基于BIM技術(shù)的裝配式建筑智慧建造

作者：林樹枝作者單位：廈門市建設(shè)局1.

建筑行業(yè)智慧建造成為必然我國(guó)建筑業(yè)作為勞動(dòng)密集型傳統(tǒng)行業(yè)，一直延續(xù)著粗放型建造模式，信息化程度較低，工程相關(guān)信息仍以紙質(zhì)形式保存，信息搜索難度大，參建各方不能進(jìn)行有效的信息共享，也不能協(xié)同運(yùn)作，還經(jīng)常因信息溝通不暢出現(xiàn)返工，造成極大的資源浪費(fèi)。隨著BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等新興信息技術(shù)的發(fā)展，在技術(shù)上已經(jīng)可以實(shí)時(shí)、精確、高效地交換和共享工程建造過程中的大量信息。利用BIM等技術(shù)，推動(dòng)建筑行業(yè)信息化，對(duì)解決工程建造中的信息孤島、實(shí)現(xiàn)參建各方協(xié)同運(yùn)作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智慧建造，可起到極大的作用。1.1

BIM將成為集成時(shí)代的主要技術(shù)表達(dá)

按照計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展脈絡(luò)，可將建筑的設(shè)計(jì)和建造過程劃分為人工時(shí)代、鍵盤時(shí)代和集成時(shí)代。BIM技術(shù)可使整個(gè)建筑全生命周期各專業(yè)的數(shù)據(jù)得到有效集成，已成為集成時(shí)代的主要技術(shù)表達(dá)。傳統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)模式將向基于BIM的項(xiàng)目集成建設(shè)模式轉(zhuǎn)變（圖1）。圖1傳統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)模式向基于BIM的集成模式發(fā)展1.2

BIM技術(shù)在項(xiàng)目各階段的應(yīng)用

1）策劃階段：整體布置、智能規(guī)劃。2）設(shè)計(jì)階段：優(yōu)化建筑性能，創(chuàng)造高舒適度環(huán)境，提高建筑價(jià)值。3）施工階段：減少設(shè)計(jì)變更，優(yōu)化施工順序，提高施工質(zhì)量，減少浪費(fèi)。4）運(yùn)維階段：建立物業(yè)資產(chǎn)管理數(shù)據(jù)庫(kù)，智能設(shè)備，應(yīng)急處理，3D空間租售。在建筑全生命周期應(yīng)用BIM技術(shù)，可更好地提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、更好地進(jìn)行施工管理、更好地進(jìn)行運(yùn)維管理（圖2）。圖2BIM技術(shù)在建筑整個(gè)生命周期的應(yīng)用1.3

BIM模型專業(yè)劃分

以建筑工程為例，BIM模型的專業(yè)劃分如圖3所示。圖3建筑工程BIM模型的專業(yè)劃分1.4

基于BIM的設(shè)計(jì)協(xié)同整合

利用BIM總體模型，將建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等各專業(yè)協(xié)同在一起，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)溝通、協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)無縫對(duì)接（圖4）。圖4基于BIM的設(shè)計(jì)協(xié)同整合1.5

BIM轉(zhuǎn)變建筑業(yè)的建造模式

在施工階段，運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行施工深化、管線綜合。同時(shí)，借助BIM進(jìn)行施工模擬、進(jìn)度管控與成本控制。通過施工過程全方位的信息化管理，可大幅度提升施工質(zhì)量，減少施工浪費(fèi)，節(jié)省工程投資。1.6

BIM推動(dòng)工程建設(shè)項(xiàng)目的精細(xì)化管理

建筑業(yè)企業(yè)在接到建設(shè)項(xiàng)目后，通常的做法是組建臨時(shí)工程項(xiàng)目部，在現(xiàn)場(chǎng)組織大量工人進(jìn)行施工。由于項(xiàng)目復(fù)雜，加上專業(yè)分包單位又多，施工人員多，設(shè)備也多，施工管理混雜，難度很大。運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)集成，可推進(jìn)總包單位與各分包單位之間經(jīng)營(yíng)管理的集約化?？墒菇ㄖI(yè)等同于制造業(yè)，做到生產(chǎn)工藝流水化、產(chǎn)品制作標(biāo)準(zhǔn)化、建造方式模塊化。1.7

BIM應(yīng)用的效益評(píng)估

美國(guó)斯坦福大學(xué)對(duì)32個(gè)BIM應(yīng)用項(xiàng)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到采用BIM技術(shù)可獲得的效益如下：1）消除40%預(yù)算外更改；2）造價(jià)估算控制在3%精確度范圍內(nèi)；3）造價(jià)估算耗費(fèi)的時(shí)間縮短80%；4）通過發(fā)現(xiàn)和解決沖突，將合同價(jià)格降低10%；5）項(xiàng)目工期縮短7%；6）及早實(shí)現(xiàn)投資回報(bào)。1.8

BIM技術(shù)應(yīng)用瓶頸

1）建筑業(yè)規(guī)模龐大，要在短時(shí)間內(nèi)，讓眾多從業(yè)者接受BIM技術(shù)，難度很大。2）建筑行業(yè)的流程比較碎片化，要應(yīng)用BIM技術(shù)，則需要將工作流程集成化。3）在設(shè)計(jì)階段，因?yàn)闆]有額外的費(fèi)用，設(shè)計(jì)人員并不關(guān)心BIM建模。設(shè)計(jì)師不愿意去考慮后續(xù)施工企業(yè)對(duì)BIM模型的需求，認(rèn)為增加了與自己業(yè)務(wù)無關(guān)的信息，既無義務(wù)也無回報(bào)，擔(dān)心一旦輸入錯(cuò)誤的BIM信息，還必須承擔(dān)設(shè)計(jì)師難以擔(dān)負(fù)的責(zé)任。4）由設(shè)計(jì)單位傳來的BIM模型，施工企業(yè)對(duì)模型正確性、細(xì)致性、全面性、及時(shí)性等存在疑慮。目前，浙江省已計(jì)劃出臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)采用BIM技術(shù)的項(xiàng)目，擬追加相應(yīng)費(fèi)用，具體如表1。表1浙江省對(duì)BIM模型追加費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)1.9基于BIM的智慧建造

1、智慧建造的內(nèi)涵建筑業(yè)走可持續(xù)發(fā)展道路，在整個(gè)建造過程中，高效利用各類資源，實(shí)現(xiàn)低碳節(jié)能，最大限度節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境和減少污染。利用先進(jìn)的信息技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)整個(gè)建造過程的智慧化，各方主體協(xié)同工作，信息數(shù)據(jù)有效共享，企業(yè)管理精細(xì)科學(xué)，建造模式集約高效。2、智慧建造的技術(shù)支撐1）五維的BIM建模，5D（BIM模型）=3D實(shí)體+1D時(shí)間+1D成本。2）基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的項(xiàng)目工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)協(xié)同、集成。3）建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、安裝等各專業(yè)BIM模型綜合、仿真及碰撞檢查。4）基于云計(jì)算的BIM模型管理、共享、可視化及虛擬建造。5）基于移動(dòng)數(shù)據(jù)平臺(tái)和物聯(lián)網(wǎng)的BIM建造監(jiān)管、運(yùn)維管理及現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。2.

裝配式建筑頂層設(shè)計(jì)提速近年來，裝配式建筑的頂層設(shè)計(jì)提速。中共中央中發(fā)〔2016〕6號(hào)文件《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》提出大力推廣裝配式建筑的目標(biāo)。國(guó)務(wù)院國(guó)辦發(fā)[2016]71號(hào)文件《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》劃分了裝配式建筑發(fā)展重點(diǎn)地區(qū)、積極地區(qū)和鼓勵(lì)發(fā)展地區(qū)。住建部建科[2017]77號(hào)文件印發(fā)《“十三五”裝配式建筑行動(dòng)方案》《裝配式建筑示范城市管理辦法》和《裝配式建筑產(chǎn)業(yè)基地管理辦法》，確定了2020年的階段性發(fā)展目標(biāo)。國(guó)家層面文件出臺(tái)后，各地也積極貫徹國(guó)家政策、文件和標(biāo)準(zhǔn)，目前全國(guó)31個(gè)?。ㄊ?、自治區(qū)）均出臺(tái)了鼓勵(lì)裝配式建筑發(fā)展的相應(yīng)政策，全國(guó)大力推廣裝配式建筑政策和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系已逐步形成，裝配式建筑已從試點(diǎn)示范階段向區(qū)域性全面推廣階段發(fā)展。裝配式建筑具有降耗、節(jié)材、節(jié)省工期、減少建筑垃圾等優(yōu)勢(shì)（圖5），以標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、裝配化裝修和信息化管理為典型特征（裝配式建筑施工現(xiàn)場(chǎng)如圖6所示），而從信息化管理角度，注意培養(yǎng)BIM專門人才，注重BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用成為必然。圖5

產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目與傳統(tǒng)項(xiàng)目對(duì)比優(yōu)勢(shì)圖6

裝配式建筑