基于BIM在装配式建筑全生命周期管理的运用探究

林沙珊 陈耘国

（闽南理工学院 土木工程学院， 泉州 362700；晋江市创意创业创新园开发建设有限公司， 泉州 362700）

0 引言

装配式建筑是利用标准化设计、工厂化生产、工业化施工和信息化管理等方法来建造、使用和管理建筑，是建筑产业化发展的必然趋势，是加快推进绿色建筑发展、转变城镇化建设模式、全面提升建筑品质的有效途径。装配式建筑可以改善结构精度、渗透、开裂等质量通病，提高隔声、保温、防火等性能便于系统维护、更新，有着巨大的节能减排作用，还能大大提高了施工效率和缩短了施工工期，“十三五”规划期间，我省要求必须100%达到绿色节能标准，《加强城市规划建设管理工作的若干意见》提出，我国要力争用10年左右时间，使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%。可见装配式建筑是未来建筑行业发展的新方向，而建筑产业现代化的主要特征之一则是信息化，BIM（建筑信息模型）在实现绿色设计，提高生产效率，降低建设行业的碳排放量具有优势，同时为建筑项目全生命周期管理提供了一个高度集成化的共享平台，随着BIM技术广泛的应用必将极大的促进建筑产业化的发展。

1 BIM技术在装配式建筑设计阶段的运用

1.1 初步设计

在前期规划设计阶段，利用BIM平台实行相关审批资料管理，用Autodesk Revit设计建立三维模型展示，对建筑抗震、抗风、抗火等结构性能设计；将模型导出绿色建筑分析的专用格式GBXML利用GPS定位为拟建建筑坐向、热辐射、光照、风环境、能耗等热环境进行分析为绿色建筑评估提供数据支持，也为后期的场地布置提供一定的信息资料。通过相关数据分析达到合理室内热环境从而实现绿色节能。计算结果都将存储于BIM信息管理平台中，通过对方案进行优化和技术经济指标对比（概算），选择性能、品质最优方案。

1.2 协同设计

传统二维图纸设计效率低，在表现形式、信息存储、工作模式等方面有很大的局限性，预制构件需要综合考虑建筑、结构、给排水、电气、暖通等专业综合性强，只要一处设计出现变更，将可能牵动多个专业综合信息的变动。因此在项目设计阶段针对拟建项目构建协同数据工作平台，高效解决各专业各参与方信息孤岛问题，同时利用Autodesk Revit建立预制构件“族”库，将构件分类、编码同时将构件类型、尺寸、材质、颜色等参数存储于构建属性中，在后期工程变更时能快速修改对应构件的参数信息，同时也可把预制构件标准化、参数化，引用于更多的工程项目的工程项目。[1]

1.3 深化设计

装配式建筑中构建的准确性直接涉及到后期的生产安装，特别是关键节点。将Revit建筑模型导入到Takla中对预制构件分割，对照3D建筑模型，在原有的2D建筑施工图纸上进行拆分，拆分好后再在模型中进行修改。构件拆分完毕后进行配筋设计，针对柱、梁、板等重要节点进行受力分析即对构件进行深入设计。并对安装，建筑、结构、机电各个专业进行模型碰撞，避免错、漏、碰、缺发生，最终形成完整的建筑模型，通过该模型可生成图纸以及对应所需工程量，对设计阶段形成造价控制。

2 BIM技术在装配式建筑生产阶段的运用

2.1 生产管理系统

在预制构件生产前，通过平台完成设计阶段构件详图、构件参数的传输。的生产制造阶段,需要对构件置入RFID标签,RFID是一种非接触式的自动识别技术，其通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预。[2]每个构件标签具有唯一性和可拓展性，签内包含有构件详图及相关参数信息,以便于在运输、存储、施工吊装的过程中对构件进行管理。

2.2 构件生产运输

预制构件需经过生产、运输、进出场验收，全部合格后方能进行安装。利用RFID标签在进出场过程中门禁系统可自动识别运输车辆和运输构件信息，结合移动客户端和地图可预估构件运输时间，根据现场的实际施工进度，人力资源配置等信息进一步确定各预制构件及物料进场时间以及堆放地点，实现精益建造中零库存，零缺陷的理想目标。

3 BIM技术在装配式建筑施工阶段的运用

3.1 优化场布、模拟施工

对施工场地进行合理的布置是施工前的重点准备工作，合理安排主体建筑外，要考虑施工区、堆场区、生活区、运输道路、塔吊等机械布置，利用三维场地布置，优化场地布置节约成本。对于装配式建筑，施工是一个更为复杂的多专业交叉工作，其施工工序、构件吊装质量，关键节点处理都有可能造成整个项目无法按计划进行。利用BIM可以模拟施工现场环境，事先优化场布，对构件吊装、关键节点连接、支撑设置等进行三维动态模拟，确保构件安装顺利进行，提高工人装配效率和安装的精确度，避免二次搬运。

3.2 施工项目管理

BIM技术将实现项目进度、成本、质量、安全等方面的信息化管理。通过BIM模型与项目Project进度计划、预算（合同）文件相关联，实现计划与实际进度进行对比分析，预算成本、目标成本和实际成本的对比分析即BIM5D层面的运用。由于装配式建筑对构件吊装的特殊要求，安全和质量管控更是现场重要的管理内容，对劳务人员进出场考勤作业情况以及现场施工机具设备进行信息化管理，管理人员可通过云端、移动客户端随时查看，施工现场人员可将项目存在的质量、安全隐患传输至管理平台中，确保管理人员能及时掌握现场情况，杜绝事故发生，保障工程顺利进行。

4 BIM技术在运维阶段的运用

BIM竣工模型是运维的基础，它包含设计、生产、施工以及在施工过程中修改过的信息参数等；颠覆了利用图纸保存信息的低效方式，并对信息进行有效的标注与分类，例如将质量标签分为质量通病、样板工程和技术复核，便于管理；BIM管理平台可同步提供有关建筑使用情况或性能、设备、管道信息、建筑已使用的时间等，如发现设备故障需要维护或者更换零件时，可在BIM管理平台中查找该设备的型号、规格、制造商等信息及时维护。第三方还可基于BIM模型漫游模式对紧急事件进行预演，制订应急处理预案，改善传统模式下的成本浪费与管理缺乏数据支持的局面，实现真正意义上的信息化运营维护。

5 总结

装配式建筑处于发展初期，很多技术不成熟，主要集中在设计深度不能满足工程实际需求，预制构件的生产、运输、吊装问题区别于传统建筑建设。从初步（规划）设计到协同设计再到构件的深入设计，满足预制构件在工厂加工生产的精度要求，实现工程量的量化；生产施工阶段，利用RFID跟踪技术，平台云端和移动客户端相结合，对预制构件进行编码满足构件在生产、运输、吊装时需要密切配合的施工计划；从普通的物料管理、储存，构件的吊装顺序、到施工作业的流水线均可模拟施工；通过平台管理，实现无纸化运维，解决在装配式建筑建造生命周期中信息交换频繁，沟通不良，信息重建等传统建筑业存在的信息化技术问题，为装配式建筑发展得到更好的保证。