BIM技术在装配式建筑全生命周期中的运用研究

吴渝玲++罗兴花

【摘 要】BIM是通过知识资源的共享，加强参与各方的沟通，以此减少设计变更，减少错漏，限额领料等，减少了成本，加强了管理，是一种新型的建筑模式，预制的各种构配件，运输到现场，通过可靠的连接方式拼接起来。

【关键词】BIM 装配式建筑 全生命周期

中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2017.15.180

在2003年美国推出了2D-3D-BIM计划，并陆续出台了一系列BIM指南。与此同时，中国在2003年引进BIM技术，在后面几年内，建筑行业的各类人士都对此项技术进行了研究。BIM在传统的建筑中运用较少，特别是小型的建筑，很少涉及，但BIM技术却是建筑中一项重的进步。但装配式建筑和BIM技术碰撞在一起，结果简直完美。本文通过分析BIM和装配式建筑的特点，再把BIM技术和装配式建筑结合起来，分析在建筑周期中设计阶段、生产阶段、施工阶段和运用维护阶段的具体运用，为BIM和装配式建筑的推广以及运用提供参考。

一、BIM和装配式建筑的定义

装配式建筑就如同搭乐高积木，BIM就是让乐高积木搭配更稳定，搭配更高效。BIM技术有着很多配套的软件，利用BIM技术建立装配式户型库和装配式构件库以及各种数据库，再通过BIM技术中的模拟装配、碰撞试验等，使装配式建筑更精准、连接更快速，提升建筑质量、进度和成本，减少建筑的风险管理，增加了信息管理，加强了沟通与协调。

（一）BIM

采用2013年北京市地方标准《民用建筑信息模型建筑标准》对BIM的定义：创建并利用数字化模型杜建设工程羡慕的设计、建造和运营全过程进行管理和优化的过程、方法和技术。通过查阅各种文献对BIM的特点可分为以下：

1.可视化。可以观看建筑的三维立体模型，清楚地了解建筑物的各种信息，并且在建筑的全生命周期各阶段的沟通交流、汇报展示都是可视的。

2.模拟性。BIM可以对项目景观、日照、风环境、噪音等进行模拟。BIM不仅有三维立体的图像展示，还可以进行四维（进度）、五维（成本）的模拟。

3.优化型。在设计之初，施工方就可以参与进来，对施工中会遇到的困难点、问题点进行施工方案的优化，避免了施工中的变更。

4.协调性。BIM是对知识资源的共享，让设计单位、施工单位、建设单位都参与进来，对自己涉及的方面进行探讨协调，提前把以后施工中会遇到的问题进行共同解决，减少了设计变更，也减少了双方的风险。

5.出图性。BIM可以在建筑全生命周期的任何阶段、任何节点同步图纸的技术数据，出图，这是相对CAD的最大优势。

（二）装配式建筑

装配式建筑也叫PC建筑，在工业厂房中常用到。装配式建筑师指工厂预制、现场装配而成的建筑，它采用各类预制材料组合房屋的各个部分，使其具有卓越的保温、隔音、防火防虫、节能、抗震、防潮功能。

二、BIM在装配式建筑设计阶段的运用

（一）在选址方面的运用

通过BIM技术，把住宅的可选区域的数据输入进去，对地区的场地条件、空间信息进行综合展示，方面在图形上根据建筑的需求和初步想法做好规划。

（二）在设计阶段的运用

1.分析。在建筑设计时进行分析建筑要达到的要求以及排除干扰因素，使建筑更合理。

BIM可以对项目的景观、日照、风、噪音进行分析优化。BIM可以模拟一天日照在各个时间点的阴影情况、通过CFD对风形成的流体环境进行分析以及对周围环境的噪音分贝进行分析，这样可以使建筑的朝向、方位设计更为精确。

2.绘制。在BIM软件中，通常以Revit Architecture2013作为建模软件。该软件将建筑物中的墙、柱、梁、门等作为构件单元，建立一个数据库，构件单元的所有信息，包括钢筋尺寸、根数、长度，构件长宽，混凝土的强度等，这些数据可以在不同的软件中进行转换，也可以生成Excel表，这为装配式建筑生产过程提供了极大的方便。当然，若提前已有的装配式建筑信息，也可以直接导入进去，软件直接进行建模。建立模型后可以导出二维的CAD图纸和Excel表格。

3.检查。在建筑的设计阶段，BIM提供了一个信息平台，所有参与方都可以参与进来，不同的专业设计可以在这个平台上交互合并。建立好的模型可以导入NavisWorks2010，这个软件可以对模型进行3D浏览和碰撞檢测。首先是构件的检测，不同专业的设计在合拼的时候，出现的错、漏、重等，能够被检查出来，构件中的钢筋信息也可以通过碰撞检测，发现错误的地方。构件检查后，还可以将水电、暖、气等管线工程模型代入结构模型中，进行管线间、管线与结构间的碰撞检测。

三、BIM在构件生产过层中的运用

在设计中，Revit Architecture2013建立构件的数据口，再把构件的详细信导入来。在BIM中，物联网RFID技术中文名为无线射频识别技术，它能完成自动扫描，自动识别目标并获取对应的数据信息。

（一）生产制作方面的运用

装配式建筑最为特别的是预制，在工厂中批量、标准的生产出来。建筑生产商可以直接从BIM中获得各个构件的详细信息，制定构件的生产计划，有需求的生产。同时将生产的构件和过程以及进度上传到BIM中，以便于施工方和建设方及时了解信息，这有助于在装配式建筑全生命周期中实现零库存、零缺陷的精益性建造。

RFID技术的编码具有唯一识别性和扩展性，制作人员可以将存放有构件类型、尺寸、材质、安装位置、钢筋信息、顺序的芯片植入到构件中，这样可以使各个阶段的工作人员进行读取和使用，加之根据生产情况，将质量、进度等信息导入BIM信息共享平台，方便生产调整。

（二）在运输阶段的运用endprint

在运输构件时，可以在运输车上植入RFID芯片，这样可以跟踪和收集构件到来的时间等信息。在到达后，直接利用RFID阅读器，识别构件信息，在对构件进行检查，准确无误后存放到相应的位置，这让每个构件都各自的身份标志和固定的位置。

四、BIM在装配式建筑施工阶段的运用

（一）模拟仿真

装配式建筑施工要求精度高，它本身就存在着施工工艺复杂，需要协调配合工作量大等问题，在施工前，可以在對要进行吊装装配的构件进行模拟与仿真实验，优化施工方案和顺序，合理布置各个构件吊装时的停放点、垂直机械的布置点等。另外，施工方还可以模拟安全突发事件，完善应急预案，减少安全事故发生。

（二）在质量进度成本中的运用

在传统施工阶段，由于现场环境的复杂性和多变性，往往依靠经验和赶工来控制，导致在质量、进度和成本方面可控性不是很强。在BIM中结合P3、MS Project，进行进度信息的编制，再与施工对象连接，把3D转换成4D，严格按照4D模型中的施工进度来进行施工。在成本控制中，BIM前期已经把建筑物的建筑、结构、机电等信息保存，可快速进行工程量的计算，将资源的数据输入4D中，就可以形成5D模型，施工方可以通过该模型模拟装配施工过程，对资源的投入、使用情况进行分析和控制，减少资源的在现场的累积，也就控制了成本。在质量方面，从构件的生产方运输进场开始，就用RFID阅读器对各个构件进行了扫描和检查，对不合格的构件当场退回，对合格的构件进行系统的存放和管理，在施工的时候，利用BIM模拟施工过程，提前做好安全隐患工作的排查，使施工高效的完成。

五、BIM在装配式建筑运营阶段的运用

随着物联网运用越来越广泛，给建筑的发展也带来机遇。在装配式建筑中，因为每个构件都由各自的信息，每个构件的位置在BIM中也有详细的分布和展现。但在运行后构件受到损害，可以单独替换一个构件。在设备的维护阶段，由于每个构件和设备都植入有RFID标记，在日常维护检查时，运维人员可以扫描得到详细情况，包括生产、运输、安装、施工人员的信息，明确责任归属。

六、结束语

BIM技术和装配式建筑的结合是建筑业新的机会，当然每个机遇都会面临着风险，但无可否认BIM和装配式建筑的强大功能。借助BIM技术，避免了装配式建筑中的“错、碰、缺、漏”问题，实现在装配式建筑全生命周期的一体化运用，提升建筑管理的水平，减少环境污染，解决了传统建筑中信息沟通不及时的问题。BIM技术作为21世纪的建筑行业发展的重大变革，将有力的推动装配式建筑的发展，促进建筑企业的转型升级，实现建筑产业信息化、工业化、标准化的可持续发展。

[注：该文章是重庆水利电力职业技术学院2016年度校级重点教改课题“BIM技术背景下跨专业毕业综合实践新模式的探究与实践——以工程造价与工程技术专业的协同组织为例”的工程技术方面阶段研究成果。课题编号：2016063]

参考文献

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[5]孙成双，江帆，满庆鹏.BIM技术在建筑业的应用能力评述[J].工程管理学报，2014.endprint