基于BIM的装配式建筑全生命周期安全管理研究

牛艳 吴婷婷

现代装配式住宅多采用装配式混凝土结构，它在我国保障性住房的建筑过程中最常见，同时也是国家倡导和推广的一种重要的建筑形式。而通过BIM 技术对在生命周期内的装配式建筑进行设计、生产、装配以及装修和运营，能实现信息化的产业链管理。而且还能以此为平台，进行实时的信息传递和交互，准确发现问题并及时反馈，是建筑行业现代化的重要内容之一。本文以BIM技术在装配式建筑全生命周期安全管理过程中的问题为研究课题，通过科学论证，找出相应的解决方案，希望为我国建筑业的现代化发展提供参考。

一、基本概念

1. BIM技术

BIM即Building Information Modeling的简称，是美国建筑业开创性地推广并使用的实施建筑生命周期信息化安全管理的一项高新技术。一经推出，在英国和澳大利亚等经济发达的国家备受推崇。严格意义上而言，BIM是一种对工程项目物理特性和功能特性的数字化表达，而且能对建筑生命周期内的所有相关信息建立数据库并共享传播，为使用者提供信息支持。因此，BIM技术以建筑工程的数据和信息为依托，通过建立模拟的立体模型，将建筑工程相关的逻辑关系直观的反映出来，是建筑领域信息化管理的工具。

2.全生命周期管理

建设项目全生命周期管理，指贯穿于项目整个建设过程的，包括设计、生产、建造、运营维护以及拆除后再利用的全生命周期中的信息与过程。它以信息化管理手段为基础，通过建立三维模型，将住宅建筑工程的设计、施工和管理等全过程融为一体，促进各个过程信息传递的效率，实现信息及时交流和共享。建设项目全生命周期管理具体包括两个方面的内容，一方面，收集并处理所有相关的项目过程信息。另一方面，通过对建筑项目全生命周期的所有过程信息进行分享和控制，进而推动工程有效开展，保证工程的质量和经济价值。

二、BIM在装配式建筑全生命周期安全管理中应用的意义

装配式建筑是进入新世纪以来我国普遍推广的一种全新的建筑形式。这种建筑形式不但能有效减少建筑垃圾，避免对环境造成严重破坏，还能大幅减少噪音污染，保证工程质量的同时节约开支。所谓装配式建筑，就是把加工好的预制构件直接组装，就可以完成建筑整体的建造。由于建筑配件或半成品都是事先设计好，能批量生产的，因此可以大大缩减工程建设的周期，而且节省人力、物力。正因为其拥有巨大的规模效应和经济效益，在我国被广泛推广使用。另外，对于建筑出现墙体裂缝和楼底渗漏等常见的问题，装配式建筑都可以方便快捷地解决和规避，因此这类建筑具有更好的安全性，生命周期也更长。

虽然装配式建筑法具有很多传统建筑模式所没有的优势，但在建筑全生命周期安全管理方面还存在缺陷。具体体现在：第一，当前我国建筑行业发展迅速，项目参与形式不断增加，施工所需的预制构件也日趋多样化和个性化。而同时由于参与者信息不对称问题普遍存在，造成建筑施工的预制、运输和组装等各环节缺乏统一的监督和信息传递机制，而很容易出现秩序混乱不堪效率低下，质量不高返工延误进度等问题愈发突出。第二，建筑工程往往工期长、流程多，涉及的信息量大，往往缺乏有效的统计、整理和综合控制，信息使用者很难实现有效的信息传递和共享。项目管理者很难对施工全过程进行有效监督。第三，由于没有实现对工程的构件信息全面了解和掌握，导致很多预制构件生产后，发现根本不匹配，延误工期而且造成大量的资源浪费。由于以上问题日益突出，国内越来越多的业内人士把焦点放到了BIM技术上，意在通过有效运用BIM技术提高装配式建筑全生命周期安全管理的水平和质量。

三、装配式建筑全生命周期安全管理中BIM的应用

1.规划设计阶段

BIM信息管理技术在建筑工程规划设计阶段的主要作用是联络和协调各参与者协商达成一致意见，能有效规避传统模式中普遍存在的多方参与设计冲突以及设计认为频繁变更的问题。它的巨大优势包括：第一，进行系统的场地分析，提出最优的选址方案。以往的场地分析环节往往偏重于进行定量分析，在海量信息和主观因素影响的情况下，往往束手无策。而BIM技术能实现与地理信息系统完美融合，对现实场地的条件和空间信息建立数据模型进行分析，并综合评估给出若干建议，为当地规划提供参考。第二，BIM 模型能将工程的含义，各构件的原料、尺寸和属性等信息完全直观地展示出来，而且模型是基于若干参数组成的，各参数之间都有不同程度的关联性。当某个构件的参数信息发生变化后，其他所有相关构件也会发生改变。因此图形修改只要在同一个图纸上就可以完成，不像传统模式那么繁琐。另外，基于BIM技术建立的模拟图形还能对施工难点如新结构、新形式和复杂节点等，进行直观模拟，这样能使设计者准确及时发现问题，并改进和优化。而且BIM模式还具有可视化优势，设计者只需要通过互联网将电子模型分享给建筑工程相关对象，就可以完成在线沟通和交流，大大节约设计规划的时间。第三，有效检验是否存在设计冲突。传统设计模式往往是凭空想象出待建工程完工后的大体情况。而由于实际施工过程很难管控，导致很多设计与实际严重偏离。尤其是预制构件的设计问题，预测不合理很可能导致构件不符，无法正常使用，需要返工和重新设计或修改方案。但如果利用BIM技术进行设计，一些设计方面的矛盾问题立即就能在模型中体现出来。然后设计师可以及时更正和调整，从源头上规避设计冲突的问题。

2.生产制造阶段

BIM系统在构件生产制造阶段会引入RFID技术进行数据处理。它首先会生成特定的RFID标签将相应的构件标注出来，不同的RFID标签包含不同构件完整的相关信息，供生产、存储、运输和吊装等各环节的操作者使用。正式生产前，构件生产管理系统会自动从BIM的数据库中提取已经设计并保存的相关信息。而且在生产环节完全结束后，将生产的构件的数量、规格、质量检验等信息上传到BIM 数据库备份保存。另外，RFID标签是以唯一性原则进行编码的，这样做保证了构件生产、运输、使用等各环节信息传递的统一性和精准性。可见，BIM技术的运用使得建筑工程在施工工程中质量高、存货低而且效率高。

3.建造施工阶段

BIM 技术在施工建设阶段的使用有两个方面的优势。一方面，管理预制构件仓库存放和入场环节。传统模式在施工阶段构件选择错误或仓库存放位置不明确导致延误工期的现象很常见。而运用BIM 技术后能得到有效改善。它独有的信息平台不但能对构件的去向进行实时管控，而且能实现信息共享和高效传递，并保证信息的准确性和全面性。另一方面，它还能对建筑工程的全过程进行管控。施工单位在接受到设计部门提供的施工方案后，会建立4D模型进行分析验证，并可以对工程开展的进度和质量进行实时监督。通过模型对预估效果和实际效果的全方位对比，找出差异。这个时候系统也会智能化地给出调整施工方案的若干建议。施工单位根据建议找出最优的改善方案，最终保证施工顺利开展。

4.运营维护阶段

利用BIM 技术也可以在工程运营维护阶段开展科学的管理工作。已建工程后期的使用和财务等信息都会被收集到BIM数据库以专门的文档保存，这些信息都是施工单位交付工程和建筑运营维护的时候需要充分参考的。BIM系统会与物业管理部门的系统进行连接，随时监督改善物业的运营情况，对物业运行的各种参数如设备性能和能耗，以及环境成本支出等进行准确评价，并给出相关的优化建议。而且它在物业门禁管理方面也能发挥较大作用。