基于Revit的BIM技术在装配式建筑智慧建造中的应用研究

刘 钰，高浏裕川，庞玉成

(1.烟台大学 土木工程学院;2.滨州医学院 公共卫生与管理学院，山东 烟台 264000)

随着装配式建筑在我国建筑业中的不断发展，装配式建筑，乃至整个建筑行业的智能化、信息化施工将成为一种必然的发展趋势。由于我国传统建筑业为劳动密集型产业，使得我国一直延续着粗放型的建造模式，这就使得我国的建筑行业存在信息化程度较低、信息搜索难度大等特点。建筑信息模型(Building Information Modeling,下文简称“BIM”)技术的出现为装配式建筑提供了一种全新的思路。早在BIM技术出现之前装配式建筑已经发展得比较成熟了，而BIM的加入是装配式建筑生产方式的一种革新，可以拓展装配式建筑的应用范围，为装配式建筑的智慧建造提供了一种新的方法和思路。

1 BIM在装配式建筑智慧建造中的应用现状分析

1.1 基于BIM技术的装配式建筑智慧建造的产生

智慧建造是在智慧城市的背景下提出的，智慧建造的核心就是以信息平台为项目载体，建立完整的数据流和信息库，从而实现建筑全生命周期的智能化项目管理。广义的智慧建造指的是项目全生命周期的项目管理，狭义的智慧建造指的是仅仅施工过程中的智慧建造，而BIM是智慧建造重要的支撑手段，BIM承载着该设施全生命周期各参与方之间的信息，集成了建筑全生命周期的所有信息，可以完成对建筑各个阶段各类信息的模拟、监控和分析，减少不必要的工程变更，提高工程建设效率，综合提高建筑全生命周期内的资源利用效率。见图1。

图1 BIM在建筑全生命周期内的应用

1.2 基于BIM技术的装配式建筑智慧建造的应用现状

目前，基于BIM的装配式建筑智慧建造的应用还不够完善，存在着一些问题，主要体现在技术应用集成和生产施工等阶段。首先在技术应用集成方面，存在着BIM技术与其他信息化技术集成应用不够普遍的现象，只有少数的项目是BIM技术加射频辐射技术、VR技术，大多数的项目还是仅采用BIM技术在项目施工过程的单个部分应用，还不够全面，项目集成度不高。在生产施工阶段，工人缺乏专业的工具对预制构件进行监测和测量，因此会造成一定的误差，难以保证预制构件的质量。

总的来说，我国现阶段装配式建筑的智慧建造还存在信息化技术的覆盖面不足、信息集成的程度不高的问题。未来信息化的管理是推进装配式建筑朝智慧建造方向发展的重要因素，应建立以BIM技术为核心、集成信息化技术为支撑的智慧建造体系，应用于装配式建筑设计、生产和建造过程。

2 BIM在装配式建筑智慧建造中的应用

2.1 基于BIM的装配式建筑智慧建造在设计阶段的应用

在传统的装配式建筑的设计中，通常会出现缺少信息的协同设计与管理，从而导致设计成本增加、信息遗漏等问题[1]。与传统的设计方式相比，BIM技术的加入使得装配式建筑智慧建造理念下的设计方式有所不同，在BIM技术的加入下装配式建筑的智慧建造逐渐趋向协同管理。在设计阶段，采用标准、通用的方法设计标准的构件，将这些标准化、通用的预制构件集成在一起，形成预制构件库，后续模型的生产和建立都是以此为基础，装配式建筑就是预制构件拼装而成。BIM技术还可以实现构件的编码，从而可以根据编码快速定位构件的位置，完成拼接。这样一来就使得施工现场对高水平施工员的依赖性降低了，间接地降低了施工成本，促进装配式建筑智慧化发展。

2.2 基于BIM装配式建筑智慧建造在生产阶段的应用

随着装配式建筑的不断发展，在装配式建筑的智慧建造中对BIM等信息化的技术手段应用越来越多[2]。生产阶段是将二维信息转化为三维信息模型的过程，BIM技术可以给构件编码然后通过信息化技术传递给工厂进行预制构件的自动化加工和生产。“BIM+物联网”技术对生产阶段的构件进行定位、跟踪、应用，可以依次实现生产准备阶段、预制构件生产阶段、预制构件运输阶段各环节的跟踪管理[3]。随着信息技术的出现，装配式建筑各个环节的缓慢信息流动得到了改善，将点对点的信息沟通方式转变为系统化、集中化的沟通方式，将纸质办公升级为数字化、电子化的办公方式。

2.3 基于BIM装配式建筑智慧建造在施工阶段的应用

施工阶段是装配式建筑智慧建造最重要的部分，在施工阶段的应用主要分为以下几个部分。①在施工场布管理中通过对现场场地布置虚拟模拟，进行项目施工现场流线模拟，评估现场材料堆叠合理性，避免不必要的风险及二次搬运等[4]。同时，施工单位利用BIM信息确定施工过程中需要的预制构件，从而协调预制构件的生产运输计划，节约运输成本。②基于BIM的装配式建筑智慧建造施工阶段信息可通过无线射频技术、二维码、三维激光扫描等技术进行收集，然后用Project制定施工进度计划，再导入到BIM 5D中就可以对工程施工进行施工进度模拟，对施工进度进行实时的监控，及早发现问题，提出解决的措施。③针对高空坠物等危险情况可以利用BIM 5D等信息化技术在施工前进行施工安装的虚拟模拟，提早发现问题，并在拼装完成后通过BIM移动端和RFID信息化技术对装配式建筑的质量信息进行采集，将出现的问题及时上传至移动端平台，以便对出现的问题及时进行解决，避免不必要的风险。

3 基于Revit的BIM技术在装配式建筑智慧建造施工进度中的应用案例

3.1 基于Revit三维可视化信息模型的建立

图2 模型效果图

该工程为一座典型的装配式办公楼项目，总建筑面积8 014.12 m2，地上建筑面积1 634.37 m2，无地下建筑，地上6层，建筑高度19.65 m，无地下结构，建筑结构形式为预制装配式混凝土结构，基础为桩基础，建筑结构安全等级为二级，抗震设防烈度为7度，使用年限为50年。首先利用Revit软件根据办公楼图纸构建建筑信息模型，然后导入到BIM 5D软件中，项目的模型效果图见图2。

3.2 BIM 5D在施工进度中的应用流程

①采用广联达BIM施工现场布置软件进行施工场地的建模，在场地布置完成后设置车速在模型中漫游，提前分析原方案的临建布置是否合理，模拟各个阶段现场施工时各种料场的布置以及物料的进出路线，从而节省了成本也降低了工期；②为了更加明确地掌握各个施工阶段的人员数量、工程质量等，对流水段进行划分并关联模型；③采用Project软件编制施工进度计划并导入BIM 5D进行关联，实际进度在广联达BIM 5D软件内根据施工现场每项工作的实际开始和完成时间进行实时录入[5]；④进行工期的模拟与优化，对办公大楼施工进度进行跟踪分析，并且进行延误工期的过程优化，以天为时间单位进行施工模拟，形象地反映整个施工的进度，论证计划进度的可行性。计划时间与实际时间的对比图见图3。施工进度管理中引入BIM 5D技术可以实现5D可视化的形象进度展示，从而实现计划实时更新和监控，信息获取更加完整，缩短工期，降低成本，保证办公楼项目的顺利完工。

图3 计划时间与实际时间的对比

4 BIM在装配式建筑智慧建造中的应用价值

4.1 加快进度，控制成本

基于BIM的装配式建筑的智慧建造在工期方面的优势是不言而喻的，它在“火神山”和“雷神山”中的应用就是最有力的证据。工厂的构件施工与现场的安装调试是同步进行的，根本不存在工期紧的问题。在设计阶段，借助BIM技术，可以提升建筑项目设计精度，保障设计质量，降低设计变更率，减少资源的浪费。利用BIM模型通过BIM 5D或者其他施工模拟软件在施工前进行施工模拟和演练，可以及早发现并纠正错误，从而保证工期和安装工作的顺利进行，提高一次性安装成功的概率，减少返工，节约项目成本。

4.2 提升品质，数字化管控

基于BIM的装配式的智慧建造就是将工程建造变为工程制造，一方面施工人员使用BIM技术对装配式建筑工作过程进行模拟，对一些关键性的预制构件安装实现可视化技术交底，提升建筑施工质量；另一方面，生产本身对外界的影响也会降低，比如说噪音和尘土等。所以说，装配式建筑的智慧建造是推动绿色建筑发展的必然趋势。通过BIM转化的预制构件库进行的工厂自动化生产的构件通常比现场施工的构件质量更高，并且很多技术难度大的工序完全可以用机械臂来代替，自动化的生产大大地提高了预制构件的质量和品质。

5 结束语

虽然我国现阶段装配式建筑的智慧建造还存在信息化技术的覆盖面不足、信息集成的程度不高的问题，但综合来看，利用BIM技术与物联网技术的结合可以加快施工进度，控制施工成本，提升预制构件的品质，实现项目全过程的数字化管控。我国装配式建筑的发展形势好，发展速度快，加之利用BIM和物联网等信息化技术手段，可以提升施工各阶段的精细化管理水平，促使装配式建筑的建设过程更加智能化、信息化，对施工进度进行有效的管控，提高工作效率，缩短工期，节约工程成本，推动建筑工程管理信息化的更快发展。