BIM+N技术在装配式PC建筑工程总承包中的集成应用

谢信永

（福州工商学院，福建 福州 350715）

0 引言

在2016年中共中央、国务院发布的《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》中明确指出：发展新型建造方式，大力推广装配式建筑，力争用10年左右时间，使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%。

同年，住房和城乡建设部发布的《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》和《关于进一步推进工程总承包发展的若干意见》分别指出：“十三五”时期，全面提高建筑业信息化水平，着力增强BIM、大数据、智能化、移动通讯、云计算、物联网等信息技术集成应用能力”；“政府投资项目和装配式建筑应当积极采用工程总承包模式。”

因此，综合以上信息，在国家政策导向中可以发现，以BIM 技术为核心，大数据、智能化、移动通讯、云计算、物联网等N 种信息技术协同作业，在装配式建筑的建造过程中应用工程总承包的模式下已势在必行，并且这种集成化的应用在未来建设工程的应用比例也会大幅提高。

1 装配式PC 建筑实行工程总承包模式的优势分析

1.1 装配式PC 建筑

装配式建筑主要可分为装配式PC（Precast Concrete）结构、装配式钢结构、装配式木结构。目前市场上装配式PC 结构占装配式建筑的比例较高，装配式PC结构是由一个个的PC 构件组合装配而成，装配式PC 构件是装配式混凝土预制构件的简称，其构件生产程序区别于目前主流的施工现场整体浇筑，其主要PC 构件有PC 柱、PC 墙板、PC 预制梁、PC 叠合楼板、PC 阳台板、PC 空调板、PC 楼梯等构件。

1.2 工程总承包模式

工程总承包模式是相对于传统设计、采购、施工等环节相分离承包而言的，是指具有工程总承包资质的企业依照与业主方签订工程总承包合同，包括建设项目的设计、采购、施工等实施全过程的承包，同时对项目的质量管理、安全管理、进度管理、成本管理等项目管理环节进行全方位负责的承包方式。工程总承包单位应当具备与项目规模相当的设计或施工资质，相对应的财务、风险担当能力，同时具有相对应的组织机构、项目管理人员、项目管理体系和项目业绩等条件。其工程总承包项目部配置如下图所示：

图1 工程总承包建造模式项目部配置图

1.3 装配式PC 建筑实行工程总承包建造模式的优势

传统建筑通常采用平行承发包，常遇到设计、施工脱节，项目经常变更，质量、工期、安全等问题无法得到有效控制。而装配式PC 建筑与传统建筑相比，具有多专业多工种高度集成化的特点，其建筑构件的设计精细度要求更多，参与建造的单位比传统建筑多了构件生产商、构件运输单位，并且对施工工序的要求也更高，因此需要一个总承包单位对不同单位、不同专业、不同阶段进行全面的控制与协调。装配式PC 建筑与工程总承包模式的关键理念都是集成化，使得设计、生产、运输、施工、运维等阶段有机结合。工程总承包模式下装配式PC 工程项目的主要参与方包括：业主、总承包商、分包商、咨询单位和供应商，此模式可以将各参建方有机配合在一起。

2 BIM+N 技术在装配式PC 建筑中的应用优势

BIM 技术是以数字化为基础技术，具有强大的数据信息共享，协同工作的能力，通过BIM 模型的创建把装配式PC 建筑中的建筑、结构、设备等各个专业的信息集成在同一个模型上进行协同工作和数据处理[1]，同时结合大数据、智能化、移动通讯、云计算、物联网等信息技术使得BIM 模型得到更充分的应用，这种结合使装配式建筑的高度集成性能才能充分发挥出来，将设计、生产、运输、装配、运维等环节调试整合，实现全过程协同工作和建筑全生命周期的信息化管理，从面提高设计的精确度、减少返工、缩短工期、减少能源与材料的消耗、降低整个项目的建造成本。

图2 BIM+N 技术装配式PC 建筑的应用

3 BIM+N 技术在装配式PC 建筑工程总承包各个阶段的集成应用

BIM+N 技术在装配式PC 建筑在各个建设阶段已形成BIM 为核心，加上大数据、智能化、移动通讯、云计算、物联网等若干个信息技术的综合应用，使得BIM技术更加落地到项目建设的不同阶段，具体情况归纳如下：

3.1 BIM+N 技术在装配式PC 建筑设计阶段中的应用

BIM 技术在可视化模拟、虚拟建造、碰撞检查等功能的应用已经越来越普及，而装配式PC 建筑设计的重点在于PC 构件库的建立，有了PC 构件库，使得装配式建筑构件的通用性、标准性、可复制性的优势才能突显出来，而BIM 技术就可以支撑装配式PC 构件库的分类、信息创建、入库及使用管理。同时利用BIM+VR技术，可实现虚拟样板间的创建，可展现空间布局、装修观感、材质替换等效果，设计师可与业主方进行直观的浸入式沟通。

3.2 BIM+N 技术在装配式PC 建筑生产阶段中的应用

PC 构件的生产阶段依托BIM+物联网技术对预制构件的实行动态管理，使生产过程的信息反馈更加流畅，让质量管理者对构件的生产环节可以全面的监管。通过 BIM 技术、物联网技术、全球卫星定位系统可实现预制构件生产、运输、出厂等一系列跟踪定位，装配式PC 建筑的各参建方可以对PC 构件生产、运输状态进行修改与反馈，项目各参建方可以依据PC 构件的生产信息安排好本方的工作。在PC 构件生产的同时，将PC 构件的信息转换成二维码，并输出打印成二维码标签，二维码中包含项目编号、构件编号、构件名称、外形尺寸、产品批次等信息，PC 构件质量检查合格后，将二维码贴到相应的PC 构件上，生产管理人员通过手持阅读器扫描无线射频芯片连接到数据库中，更新PC 构件的状态信息、记录责任人、记录时间等信息[2]。

3.3 BIM+N 技术在装配式PC 建筑运输阶段中的应用

PC 构件运输过程中，使用BIM 技术和GIS 技术的结合，可使PC 构件施工现场的地形图进行三维模拟，进而进行施工现场三维运输模拟，对PC 构件运输工程车安装全球卫星定位系统，通过全球卫星定位系统实时定位车辆的运输情况，运输工程车与PC 构件信息互通，施工方可根据BIM 信息平台上所显示的PC 构件运输工程车情况做好接应。因为BIM 模型中所包括的信息与二维码或RFID 标签信息是一致的，施工方只需要通过 BIM 信息即可知道当天施工过程中需要哪些PC 构件，施工方与生产方沟通PC 构件的生产和运输方案，运输的PC 构件也是当天需要装配的PC构件。这种有计划地运输PC 构件既能解决施工现场PC 构件堆放的问题，也能节约PC 构件的运输成本，而不用一次性把全部PC 构件都堆放在施工现场[3]。

3.4 BIM+N 技术在装配式PC 建筑施工阶段中的应用

在装配式PC 建筑施工阶段，施工方可以根据工程项目的需要对施工现场平面、拟建建筑、临时建筑、机械设备等进行三维建模，并设置拟建建筑在建造过程中各阶段、各种施工状况下场布的变化情况，基于BIM 技术下的场布使得不同阶段、不同施工状况下的场布具备空间三维特性和时间进度特性，虚拟不同施工条件下施工现场的变化情况，可最大限度地优化道路、材料堆放、PC 构件堆放、机械设备，为施工方提供直观真实的模拟效果，帮助施工方做出最优施工方案。同时通过虚拟施工技术在BIM 模型中的应用，项目经理或施工员可以借助三维效果了解到施工进度情况，为编制施工进度计划提供有效的依据，对项目整体进行虚拟建造，依据虚拟建造可对施工进度计划实施检验。BIM 技术具备强大的集成功能，但是BIM 技术本身数据采集的效率较低，因此可以结合二维码、无限射频技术等物联网技术快速地收集施工现场的数据信息，通过与BIM 模型相互对接，实现装配式建筑实时进度管理。同时BIM+VR 虚拟安全体验馆，通过VR 设备，令体验者以受害者或旁观者的身份身处安全事故事发地，通过沉浸式亲身体验事故的发生，提高施工人员正确佩戴劳保用品、加强洞口、洞边、基坑支护、安全用电的安全意识[4]。无限射频技术的标签标记于大型塔吊、机械设备、工人安全设备上，可避免群体塔吊互相碰撞，机械设备风险防范等。BIM 技术是本身就是一个集成项目全生命周期的数据库，具备强大的数据集成功能，BIM 技术与无限射频技术的结合可以实时可视化的效果将标记物传输于后台，项目管理人员可及时查看工地中的安全环境。

3.5 BIM+N 技术在装配式PC 建筑运维阶段中的应用

以BIM 技术提供的各项前期设计-生产-运输-施工过程的数据为基础，在数据库的支撑下，采用智能化对建筑的运行情况进行维护，如实时对建筑内的机电设备运行情况进行监控、消防系统监控、视频监测、资产管理、能耗管理、灾害疏散均可利用前期建造过程所积累的BIM 模型中涵盖的信息进行准确定位。业主方或物业管理人员均可通过BIM 模型中构件进行即时性修改，对于整个建筑的维护起到更智能高效地处理。

4 结语

综上所述，BIM+N 技术在装配式PC 建筑工程总承包中的集成应用，可以让建造过程更加智能，能够加快施工进度，节约项目成本，为项目全过程管理提供可落地方案，为建筑业的转型升级贡献一份力量！