探讨VR+BIM装配式建筑行业绿色施工技术环

石丹　包忠有　汪安琪

摘要：从装配式建筑内涵出发，剖析我国装配式建筑行业的发展现状，探讨该研究的必要性与重要意义。为了适应装配式建筑行业未来广阔的发展空间，充分发挥VR+BIM技术的联动效用，模拟分析装配式建筑的设计、预制构件生产及其施工等各大阶段，从中探寻绿色施工技术环，以期提高整个行业的绿色效能，为实现其可持续发展提供基本技术保障。

关键词：VR  BIM  装配式建筑绿色施工技术环

中图分类号：TU71 文献标识码：A   文章编号：1672-3791（2022）03（b）-0000-00

Discussion on Green Construction Technology Ring Chain of Prefabricated Building Industry Based on VR+BIM Technology

SHI DanBAO ZhongyouWANG Anqi

（Gongqing Institute of Science and Technology，Jiujiang，JiangxiProvince，332020  China）

Abstract： Based on the essence of Prefabricated Building， this paper analyzes the current development situation of its Industry in China， and discusses the necessity and significance. In order to adapt to the vast future development space of prefabricated building industry， making full use of VR + BIM technology， prefabricated building design， precast component production and construction are simulated and analyzed， from which the Green Construction Technology Ring Chain is explored， with a view to improving the green efficiency of the entire industry， to provide basic technical guarantee for achieving its sustainable development.

Key Words： VR; BIM; Prefabricated Building; Green Construction Technology Ring Chain

近年来，国家密集出台了一些政策鼓励发展装配式建筑，不论是将其作为目的还是手段，各企业都投入了大量的财力、物力、人力去建设。可见，无论是出于市场地位的考虑还是出于广阔的市场前景来讲，装配式建筑都具有极重要的研究价值。

1.内涵界定及行业现状分析

1.1实质内涵

建筑业历经了一系列变革，不断推陈出新，实现飞跃式发展。我国建筑业正由传统模式向新型模式转变，逐步走上工业化发展道路。建筑工业化是通过现代化的制造、运输、安装和科学管理的生产方式，来代替分散的、低效率的传统手工业生产方式。以建筑设计标准化、构配件生产工厂化、施工机械化和组织管理科学化为主要标志，即建筑业从设计到施工等均由传统方式向設计系统化、生产工厂化、施工专业化的现代方式转变，其典型即装配式建筑。

1.2必要发展

我国建筑业净利润率一般在1%～3%，建筑业营业收入80%～90%均用于采购材料、支付人工费和分包方劳务，获利空间较狭窄。为推进我国建筑行业的可持续发展，并契合我国习近平总书记新时期中国特色社会主义的思想要求，极有必要采取措施提升建筑物的核心价值，进而在提升建筑业利润水平的同时促进整个行业健康有序发展。故装配式建筑新型技术研究势在必行，而其转型升级成功的关键在于绿色施工的实施效果[1]，即在建筑工业化道路上，探索既能节省成本又能践行环保的绿色施工新型技术显得尤为重要。

1.3行业现状

装配式建筑项目的每一个建设阶段相较于传统建筑而言都存在较大差异，不仅需要科技手段支持，还要在保障装配式建筑质量的同时提升工作效率，更需统一的设计、生产和施工及后期运维。但我国装配式建筑施工标准还不完善，相关技术标准及规范性文件等配套政策还不够成熟，金融、税收、土地及技术等项目建设方面又无优惠政策，又主要采用传统现浇混凝土结构，预制构配件的前期投入较大，预制构件施工标准不统一，且较缺专业技术人才[2]，从而使得装配式建筑在短期内实现跨越式的发展变得更加艰难。

2.绿色施工技术理念构建

2.1绿色本质内涵

根据我国《绿色建筑评价标准》的文件精神可知，绿色装配式建筑是在项目全寿命周期内，节约资源（节材、节水、节地、节能）、保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用且高效的使用空间，最大限度地实现人与自然和谐共处的高质量装配式建筑。换言之，为了贯彻落实可持续发展的科学发展理念，在装配式建筑工程项目全寿命周期中，绿色施工是一项必要且重要的组成部分，而绿色施工应在以保护环境、降低污染的基础上，节约成本，提高效率，不断实现资源的充分与高效利用。

2.2绿色施工理念

根据绿色装配式建筑的本质概念，要求项目在全寿命周期内都应节能减排、降低污染，逐步构建基础绿色施工技术环。设计时，应尽可能实现各类专业技术人员间的协同设计，及时地查漏补缺，做到装配式混凝土结构与预制构件的精细化设计，尽量避免各类节点装配冲突与定位偏差，全员全面参与设计以减少后期出现不必要的设计变更;生产构件时，应尽可能保证生产加工技术参数信息准确，生产质量达到标准要求并可被追溯，科学分类、储存生产完成后的构配件;施工组织与建设管理时，应尽可能保证安装位置准确及其质量，规范制作、运输及吊装施工流程，科学布置施工现场以减少不必要的二次搬运[3]，提前做好安全隐患排查计划及相应安全突发事件的应急预案，从而实现绿色施工技术的现场实施与动态管理。

3VR+BIM联动原理

3.1BIM技术概况

当前，BIM是建筑领域一项热点科技。亦称建筑信息模型，以三维数字建筑技术为基础，对项目信息加以集成分析并建模，能直观展示和详尽表达工程技术信息。一般，它可实现可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性、造价可控性和造价精准性等特征[4]。通过整合多方数据，BIM能将勘察、设计、施工、验收等各环节全过程信息加以收集与整合[5]。工程项目全寿命周期均可运用，既能优化施工进程，又能提高管理水平，还能提升综合效益。

3.2 VR技术概况

VR（Virtual Reality）是虚拟现实技术。它是将先进传感原理与计算机相融合的新型人机交互技术，运用在各学科研究领域且前景广泛。它所模拟的环境具备自主性、交互性和感知丰富性等特征，画面逼真似身临其境，即VR能通过电脑模拟一个三维活动空间场所。

3.3VR+BIM联动

BIM与装配式建筑相结合，即能解决产业化难题，又能促进信息化发展[6]。通过VR技术让装配式建筑领域人员在虚拟环境中了解其设计、构件生产和现场施工等理论知识，结合VR终端设备进行分项作业预演，如操作塔吊、拼接预制板，同时联合BIM对其设计、构件生产和施工等作业进行优化，以实现整体规划、资源利用和项目管理的标准科学化。充分发挥两项技术联动效应，既可逐步实现工程的“所见即所得”，又能合理控制施工质量，还能优化整个项目的统筹规划性能、提高有限资源的整合度、增强设计与实体的具象化联系度。

4VR+BIM绿色环设计

根据构建的装配式建筑绿色施工技术基本理念，综合VR+BIM联动效应机理，对装配式建筑工程项目开展全过程、全动态、全方位的项目管理，以实现工程绿色目标。

4.1设计层面

充分利用BIM建模，融入VR技术的联动效应，为装配式建筑设计参与人员提供简便易行的人机交互平台。通过拆分所构建的模型可以深入地了解构件设计的基本原理，同时还能根据个人的想法或构思进行预制构件的重新设计与建模，比如：设计同类型不同属性或者同属性不同类型的构件，并将所构建的预制构件在系统内进行组装形成模型，结合VR技术还能直观体会到使用体验及感受，同事运用系统的评价功能对其设计、结构及功能等方面进行评价与建议，进而，经过一系列的对比分析可以提出实现绿色工程的最佳设计方案。

4.2生产层面

联合VR+BIM技术不仅能深刻认识与理解其设计原理，同时还能清楚装配式预制构件结构设计的完善度或优劣度，还能根据模块参数了解生产某类装配式预制构件的绿色生产技术。首先，构件生产厂家可直接调取预制构件建模参数进行精准加工与生产，同时同步反馈生产进度信息，保证施工衔接有序的同时，还能基本保证预期施工质量的实现;其次，加大资源与技术投入，不断升级生产系统，让预制构件生产不仅实现高水平自动化，同时还能与模型参数信息高度无缝对接;最后，严把预制构件生产质量关，逐步规范施工质量标准及验收要求，同时还应精准定位构件基本信息，从而利于满足后期工程质量的溯源需求。

4.3施工层面

联动发挥VR+BIM技术，不仅能对装配式预制构件的设计和生产环节助力，还能对施工环节进行优化。关于预制构件的施工，主要包括预制构件的运输、吊装、安放及组装等工艺。通过VR+BIM技术可以实现整个施工流程的事先模拟及精准定位演练，同时也能及时检测到相应的位置偏差及其他潜在的问题，进而实现整个施工流程的优化与改进，以有效防止不必要的经济损失或安全事故等问题的发生。比如：施工环节明确的构件信息在施工过程中能被准确调取，并顺利完成安装且通过位置检验，从而保证安装质量，提升施工效率;预先模拟的施工场地布置也可提前得到全面优化，以避免实际施工现场出現不必要的二次搬运或多次吊装造成的损耗浪费;预先模拟的施工规划方案，也能在成本、进度及质量等方面提前得到优化调整，从而有效降低工期拖延或资源浪费等现象出现的可能性，同时也在一定程度上确保了该装配式建筑工程项目的有序开展。

4.4运维层面

通过VR+BIM可服务于装配式项目建成投产使用过程中出现的质量问题，既能调取构件型号、参数及生产厂家等关键信息，又能追溯问题出现的可能原因，以免责任归属难以界定;通过VR+BIM可服务于使用过程中绿色效能指标的动态监测管理，完全可根据实时动态监测数据判断能耗不合理的关键影响因素所在;通过VR+BIM可服务于改建或重建过程中的资源处理问题，借助模型参数信息可界定回收价值，进而避免造成不必要的浪费。

综合运用VR+BIM，既能了解梁、板、柱、门、窗等预制构件的设计原理，也能模拟各类构件的组装搭接，有同类型与不同类型构件的搭接和同类型不同属性材料构件的搭接，建模完成后还能通过VR观察到绿色效能结果，同时也能通过对比分析对施工工艺进行优化，以实现降耗减排的绿色目标。总之，装配式工程建设全寿命周期都能通过交互信息的多向反馈，形成与拟建项目相适应的绿色施工技术环，逐步实现最优绿色效能。

5结语

综上所述，联合引入VR+BIM技术后，既能有效提升装配式建筑工程项目整体建设水平和施工质量，又能让项目全寿命周期各大阶段实现有序联动，即设计生产施工等环节都能得到更好地磨合与改善，更为关键的是整个技术环对工程绿色效能的实现起到了决定性作用，为推动我国绿色建筑发展进程创造了可能。

参考文献

[1]伦乔.装配式建筑项目绿色施工评价研究[D].锦州：辽宁工业大学，2021.

[2]郑伟，胡彬，廖志勇.BIM技术在装配式建筑结构施工中的应用[J].智能城市，2019，5（7）：90-91.

[3]严伟.装配式建筑中BIM技术的应用研究[J].智能城市，2019，5（13）：32-33.

[4]王凯，蔡瑞，刘秋元，等.基于BIM+VR的装配式建筑教学平台构建研究[J].中国教育信息化，2019（12）：81-85.

[5]赵虎.PC装配式建筑中BIM技术应用研究[D].南昌：南昌大学，2020.

[6]黄鳞.装配式建筑BIM应用成熟度评价研究[D].武汉：武汉科技大学，2021.

基金项目：江西省教育科学技术研究项目“一般项目”《基于VR+BIM装配式建筑行业绿色施工技术环研究》（项目编号：GJJ191507）。

作者简介：石丹（1989—），女，硕士，讲师，研究方向为土木工程（造价）管理、土地政策等。