趙璐

（唐山市墻體材料革新辦公室， 河北 唐山 063000）

預(yù)制裝配式建筑之所以這么受歡迎， 是因?yàn)樗且环N工業(yè)化的建造方式， 它的主要部件都是在工廠里進(jìn)行的， 而施工需要的零件則會被運(yùn)到現(xiàn)場上， 由專業(yè)人士根據(jù)圖紙組裝而成。 要注意， 為了保證結(jié)構(gòu)的可靠， 所有的部件都要是牢固的。 將BIM技術(shù)運(yùn)用于預(yù)制裝配式建筑中， 可以使構(gòu)件在到達(dá)現(xiàn)場后根據(jù)圖紙進(jìn)行組裝， 而不需要按二維圖紙進(jìn)行澆筑、 現(xiàn)場組裝。 這種結(jié)構(gòu)看起來和用常規(guī)的方式建造的房屋完全相同， 但是它的構(gòu)造方式是不同的。 BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式建筑中的應(yīng)用， 可大大縮短施工工期， 節(jié)約用電、 用水、 人工， 使施工流程更加簡單。 同時(shí)， 它還能降低各類污染物， 降低垃圾數(shù)量， 避免對建筑環(huán)境造成污染， 有利于現(xiàn)場的管理。

1 預(yù)制裝配式房屋的現(xiàn)狀和特征

相對于傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)， 預(yù)制裝配式建筑具有明顯的優(yōu)勢， 其優(yōu)點(diǎn)是: 節(jié)省了大量的資金， 縮短了建設(shè)周期； 本文主要從節(jié)省人力、 降低工程造價(jià)、 保證工程質(zhì)量、 良好使用性能等幾個(gè)方面進(jìn)行論述。

1.1 資源的節(jié)省

根據(jù)不完全的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)， 目前國內(nèi)建筑業(yè)的能源消耗比發(fā)達(dá)國家高出3 ～5 倍， 很難適應(yīng)建筑的節(jié)能要求。 水泥、 鋼材的消耗量是國外發(fā)達(dá)國家的15%～25%， 而且在建設(shè)過程中往往會產(chǎn)生大量的廢料。 根據(jù)資料顯示， 中國建筑業(yè)的CO排放量占到了整個(gè)國家的30%。 從這一點(diǎn)可以看出， 傳統(tǒng)的建筑工程不僅不能達(dá)到節(jié)能的目的， 而且會產(chǎn)生大量的環(huán)境污染物。

裝配式建筑多采用預(yù)制外墻板， 充分利用預(yù)制的外墻板， 從而大大減少了墻體的使用， 根據(jù)不完全的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)， 可以節(jié)省20%～30%的鋼筋， 節(jié)省40%的木材， 減少70%的金屬焊接， 同時(shí)減少建筑廢料的產(chǎn)生。

1.2 縮短建設(shè)時(shí)間

由于在裝配式建筑的外壁板施工中， 預(yù)先預(yù)留了木塊， 在結(jié)構(gòu)封頂后即可進(jìn)行外壁的封堵， 因而節(jié)省了大量的時(shí)間。 此外， 在裝修和裝飾層中， 施工人員通過預(yù)制的飄窗和預(yù)制的外墻來完成裝飾和保溫， 這比傳統(tǒng)的建筑工程節(jié)省了3 個(gè)多月的時(shí)間。

1.3 節(jié)省人力資源， 減少項(xiàng)目成本

在我國的預(yù)制裝配式建筑中， 往往采用集中生產(chǎn)的方法， 采用流水式的生產(chǎn)方法， 在工作臺上進(jìn)行拼裝， 這樣可以極大地提高生產(chǎn)的效率， 一般由4 ～6個(gè)人來完成， 大大降低了材料的消耗， 節(jié)約了成本。

1.4 良好的使用效果

通過大量的實(shí)例， 可以看出， 組裝房屋的強(qiáng)度要比傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)要高得多， 而且在裝配式建筑中還采用了隔熱材料， 起到了很好的隔熱和密封作用。另外， 鋼筋混凝土是裝配式房屋的主要構(gòu)件， 其韌性、 硬度、 強(qiáng)度、 熱脹冷縮均有很好的適應(yīng)性， 從而極大地提高了結(jié)構(gòu)的使用壽命。

2 BIM技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢

2.1 BIM技術(shù)特點(diǎn)

BIM技術(shù)具有可視化、 協(xié)同、 模擬、 優(yōu)化、 繪圖等特征。 盡管設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)階段采用了之前的二維設(shè)計(jì)， 但BIM技術(shù)能夠?qū)艄狻?風(fēng)力、 能量等進(jìn)行三維建模， 從而為建筑設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。 BIM技術(shù)可以對操作過程中的地震、 火災(zāi)進(jìn)行仿真。 通過對BIM技術(shù)的深入研究， 可以對大型工程進(jìn)行深度的分析與優(yōu)化。 通過對系統(tǒng)的優(yōu)化， 可以使用戶理解怎樣才能更好地達(dá)到控制投資費(fèi)用的目的。 通過對BIM技術(shù)所產(chǎn)生的圖形進(jìn)行可視化、 協(xié)同、 仿真、 優(yōu)化， 為以后的應(yīng)用提供了更好的依據(jù)。

2.2 BIM技術(shù)的優(yōu)勢

本文對我國BIM技術(shù)在我國的應(yīng)用狀況進(jìn)行了分析， 其優(yōu)點(diǎn)是: 1) 效率高。 通過 BIM 技術(shù)的特性，可以清晰地理解工程規(guī)劃， 并對其進(jìn)行優(yōu)化和改善。采用3D視覺效果， 提交施工圖紙， 工程的進(jìn)度能得到保障； 2) 通信便利。 通過三個(gè)共享的模型， BIM技術(shù)團(tuán)隊(duì)能夠更好的了解工程， 并能更快的完成工程； 3) 利用BIM數(shù)據(jù)模型， 可以檢驗(yàn)和修正設(shè)計(jì)中的缺陷， 是否因預(yù)先設(shè)計(jì)疏忽而導(dǎo)致的施工問題， 從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約投資； 4) 對現(xiàn)實(shí)世界的仿真。 預(yù)先對施工流程進(jìn)行仿真， 保證對實(shí)際工程進(jìn)行計(jì)劃。 在BIM技術(shù)中， 結(jié)構(gòu)化的方法能夠很好的了解設(shè)計(jì)者的意圖。 這樣就能解決在建筑中出現(xiàn)的問題， 并在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行解決， 從而節(jié)約了成本和時(shí)間。

3 在裝配式建筑工程中引入BIM 技術(shù)應(yīng)注意的幾個(gè)問題

3.1 工程成本因素

BIM技術(shù)在施工中的應(yīng)用， 將會涉及到更多的構(gòu)件， 因此， 在建造的過程中， 構(gòu)件的造價(jià)會更高。 但在施工項(xiàng)目中， 施工費(fèi)用管理中存在著明顯的施工部件管理不到位的問題。 而對建設(shè)單位而言， 造成這種情況的原因， 主要是由于成本管理人員缺乏足夠的專業(yè)知識， 缺乏足夠的社會實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)， 沒有足夠的工作態(tài)度， 很難將項(xiàng)目的成本發(fā)揮到極致。 而且， 想要生產(chǎn)出合適的零件， 所需要的成本也會根據(jù)市場的價(jià)格而改變。

3.2 設(shè)備因素

近年來， 我們可以看到， 在裝配式建筑的建設(shè)和管理體制方面， 并沒有發(fā)生很大的變化。 長期以來，有關(guān)部門的工作重心都集中在建設(shè)項(xiàng)目的效率與質(zhì)量上， 因而常常忽略了施工項(xiàng)目中的某些質(zhì)量問題。 然而， 在裝配式施工中， BIM技術(shù)的引入常常會涉及到設(shè)備的問題。 BIM技術(shù)要比傳統(tǒng)的技術(shù)更加的依賴于科技， 也更加的依賴于電子信息技術(shù)。 BIM技術(shù)的實(shí)施需要將施工項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)施有機(jī)地結(jié)合起來， 但在施工的過程中， 沒有好的設(shè)備是不可能實(shí)施的。 通過調(diào)研， 目前大部分BIM技術(shù)未能應(yīng)用于施工中， 最主要的原因在于缺乏相應(yīng)的施工設(shè)備。

4 BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用問題

4.1 設(shè)計(jì)與生產(chǎn)脫節(jié)

我國目前的裝配式建筑發(fā)展迅速， 其技術(shù)體系多種多樣， 對其需求也各不相同， 但傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)者對其技術(shù)系統(tǒng)認(rèn)識不足， 對其設(shè)備狀況也未給予足夠的重視； 在預(yù)制和現(xiàn)場組裝過程中， 仍沿用了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想， 導(dǎo)致部件的尺寸不夠規(guī)范化； 模具重復(fù)利用率低， 生產(chǎn)施工埋件設(shè)計(jì)考慮不全面， 生產(chǎn)和施工效率低， 這無疑會加大工程造價(jià)， 不能充分發(fā)揮其優(yōu)越性。

4.2 BIM建模高成本和低利用率

BIM建模是一種非常消耗人力的方法， 但大多數(shù)BIM模型都是在工程施工的各個(gè)階段進(jìn)行的， 沒有充分的利用， 從而使投入和產(chǎn)出不成正比， 不僅不能帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益， 反而會增加企業(yè)和工程的負(fù)擔(dān)。

另外， 有些公司把已有的零件深化設(shè)計(jì)做BIM模型， 僅做三維展示和宣傳， 無疑增加了企業(yè)的投資，這也是BIM技術(shù)在實(shí)踐中的一個(gè)誤區(qū)。

4.3 BIM軟件之間的數(shù)據(jù)交互性能不佳

BIM技術(shù)是在裝配式建筑中進(jìn)行的一種技術(shù)； 基于BIM技術(shù)的不同階段 BIM技術(shù)的應(yīng)用， 需要不同階段、 不同專業(yè)的 BIM技術(shù)進(jìn)行協(xié)同， 需要 BIM技術(shù)的相互配合。 雖然BIM公司宣稱可以通過多種形式的IFC和API進(jìn)行互動， 但BIM的各功能模塊間存在著無法完全導(dǎo)出、 屬性無法識別、 數(shù)據(jù)丟失等問題，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的傳遞也無法精確。

5 BIM技術(shù)在裝配式建筑綠色施工中的應(yīng)用

在建筑信息化的驅(qū)動下， 建筑工業(yè)化進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展時(shí)期， 以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)， 通過云計(jì)算平臺的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 對整個(gè)建筑的生命周期進(jìn)行可視化、 模擬化的研究。 通過BIM技術(shù)， 使裝配式建筑從 “設(shè)計(jì)、 生產(chǎn)、 裝配” 的全生命周期轉(zhuǎn)變?yōu)?“一體化設(shè)計(jì)、 生產(chǎn)、 裝配”， 從而使信息資源的共享、 各個(gè)施工階段的協(xié)同、 信息共享， 避免了 “信息孤島” 現(xiàn)象。 BIM技術(shù)在裝配式建筑的各個(gè)方面都得到了廣泛的應(yīng)用。

5.1 BIM技術(shù)在建筑方案設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在裝配式建筑中， 預(yù)制件的預(yù)埋和預(yù)留過程是兩個(gè)重要的問題。 在施工項(xiàng)目設(shè)計(jì)中， 要解決這兩個(gè)問題， 不僅要耗費(fèi)大量的人力物力， 而且還需要高度的協(xié)調(diào)。 在BIM技術(shù)的引導(dǎo)下， 通過搭建標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)平臺， 為設(shè)計(jì)者提供高效的對接。 在此基礎(chǔ)上， 將 BIM建模的相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)中， 可以使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案與參數(shù)的協(xié)調(diào)與優(yōu)化。 設(shè)計(jì)員們可以通過此平臺進(jìn)行高效的溝通， 或者通過自身的測試和失誤來找出并改正設(shè)計(jì)中的不足， 從而幫助設(shè)計(jì)者及時(shí)地做出相應(yīng)的調(diào)整， 使其達(dá)到最優(yōu)。

5.2 在裝配施工階段BIM技術(shù)的應(yīng)用

組裝建筑的部件都是由工廠統(tǒng)一生產(chǎn)的， 這樣的工業(yè)化生產(chǎn)模式可以極大的提高工人的勞動生產(chǎn)率，同時(shí)也可以減少人為因素的影響， 同時(shí)也能保持較好的生產(chǎn)條件， 從而保證構(gòu)件的質(zhì)量。 而常規(guī)的平面設(shè)計(jì)顯然無法滿足這種生產(chǎn)模式。 利用BIM技術(shù)， 將設(shè)計(jì)過程中的全部數(shù)據(jù)與組件制造工廠進(jìn)行共享， 在設(shè)計(jì)階段生成的三維模型能夠滿足零件的精度要求， 因此可以直接應(yīng)用到組件制造中。 裝配式建筑與傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)有很大的區(qū)別， 它是將預(yù)制件在工廠內(nèi)生產(chǎn)， 然后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場進(jìn)行組裝； 而后者， 則是就地灌漿。 因此， 裝配式建筑的制造工藝要求工廠對已完成的產(chǎn)品進(jìn)行保護(hù)， 利用BIM技術(shù)構(gòu)建的精密建筑模型可以在產(chǎn)品制造之前， 為產(chǎn)品的儲存做好準(zhǔn)備， 從而更好地保護(hù)產(chǎn)品。

5.3 BIM技術(shù)在裝配式建筑施工布置中的應(yīng)用

BIM技術(shù)對于裝配式房屋的規(guī)劃和工程建設(shè)有著不可取代的優(yōu)勢。 BIM技術(shù)在施工企業(yè)的規(guī)劃中的運(yùn)用， 主要涉及到施工流程優(yōu)化、 施工現(xiàn)場一體化、 存貨管理等方面。

1) 優(yōu)化施工工藝， BIM技術(shù)能夠模擬現(xiàn)場的設(shè)備布局， 根據(jù)場地的實(shí)際情況， 合理的規(guī)劃施工通道， 設(shè)置不同工種的工作區(qū)， 優(yōu)化場地布局， 最大限度地解決施工中遇到的問題。 利用BIM技術(shù)， 將預(yù)制構(gòu)件的堆場布置在適當(dāng)?shù)奈恢茫?以減少二次運(yùn)輸?shù)挠绊懀?提高作業(yè)效率和使用率。 通過對預(yù)制件的進(jìn)場速度和資源的消耗進(jìn)行仿真， 發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的缺陷并對其進(jìn)行優(yōu)化， 從而達(dá)到改善工程質(zhì)量的目的。BIM模型能夠?qū)Ω鱾€(gè)施工階段的不同地點(diǎn)進(jìn)行建模，從而使施工方案更加直觀、 合理地安排施工設(shè)備和作業(yè)范圍， 全面準(zhǔn)確掌握施工進(jìn)度、 適時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案、 合理調(diào)配資金、 合理安排施工人員、 確保方案符合施工要求， 使施工質(zhì)量、 效率、 效益最大化。

2) 全面的施工場地管理， BIM技術(shù)可以幫助施工單位掌握工程的施工流程及技術(shù)關(guān)鍵， 通過BIM技術(shù)對工地進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)， 便于工人熟悉作業(yè)流程，從而有效地提升作業(yè)和作業(yè)的質(zhì)量。 對于一些重要的， 復(fù)雜的， 精細(xì)的預(yù)制品， 可以利用BIM仿真系統(tǒng)進(jìn)行操作， 并在BIM仿真平臺上反復(fù)演練， 從而提高工作效率， 確保工程的質(zhì)量。

3) 管理存貨， 利用BIM 技術(shù)對存貨進(jìn)行管理，能夠?qū)崿F(xiàn)批量、 快速、 自動化的驗(yàn)收， 并能有效地減少手工驗(yàn)收帶來的誤差。 同時(shí)， 利用條形碼對預(yù)制件的大小、 安裝位置等信息進(jìn)行分析， 便于施工人員進(jìn)行分揀、 實(shí)際安裝， 保證了整體庫存管理的精確性和條理化。

5.4 BIM技術(shù)用于裝配式建筑線路的碰撞檢測

建筑工程包括: 給水、 通訊、 通訊； 燃?xì)狻?電力、 供熱等各類管道， 管道數(shù)量多， 線路間有交叉，施工時(shí)若不進(jìn)行合理的布線， 會造成管道穿孔， 要進(jìn)行返工， 從而增加建設(shè)費(fèi)用。 建筑工程的實(shí)體交叉，其實(shí)體間的間隔小于設(shè)置的容差， 對施工造成的影響或?qū)ㄖ锏奶厥庖笤斐闪擞绊懀?稱為沖撞。 在進(jìn)行碰撞檢測時(shí)， 要注意觀察建筑結(jié)構(gòu)梁、 空調(diào)管道、給排水管道之間有無碰撞現(xiàn)象， 或?yàn)楸ＷC施工的安全、 方便， 在不同專業(yè)施工之間留出一定的空間， 以防止彼此的影響。 在解決裝配式建筑設(shè)計(jì)變更時(shí)， 要進(jìn)行碰撞檢測， 其工作程序包括: 1) 為客戶供應(yīng)各種工程， 如土建工程、 安裝工程； 2) 審核并修改提交的樣品； 3) 對各個(gè)行業(yè)的模板進(jìn)行碰撞測試， 然后將測試結(jié)果進(jìn)行打??； 4) 技術(shù)人員對各個(gè)模式進(jìn)行了最優(yōu)設(shè)計(jì)， 并編制了相關(guān)的碰撞報(bào)表。 利用 BIM技術(shù)進(jìn)行拼裝施工現(xiàn)場的碰撞監(jiān)測， 可以在施工過程中及時(shí)地發(fā)現(xiàn)構(gòu)件制造和施工中存在的問題， 并利用BIM技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工， 使其不會發(fā)生沖突。通過BIM軟件， 可以導(dǎo)入供熱、 燃?xì)狻?給排水等相關(guān)的數(shù)據(jù)， 然后將這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入NavisWorks， 通過構(gòu)建各種模型， 建立相應(yīng)的模型， 生成相應(yīng)的圖形， 并對各種不同的組合進(jìn)行組合。 裝配式建筑可以根據(jù)不同的構(gòu)件類型， 將相同的部件合并成一個(gè)完整的碰撞測試。 如果撞擊的位置少， 則可以進(jìn)行最佳的搭配，而如果發(fā)生了沖突， 則要按照樓層來進(jìn)行細(xì)致的區(qū)分。 在進(jìn)行撞擊探測時(shí)， 還可以設(shè)定預(yù)制構(gòu)件的起重路線， 并對在起重時(shí)可能產(chǎn)生的沖撞進(jìn)行分析， 以便對吊裝線進(jìn)行優(yōu)化。 機(jī)電安裝工程是裝配式建筑工程中的一個(gè)重要階段， 也是一個(gè)難點(diǎn)問題。 采用BIM技術(shù)可視化技術(shù)， 在施工過程中， 可以直觀地顯示出所需預(yù)留的空洞的位置及尺寸， 并在對應(yīng)的坐標(biāo)上進(jìn)行標(biāo)記， 以保證工程的正常進(jìn)行。

5.5 BIM技術(shù)在建筑工程建設(shè)中的應(yīng)用

與傳統(tǒng)的建筑工程相比， 裝配式建筑在管理上也有一些差別。 裝配式建筑中的大部分部件都是預(yù)制的， 在運(yùn)送到現(xiàn)場后， 要直接進(jìn)行吊裝。 所以， 裝配式建筑的建設(shè)管理重點(diǎn)是預(yù)制件的制造、 運(yùn)輸、 進(jìn)場、 入庫、 吊裝， 保證工程進(jìn)度順利完成。 裝配式建筑的施工管理， 其關(guān)鍵是能否及時(shí)掌握構(gòu)件的制造、運(yùn)輸、 進(jìn)場等信息， 從而避免對工程的整體進(jìn)度產(chǎn)生不利的影響。 傳統(tǒng)的材料管理方法不能很好地適應(yīng)裝配式建筑的需求。 通過將BIM技術(shù)和RFID技術(shù)相結(jié)合， 構(gòu)建了一個(gè)現(xiàn)代的建筑信息管理平臺， 使得項(xiàng)目經(jīng)理和操作工人可以及時(shí)地掌握預(yù)埋件的工作狀態(tài)和特定的數(shù)據(jù)。 在部件制作期間， 裝配車間的工人會把部件的大小和模型； 將物料等資料錄入 RFID晶片，按照客戶的要求或合約編號， 再將含有元件資訊的晶片植入元件內(nèi)， 方便日后采購。 施工人員查閱、 查詢。 通過 RFID芯片獲取的零件信息， 將其輸入到BIM模型數(shù)據(jù)庫中， 根據(jù)所定義的位置和過程信息，將其與模型匹配。 在預(yù)制件制造完畢后， 制造商將零件運(yùn)送至現(xiàn)場， 利用RFID芯片， 能在最短的時(shí)間內(nèi)掌握零件的運(yùn)送地點(diǎn)， 并依據(jù)車輛的具體狀況， 進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。 在零件運(yùn)送至現(xiàn)場后， 由現(xiàn)場門禁系統(tǒng)讀卡器讀取出運(yùn)輸車輛的資料， 及時(shí)通知采購及物管部門進(jìn)行實(shí)地檢查， 確認(rèn)后將其堆放在指定地點(diǎn)， 再將現(xiàn)場資料輸入RFID芯片， 并將其導(dǎo)入BIM模型庫，將各部件的位置、 進(jìn)度與BIM模型進(jìn)行比對， 以防止出現(xiàn)信息差錯。 通過對零件RFID芯片的數(shù)據(jù)分析，建立了BIM模型， 將零件在倉庫中的位置顯示出來，實(shí)現(xiàn)了零件的點(diǎn)對點(diǎn)堆疊和利用。

6 結(jié)語

BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式建筑工程中的應(yīng)用將會有很大的優(yōu)勢。 中國走的是一條綠色的發(fā)展之路， 建筑工程能耗高， 資源消耗大， 且工程建設(shè)周期較長， 因此， 通過將BIM技術(shù)與預(yù)制裝配式建筑相結(jié)合， 可以有效地解決傳統(tǒng)的施工問題。 這樣， 建筑項(xiàng)目才能得到進(jìn)一步的完善， 才能與中國的綠色發(fā)展戰(zhàn)略相適應(yīng)。