn)應(yīng)用

BIM技術(shù)應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)吊裝模擬分析、預(yù)制混凝土空調(diào)板分析、預(yù)制混凝土樓梯技術(shù)分析、預(yù)制混凝土衛(wèi)生間沉箱技術(shù)分析等，基于施工圖設(shè)計(jì)模型創(chuàng)建深化設(shè)計(jì)模型，分析受力信息、支撐布置順序、換撐順序、拆撐順序等。形成說(shuō)明性通用圖、布置圖、構(gòu)件或產(chǎn)品模塊詳圖、大樣圖等，便于與構(gòu)件廠及施工人員對(duì)預(yù)制、吊裝難點(diǎn)進(jìn)行交流與溝通，制定合理的生產(chǎn)和吊裝工序。預(yù)制混凝土空調(diào)板分析圖如圖2所示，預(yù)制混凝土樓梯分析如圖3所示，預(yù)制混凝土衛(wèi)生間沉箱技術(shù)分析如圖4所示。

2.7 其他應(yīng)用

通過(guò)手機(jī)移動(dòng)端對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)時(shí)管控對(duì)接，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)師與工人的零距離溝通。通過(guò)手機(jī)App共享信息：如屋面做法、預(yù)制樓梯、預(yù)制陽(yáng)臺(tái)、砌體樣板，實(shí)現(xiàn)技術(shù)管理輕量化、可視化;通過(guò)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控端對(duì)項(xiàng)目工地現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，方便建設(shè)單位、監(jiān)理單位等參建方對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度、質(zhì)量等進(jìn)行了解和管控;利用VR仿真技術(shù)，身臨其境體驗(yàn)安全事故，增強(qiáng)施工人員的危險(xiǎn)防范意識(shí)。

3 總結(jié)BIM應(yīng)用中存在的問(wèn)題

利用BIM技術(shù)輔助工程建設(shè)后，項(xiàng)目施工周期較傳統(tǒng)方式節(jié)省1/3以上（項(xiàng)目定額工期為606 d，經(jīng)過(guò)優(yōu)化后工期為300 d，其中勘察設(shè)計(jì)工期為60 d，施工工期為240 d），高層建筑含裝修均在一年內(nèi)完成施工，項(xiàng)目整體平均提升凈高10 cm/層×12層=120 cm，節(jié)約造價(jià)300多萬(wàn)元。但是，項(xiàng)目在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中存在一些亟待解決的問(wèn)題，如經(jīng)驗(yàn)不足、標(biāo)準(zhǔn)化程度不夠高、投資較大等。總結(jié)現(xiàn)階段BIM在廣西裝配式建筑應(yīng)用中存在的問(wèn)題如下。

（1）構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，造成構(gòu)件和模具型號(hào)過(guò)多，影響工期和產(chǎn)能。對(duì)于商品房來(lái)說(shuō)，廣西裝配式建筑于2017年正式啟動(dòng)，很多項(xiàng)目方案已經(jīng)確定，在施工圖設(shè)計(jì)階段政府要求采用裝配式，而受房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)周的限制，在方案已經(jīng)確定的情況下可進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的調(diào)整范圍非常少。同時(shí)，開(kāi)發(fā)商通常追求住宅體系和戶型的多樣性和個(gè)性化，各企業(yè)技術(shù)自成體系，戶型平面千變?nèi)f化，立面造型也是紛繁復(fù)雜，無(wú)論是商品房還是保障房，建筑構(gòu)件的模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度都比較低，通用構(gòu)件使用較少，從而造成裝配式建筑建造效率低、成本高，難以發(fā)揮工業(yè)化的優(yōu)勢(shì)。政府投資的公共建筑多為多層建筑，一般無(wú)標(biāo)準(zhǔn)層，造成標(biāo)準(zhǔn)件多，模具翻模率低，模具攤銷大。

（2）除政府管理部門(mén)和構(gòu)件廠外，其他參建各方采用裝配式建筑的主觀能動(dòng)性不高。設(shè)計(jì)院幾十年以來(lái)一直按現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而裝配建筑設(shè)計(jì)對(duì)其工作是一項(xiàng)新的挑戰(zhàn);同時(shí)，裝配式設(shè)計(jì)缺乏相對(duì)應(yīng)的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)優(yōu)化意愿不強(qiáng)。

（3）構(gòu)件廠生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)不足，質(zhì)量難以把控。構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)快速發(fā)展，但缺乏相應(yīng)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，大部分工廠管理人員素質(zhì)和工人的專業(yè)技能一時(shí)難以跟上企業(yè)的發(fā)展速度，造成目前市場(chǎng)上預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量參差不齊，給裝配式建筑的質(zhì)量帶來(lái)隱患。

（4）目前，廣西裝配式建筑存量市場(chǎng)不夠大，配件、設(shè)備、人才、技術(shù)力量仍舊薄弱，造成裝配式建筑單方造價(jià)高于發(fā)展相對(duì)成熟的地區(qū)。很多配件、設(shè)備、人才、技術(shù)力量都需要借助外地的力量，造成當(dāng)?shù)匮b配式建筑的單方造價(jià)要比相對(duì)成熟地區(qū)高。

（5）對(duì)于房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商來(lái)說(shuō)，采用裝配式建筑，在綠建審查和施工圖審查中會(huì)增加審查項(xiàng)，整個(gè)報(bào)建流程時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)。并且，按目前的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)能力和施工水平，采用裝配式建筑的工期只會(huì)長(zhǎng)不會(huì)短，同時(shí)采用裝配式建筑的預(yù)制裝配率越高，成本增量也會(huì)越高，而政府的鼓勵(lì)政策往往是制定政策的部門(mén)和執(zhí)行部門(mén)不同，因此執(zhí)行起來(lái)相對(duì)困難，開(kāi)發(fā)商屬于被動(dòng)采用。對(duì)設(shè)計(jì)院來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)師還不會(huì)主動(dòng)參與構(gòu)件的拆分設(shè)計(jì)和審核構(gòu)件設(shè)計(jì)圖，對(duì)生產(chǎn)和安裝過(guò)程關(guān)心不足。構(gòu)件廠技術(shù)能力導(dǎo)致設(shè)計(jì)和生產(chǎn)出來(lái)的構(gòu)件不一定同時(shí)能滿足建筑設(shè)計(jì)各專業(yè)的要求。目前，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的責(zé)任和利益不明晰，大家各自為政，很難形成合力。

（6）建筑設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)、安裝施工協(xié)調(diào)機(jī)制尚不健全。真正具有工程總承包能力，能夠協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)、構(gòu)件制造、安裝施工的企業(yè)不能滿足日益增長(zhǎng)的裝配式建筑市場(chǎng)的需求。一些缺乏裝配式建筑實(shí)踐、管理和技術(shù)水平較差的企業(yè)，難以保證工程項(xiàng)目的順利實(shí)施。有些裝配式建筑項(xiàng)目的施工進(jìn)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上現(xiàn)澆方式的施工進(jìn)度。

4 結(jié)語(yǔ)

發(fā)展裝配式建筑是建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必然要求，是建筑領(lǐng)域節(jié)能減排的重要舉措[3]。BIM技術(shù)是裝配式建筑實(shí)現(xiàn)集成設(shè)計(jì)、智能生產(chǎn)、虛擬建造的重要手段，可以實(shí)現(xiàn)裝配式建筑全流程、全專業(yè)、全產(chǎn)業(yè)的一體化集成。目前，廣西裝配式建筑發(fā)展還處于起步階段，只要我們積極探索，穩(wěn)中求進(jìn)，相信在各方積極探索和努力改進(jìn)的過(guò)程中，一定會(huì)搭建出廣西建筑業(yè)的“綠色的未來(lái)”。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]文林峰.中國(guó)裝配式建筑發(fā)展報(bào)告（2017）[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2017.

[2]王會(huì).BIM技術(shù)在裝配式建筑中設(shè)計(jì)與建造應(yīng)用研究[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2021（4）：101-108.

[3]韓冰.BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用[J].智能建筑與智慧城市，2021（10）：68-69.