BIM技术在装配式建筑全生命周期的运用分析

周鹏程

(湖南工程职业技术学院，湖南 长沙 410000)

1 引言

相较于传统现浇建筑，装配式建筑有着速度快、节约劳动力、绿色环保等优势，但是，装配式建筑是一项新生事物，在配套规范和技术上，也存在诸多问题，如配套材料缺乏、标准体系不完善、抗震性能较差、安装施工无法满足要求、形式单调等。当前，在装配式建筑研究中，主要是以技术层面为主，但是，在装配式建筑发展上，短板更多的在于管理层面，在构件的生产与安装上，常常与施工出现冲突，引起设计变更，严重影响了工程质量和进度，为了解决上述问题，需要对设计、施工关系进行协调，促进信息的顺畅流通，而BIM的出现，为装配式建筑全生命周期的管理提供了莫大便利。关于BIM技术在装配式建筑中的应用，学界有大量学者进行了深度研究。李希胜[1]认为，基于BIM技术IDM要求建立PCP协同设计概念模型，确定不同设计阶段BIM模型精度，可以显著提升管理能效。唐洪刚等[2]提出，BIM技术可以实现对建筑工程的设计、原料生产、材料运输、现场装配等所有流程进行精细化管理。姜琳等[3]提出：BIM技术是解决装配式建筑一体化设计、全过程信息化管理的有效手段。BIM已经成为下一阶段装配式建筑中的一个有效支持技术。

2 BIM技术应用进展

BIM技术有着一体化、参数化、可视化特征，在工程领域的应用，有效提升了建设单位的综合效益。在设计环节应用BIM技术，能够得到更加完善的设计方案；在施工环节，BIM技术能够实现专业协同与深化，满足绿色施工要求；在运营与管理环节，BIM也凭借可视化、三维化和信息化优势，在造价管理和工程量模拟上，发挥出了显著优势。

BIM技术应用最早的国家是美国，如今，美国在多种类型的建筑项目中，都开始推行BIM技术，推出“3D-4D-BIM”计划，组织了GAS、USACE、bSa等多个研究机构[4]。在英国，对于BIM技术的推广也应用了一系列强制措施，并在美国BIM标准基础上进行了修改，称之为“Produce Information Model(产品信息模型)”。日本地理位置特殊，在建筑行业上，有着独到见解，BIM技术的应用也较早，发布了一系列的应用指南。

在全球化浪潮的推进下，我国建筑行业也开始推行BIM理念，发布了《建筑工程信息应用统一标准》《关于推进建筑业发展和改革的若干意见》等一系列政策，相较而言，BIM技术在我国的发展速度缓慢，依然有不少标准尚未落实，在门窗、构件等行业的标准上，还不完善。近年来，我国的装配式建筑得到了爆发式发展，在国内政策的支持和鼓励下，各地均迎来装配式建筑的发展热潮，关于BIM技术在装配式建筑中的应用，也得到了更多关注[5]。

3 建筑全生命周期

建筑全生命周期即从项目准备、开始、诞生到后续的拆除、报废全过程。通过系统论的方式，对整个建筑工程项目进行的计划、组织、协调和指挥，借助全生命周期管理，可以让建筑工程建设、使用增值。建筑工程涉及的参与方较多，包括咨询、勘察、设计、监理、施工、设备安装等，不同参与方，其工作内容具有显著差异。针对建筑工程全生命周期管理，需要有明确的核心参与方，对于各类型建筑工程，可从三个阶段进行划分：即决策阶段、实施阶段、运营阶段，在决策阶段，需要进行开发管理；在实施阶段，要开展项目管理；而运营阶段，要抓好设施管理。

4 BIM技术在装配式建筑全生命周期的运用分析

4.1 前期准备

在装配式建筑全生命周期中，前期准备工作至关重要，常见的BIM装配式应用模式包括模型为主、图形为主、模型与图形并用三类。

图形为主即应用CAD制作建筑图纸，在图纸基础上，借助BIM建立模型，为可视化分析提供便利，在这一模式中，各类图纸都需要借助CAD完成，在BIM技术的发展下，以图形为主的模式已经被逐步淘汰。目前，应用更多的是以模型、图形并用的模式，以BIM模型为主，部分环节应用图形，但是，该种模式难以确保模型、图纸之间的关联性，常常会出现匹配错误，还需进一步优化[6]。

在前期准备环节，需要合理选择BIM应用软件，不同的软件，其使用范围、特点各有差异，需要根据工程特点来选择配套软件。另外，还可应用BIM技术来编制工程量清单，为后续施工提供更多基础数据支持，为生产、施工、维护环节提供便利。

4.2 设计环节

在装配式建筑设计环节中，主要应用的是DBB模式，在设计初期，将各类构件罗列出来，构建构件库存，满足构件通用化与标准化要求，利用BIM技术，对内墙、外墙、楼梯等部件进行标准化设计，并利用现有资源来展现建筑风格，充分考虑到经济性设计要求，利用Revit软件来对装配式建筑开展经济性分析，计算出构件工程量，在其中添加成本内容。在整体设计结束后，需要对构件来拆分，选择装配构件，合理设置参数，借助PKPM-PC软件来修改构件尺寸，设置构件长度、起点参数，减少重量，满足吊装要求。在构件的深化设计上，包括碰撞检测和模型优化、预制构件深化设计等内容，拆分设计完毕后，采用PKPM-PC软件设置参数。

在BIM模型中，各个图元都有确切工程含义，涵盖诸多参数，如材料属性、空间尺寸等，参数决定模型，如果模型参数出现变化，那么构件就会出现变化，通过BIM技术的应用，避免传统设计环节的繁琐修改过程，还可以对复杂节点、结构形式等进行模拟，及早发现设计环节的问题，改进设计方案。利用BIM优势，能够更好的与构件制造商、施工单位以及业主之间开展便利沟通，优化设计质量。另外，在BIM软件中，还有丰富的建筑信息，能够为造价管理者提供信息支持，通过此，可以对构件进行统计、计算，避免人工操作带来的弊端，减少计算工作量。

4.3 生产制造

在生产制造环节，借助BIM与RFID，将RFID标签设置在构件中，能够对构件的生产、存储等流程进行全方位管理，通过子系统来读取数据，将与构件相关的生产、监测、存储信息置入数据库[7]。在RFID标签中，编码是唯一性的，可以确保生产制造环节的准确无误，通过BIM与RFID标签的结合，真正做到了零缺陷，能及时反馈信息，以便科学调整构件计划，杜绝待工问题。

4.4 施工环节

在装配式建筑的施工上，应用BIM技术，可以便利地开展成本、质量和进度管理。

在成本管理上，可以应用BIM技术来分层录入工程量清单，施工单位每月月末，要对相关的清单、金额做出调整，根据对应数值来调整，新增、删除其中子项，对历次修改内容来分析、对比，直观看到结果和原因。每一次的成本调整，备注中都有时间显示。针对进度款的支付，需录入已完成工程量、应抵扣预付款以及相关金额，上传计量依据，由平台自动汇总，对支付情况进行跟踪、记录，用图表形式呈现。在竣工结算环节，可将各类资料录入到BIM平台中，生成资料目录，如果对结算部位存在争议，可以迅速调取图片资料，还原现场，自动输出数据。

从质量管理角度而言，装配式建筑涉及的构件施工地点是不同的，包括构件生产厂、施工装配现场，装配式建筑的推行提升了构件生产效率，但是涉及的构件种类较多，对此，需要应用RFID芯片，在准备阶段，对PC构件进行深化设计，科学设置质量控制点，在生产制造环节，利用RFID技术对材料、工序、质量问题、构件出场进行把控，在现场装配环节，需要严格把好进场验收、现场堆放、可视化技术交底等环节。

在进度管理上，设置进度管理体系框架，应用RFID实时采集信息，制定进度管理体系结构，采用EXCEL表格的方式记录，通过物联网技术RFID集成获取计划信息、实际信息，利用查询条件来得出装配式构件的实时状态变化。

4.5 运营环节

在运营环节，利用BIM技术可以实现信息化管理，传统运营管理工作中，一般是应用手写记录方式，工作量大，在装配式建筑中，有多种类型的机械设备、自动化设备，监控难度较大，在BIM模型中，记录着各类信息，方便相关人员的随时调取、查阅，了解设备运行状态。

在设备信息化管理上，应用BIM技术可以延长设备寿命，通过扫描RFID标签，可以明确设备参数、型号、检修记录以及安装时间，若存在故障，扫描后，即可获取详细信息，利用BIM技术，维修人员可以第一时间赶赴现场维护，调用配件信息。另外，在运营环节应用BIM技术，也可以满足应急信息化管理要求，在现代化装配式建筑中，其智能化程度显著提升，对各类智能化设备的管理难度颇高，应用BIM技术，在发生突发状况时，可以发出预警信号，利用三维可视化技术，可以传递实时信息。

5 结论与展望

传统建筑模式管理难度高、施工周期长、对能源的消耗较大，在各个阶段，风险、误差问题也普遍存在，在倡导绿色、节能、环保的背景下，装配式建筑应运而生，这一建筑模式在我国的应用还处在发展阶段，在实际推广上，还存在一些显著问题。将BIM技术应用在装配式建筑全生命周期中，能够有效优化管理体系，用数字化手段来提升管理效能，是未来建筑领域的技术趋势。就当前来看，BIM技术在装配式建筑中的应用还处于初级阶段，在下一阶段，需要从技术、管理等多方面着手，充分发挥出这一技术的作用。