BIM＋装配式建筑在应急工程建设项目中的应用研究——以武汉火神山医院项目为例

刘光忱，朱 甜，蔺腾飞（沈阳建筑大学管理学院， 辽宁 沈阳 110168）

0 引 言

2020 年初，武汉暴发新冠肺炎疫情。2020 年 1 月 23日，武汉市政府决定参照北京“小汤山”模式建设武汉火神山医院。这是一个与时间赛跑的重要建设项目。该项目应用 BIM＋装配式建筑模式，不仅缩短了工期，保证了施工质量，减少了环境破坏，还充分体现了 BIM＋装配式建筑模式的优势。

武汉火神山医院位于湖北省武汉市蔡甸区知音大道武汉市职工疗养院内。医院占地面积约 50 000 m2，总建筑面积 33 940 m2，设置床位 1 000 个，用于集中收治新冠肺炎患者。该院主要设有重症监护病区、接诊室、医技部、网络机房、供应库房、垃圾暂存间和救护车消洗间等区域。项目整体参照战地医院形式，全部采用装配式集装箱式箱体活动板房设计建造，并结合 BIM 技术进行数字化运维，两者相互配合，在较短时间内完工并交付武汉火神山医院项目。

本文针对 BIM＋装配式建筑在应急工程建设工程项目中的应用展开研究，以期在日后实践中得到进一步完善。

1 应急工程建设项目的特点

（1）建设速度快，工期控制严。应急工程建设项目是由国家领导和决策的“一级响应、战时状态”的临时建设项目，需要国家内部和外部各种资源的相互配合，以符合建筑标准为前提，短时间内保质保量地完成建筑成品，为应急防护提供可靠的物质保障。在一般的传统项目中，我们需要通过精密设计和精细施工来交付建筑成品，但在应急工程建设项目中，为保证工期而在施工上往往无法达到设计的精细度。这就需要我们以更加先进的建设方式来适应这一特殊情形，保证项目建设的正常运作。

（2）多专业协同配合要求高。应急工程建设项目一般把对建设速度的要求摆在首要位置，在时间紧、任务重的背景下，需要一种能同时满足高效性、经济性、节约性的建筑结构形式，并且满足特殊的防护功能要求。这就需要相关设计-施工-运维全寿命周期阶段的工作人员集成管理，在资源配置合理的要求下开展多专业交叉作业，统筹各专业的施工队伍，保证施工中的每个环节都有序进行，确保施工进度的顺利推进。

2 BIM＋装配式建筑简介

2.1 BIM 技术

BIM 技术是应用于工程设计、施工和运维于一体的数据化工具。由该工具构建的参数模型，帮助工程技术人员能够迅敏、准确地对各种建筑信息数据做出判断，在为各参建方提供协同管理平台的过程中，在方案优化、成本控制、进度调控和项目管理等的具体实施中，起到了举足轻重的作用。近些年来，得益于信息技术的发展，我国推出了大力推动 BIM 技术应用的相关政策，通过构建“云平台”，掌握项目从策划、施工、交验到竣工阶段产生的所有动态资料；同时结合 BIM 技术，进行综合检查，实现装配式建筑全过程的标准化、模块化和智能化设计，为在极短时间内各专业相互交叉作业管理提供便利。

2.2 装配式建筑

装配式建筑是一种安全高效、绿色环保、低碳节能型建筑。装配式建筑构件在车间生产过程中有固定的模具且依据统一的技术标准，保障了产品的精度，使产品更加标准化。通过从工厂运输到现场进行装配施工，降低了现场作业的工作量，提高了工作效率，加快了施工进度，保证了工程质量，减少了工程成本。如今，装配式建筑正在发挥其巨大的潜力，也越来越受到人们的青睐。

3 BIM＋装配式建筑的应用过程

3.1 设计阶段

3.1.1 应用 BIM 技术进行三维建模

新冠肺炎疫情暴发后，武汉市政府下发指令进行武汉火神山医院的建设。中信建筑设计研究总院在第一时间与施工单位进行探讨，确定采用装配式建筑模式，并借助信息化工具—BIM 技术，根据装配式建筑的规范要求，运用 Revit 软件对建筑结构类型、尺寸和材质等单个建筑构件元素的参数，进行设计和三维建模。其间，各种构件的参数不断被确定和修改，并在软件中相互关联；所有专业平面、立体和剖面的二维 CAD 图纸通过 Revit 软件被转化为三维动态模型；各参建单位根据建造模型就如何缩短工期、保证质量、确保安全等问题进行探讨并达成共识。武汉火神山医院依据传染病医院建造的相关规范，需要增添一些特殊的建筑功能。这势必要求在设计过程中将不同专业的图纸放置在同一个 BIM 模型中进行互相关联，通过Navisworks 的实时互动进行综合检查，以优化设计图纸，降低设计阶段的出错概率。最后借助 YJK-AMCS 软件的模块功能来提高装配式建筑的建模速率，从根本上避免了不同专业图纸出现差异的现象，为施工建设提供了基础性的技术保障。

3.1.2 应用 BIM 技术进行协同设计

BIM 技术是一种建筑信息技术，使不同专业、不同地区的人员都能通过网络参与 “云平台”的构建，在同一个 BIM 上进行协同设计，实现工程设计中各种信息的共享和协调管控，保证设计工作的协调推进。在武汉火神山医院项目建设过程中，BIM 的创建者通过网络“云平台”与团队成员和来自全国各地的优秀设计师共同奋战，运用建筑物参数化共享的数字模型信息，花费 3 天时间共同完成了建模设计工作；各方设计人员运用共享的建筑参数对建筑物进行模拟化、可视化的碰撞检查，实现协同设计和管理。应用 BIM 技术开展协同设计工作，优化了设计图纸，减少了设计中的出错次数，确保了设计工作的顺利进行。

3.2 施工阶段

3.2.1 应用 BIM 技术进行技术交底

BIM 技术的参数化设计和可视化交底充分体现了 BIM＋装配式建筑的创新所在。在武汉火神山医院施工前，中建三局运用 BIM 模型进行三维方案技术交底。例如：向生产作业人员展示三维模型，应用 BIM 技术对施工工序进行动态模拟和碰撞检查，并直观地展示了动态主体结构纵/横向施工、集装箱式箱体活动板房构件尺寸大小及关键技术要点；运用三维图详细记录每个复杂节点，然后进行三维渲染；运用三维立体打印技术直接将 BIM 模型打印成实体构件，并进行实物模型展示。其呈现方式直观，不存在理解障碍和误差，让加工人员和现场安装工人了解施工工序并按图施工，以确保加工和安装的质量。BIM 模型的技术交底，不仅充分体现了交底内容的直观性和准确度，而且便于施工组准确理解设计方案和施工方案，极大地提高了工作效率，确保了施工进度的有条不紊。

3.2.2 应用 BIM 技术进行现场协同管理

BIM 技术应用到装配式建筑中的做法，为装配式建筑行业转型升级开辟了一条新的出路。BIM＋装配式建筑采用成熟的拼装式工业化成品，在很大程度上减少了现场作业的工作量，将效率发挥到最大。武汉火神山医院项目建设期间，中建三局应用 BIM 技术进行智能化管控，在模块化设计的基础上，通过“云平台”将各部件的工程信息从模型中调出，提供相对应的技术规范、加工图和构件详图，由工厂进行标准化、模块化、工业化生产，使工程成品的质量得到了严格控制。在施工现场，应用 BIM 技术提前进行场地布置，按照医院建设的特点，对采光、管线布置和能耗分析等进行优化模拟，确定最优建筑方案和施工方案。在运输过程中，制订严格的运输方案，确保各构件按时运至现场。在安装过程中，采用构件编码的方式，以便安装人员可以根据编码快速确定构件的位置并尽快完成拼装工序，实现在外部拼接过后进行整体吊装，将现场施工和整体吊装穿插进行，以加快施工进度。

3.3 运维阶段

3.3.1 应用 BIM 技术进行构件信息追溯管理

BIM＋装配式建筑的应用，推动了武汉火神山医院的快速建设。在建设过程中，为了确保构件数据信息的共享，保证各参建方协同管理，最终生成管理数据统计表，提高了建设项的准确性；对构件自动生成独有的二维码，编码与构件一一对应，实现生产和装配的 BIM 信息录入、操作、存档及构件跟踪分析的数字化管理。工作人员通过扫描二维码，可实时更新构件状态、实时对所有构件进行追踪查询、实时采集数据信息，统计各阶段完工工程量，并且进行信息共享，以便工作人员发现问题后及时采取相应措施进行应对，防止造成严重的安全事故。

3.3.2 应用 BIM 技术进行工程信息化管理

BIM＋装配式建筑是一种项目精细化的模式。在建设过程中，BIM＋装配式建筑的智能化管控优势得到了充分发挥，使项目的全寿命周期都处于数字化管控之中。通过构建的 BIM 数据库，将各参建单位、建筑材料、建筑机械、建筑工期和建筑成本等信息纳入建筑信息模型中，同时运用 BIM 4D 和 BIM 5D 的模型进行集成管理。从初步设计、方案比选、材料需求计划、工程量、成本估算和工程档案资料智慧化管理到项目交付竣工，都实行数字化运维，提高了 BIM 数据库目的管理效率和协作效率。

4 加快发展 BIM＋装配式建筑的对策和建议

4.1 建立完善的标准规范体系

BIM＋装配式建筑是武汉火神山医院应急工程建设项目的核心，不仅发挥了其固有的建造优势、提高了工作效率、加快了施工进度、保证了工程质量，还体现了 BIM 信息化技术在项目建设全过程阶段的显著效果。项目组构建“云平台”，使得各参建单位能够掌握项目从策划到交验、竣工和管理各阶段产生的所有动态资料，实现项目协同管理，实现全寿命周期内的良性发展。据相关资料显示，与国际建筑业信息化率 0.3% 的平均水平相比，我国建筑业信息化率仅约为 0.03%，差距十分明显。这说明我国建筑业信息化步伐发展缓慢，亟待进一步提升。

针对信息化率较低这一现象，当前最重要的任务是加紧出台相关标准规范，并尽早建立建筑业信息化数据库。因此，有关部门应加大力度积极制订相关的标准规范和要求，进一步完善相关的数据标准和系统的建设规范，制订和实施统一的数据采集、传输和存储的标准，引导和规范相关应用平台的建设，为产业发展提供基础的平台支撑。同时，积极探索 BIM 技术与地理信息集成技术、物联网和大数据等的集成应用管理，推动装配式建筑的高质量发展。

4.2 完善装配式建筑的全产业链建设

BIM＋装配式建筑进一步推动了装配式建筑在全国各地的迅猛发展，并从政府投资项目逐步延伸至民用项目。从现阶段来看，装配式建筑行业的发展一直以政策驱动为主，社会参与程度较低，专业化分工尚未形成，仅局限于装配式工厂的生产和制造，缺乏配套资源和配套产业的协同发展。导致设计单位、预制构件生产商、施工企业、房地产开发商、材料供应商和装饰装修公司等多个产业链主体之间产生断层，信息共享和主体协同管理作业程度较低，装配式建筑全寿命周期内生产效率和质量的提高严重受阻，从而不利于全行业生产力的提升。

为了更好地促进装配式建筑的良性发展，需完善装配式建筑全产业链的建设。制订装配式建筑全产业链的发展规划，打造集装配式建筑设计、生产、施工、安装、装修装饰、材料供应、产品销售和运营管理等于一体的相关产业协同发展的全产业链。实现企业集聚、产业集群、技术集成，促进产业链上、中、下游之间的一体化发展，形成资源集聚效应和协同溢出效应，最大程度地取得全产业链的社会效益、经济效益和生态效益。

4.3 加大 BIM 人才培养力度

BIM＋装配式建筑助推了武汉火神山医院快速建设，让更多人认识到 BIM＋装配式建筑的强大优势。这几年来，国家加大力度推进 BIM 技术的发展规划，也培养出了一批专业人才，但这一切相对于巨大的市场需求而言还远远不够。与此同时，当前 BIM 从业人员仅掌握了 BIM 理念和应用工具，缺少相应的实践经验，无法制订出符合企业实际需求的 BIM 应用规划和方案。这对 BIM＋装配式建筑的快速发展具有一定的制约作用。

面对强大的市场需求，有关部门需完善相关政策文件，制订出符合要求的标准规范，开展行业技术交流，从而推动行业发展。进一步优化人才培养实施方案，加大对 BIM 应用的宣传推广力度，让更多的人认识到运用 BIM 技术的优势。开展全国 BIM 职业技能大赛，完善全国建筑信息模型职业技能等级考试的规范要求。企业应制订公司层和项目层的奖惩制度，以帮助企业挖掘和发挥 BIM 人员的潜能，不断完善奖惩制度，激发项目应用 BIM 的活力，最终形成一支更加符合企业发展和项目需求的、完整的复合型 BIM 人才队伍。

5 结 语

BIM＋装配式建筑在武汉火神山医院建设项目中充分体现了实际应用价值，达到了“1＋1＞2”的效果。可以预见，随着我国大力推进 BIM＋装配式建筑的高质量发展，BIM＋装配式建筑未来必将在临建工程、紧急用房、抗险救灾、应急仓储、市政设施和商业住宅等领域进一步发挥其得天独厚的应用优势，为传统建设方式的升级和转型赋能。