论装配式建筑项目在全生命周期中应用BIM技术的问题及对策

张悦 卢彦峰 符惠萍 苟强 孙拴虎

摘 要：BIM技术通过构建可视化数字模型，可提取建筑各构建的参数信息，为装配式建筑提供可视化操作平台，强大的信息协同处理能力为装配式建筑全生命周期管理的运营和发展提供了新的途径。通过对BIM技术与装配式建筑全生命周期管理的现状进行分析，探寻现阶段装配式建筑项目在全生命周期中应用BIM技术存在的问题，提出解决措施，以期能促进建筑行业的健康发展。

关键词：装配式建筑;全生命周期;BIM技术

我国传统建筑方式以砖木结构、现浇结构为主，这种建筑方式消耗大量木材、土地资源及劳动力资源且施工周期长，制约着我国建筑行业的快速发展。党的十八大报告提出要把生态文明建设放在首要位置，近年来，我国人口老龄化问题日益突出，人口红利的优势逐渐消失，劳动力成本的快速攀升，传统施工模式将难以为继。装配式建筑作为一种集约化建筑方式，现场湿作业工作量降低，劳动力大幅减少，产业链高度机械化，对生态环境影响小，绿色节能，节约工期，体现了生态与经济共同发展的“四节一环保”要求。然而，当前环境我国装配式建筑的研究发展还停留在技术革新阶段，相关的制度及配套规范、措施还存在一定的疏漏和不足，装配式项目管理模式还在延续传统的项目管理模式，导致信息传递链无法连接，项目各个阶段无法相互协同操作，管理混乱效率低下等问题。因此，如何使各阶段项目信息融合搭接、各参与方互联互通、设计和施工有效协调是解决装配式建筑发展的关键[1]。

BIM技术以其强大的协同性、可视化和交互性为建设项目各参与方在各阶段进行多维度综合管理提供了操作平台，通过BIM技术构建多维系统平台为装配式建筑全生命周期管理的运营和发展提供了新的途径。

本文主要通过分析结合BIM技术的装配式建筑的全寿命周期管理应用现状，探讨当前模式推广的限制因素，探索问题解决办法，为促进我国装配式建筑的发展提供思路。

1 BIM技术与装配式建筑全生命周期管理的现状

住建部在《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》中提出，工程可于规划、勘察、设计、施工、运营维护等阶段充分运用BIM技术完成各个阶段各个参与方的数据交换和共享，通过虚拟建造实现各专业进行协同工作，项目的质量监督、安全管理、进度控制、成本节约、环境保护、能耗分析等各项功能通过精细化管理达到最优目标。而装配式建筑当前显现出最大的隐患就是现阶段无法实现全过程的信息化协同管理。构建设计、安装、施工阶段无法实现信息兼容，发生施工碰撞和冲突，导致设计变更数量增多现象，最终造成工期拖延[2]。因此，运用BIM技术可以建立各参与方协调链接的平台，这种全过程信息化管理模式对装配式建筑进行全生命周期管理具有重要的实施意义。BIM技术在装配式建筑全生命周期中的使用情况，可归纳总结到图1。

即从项目的规划阶段到运营维护阶段建设方可推行全参与方协同管理的BIM监管平台，从而实现项目全过程的信息共享，通过BIM平台对项目质量、进度、成本、安全、环境等目标进行多维管理，实现建筑高质量高效率要求，充分发挥装配式建筑的优势。

1.1 规划设计阶段

在这个阶段，各方可通过BIM技术信息共享，从而协同合作进行项目的规划选址与勘察设计。主要体现在：

（1）规划：这个阶段主要有选址和场地模拟分析两部分工作，可采用地理信息系统（GIS）技术获得空间信息数据，同时使用BIM技术构建拟建建筑物的模型。与此同时，勘察单位通过BIM构建模型，进行空间模拟[3]，计算分析，建立岩土信息资源库;

（2）设计：设计单位通过BIM技術绘制图纸，协同设计，对建筑模型进行场地布置和施工模拟。

同时，三维视图较传统的二维视图在冲突检查时具有明显优势。特别是设备设计中，BIM模型可以直观地反应管道形态，最大程度避免因设计冲突造成的工期延误。

1.2 生产制造阶段

生产单位可通过BIM模型进行进度分析和数据模拟，计算所需的构件数量，及时调整生产计划，对装配式构建标准化设计、生产流程、运输及管理进行优化。

1.3 建造施工阶段

BIM技术在装配式建筑施工阶段主要用于对施工方案优化设计、质量安全的跟踪监控、施工进度模拟分析、预制构件的检查及存储管理、数字化虚拟建造等。在这个阶段，通过施工单位搭建BIM协同管理平台，构建三维模型，通过现场实际施工情况与计划数据作对比分析，及时查找问题冲突，可尽快调整偏差，得到最优方案[4]。此外，预制构件从入场进行数据读取、存储和录入，可为后期施工查找构件节约大量的人力物力。

1.4 运营维护阶段

BIM技术在运营维护阶段通过平台进行设备监控，物业管理，进行数字分析和评估，提高运营维护效率质量，节约资源，实现建筑以人为本功能。

2 现阶段装配式建筑项目在全生命周期中应用BIM技术存在的问题

当前，通过对施工现场的实践情况数据汇总，装配式建筑还较难达到标准化设计、多样化建设、装配化施工及全面数字化管理，因此，现阶段装配式建筑的建造成本比现浇施工的成本每平方米要高500元[5]。究其原因，由于装配式建筑的发展与信息化的发展未同步进行，产生了一系列问题：设计单位缺乏装配式建筑设计经验，增加构件生产成本;构件的制造单位没有实现产能的最大化利用，不能完成企业的规模效益;而施工方可能缺乏工业化施工的管理能力降低项目的生产效率等问题[6]。装配式建筑的进一步提高生产效率的关键在于全面全过程信息化，因此，装配式建筑在未来发展过程中需要进一步运用好BIM技术，然而，当前还有很多问题存在于装配式建筑与BIM技术的融合中，需要进行更深入的剖析研究。

2.1 标准体系不完善

目前，现有装配式建筑有关规程，包括《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ1—2014）、《装配式混凝土建筑技术标准》（GB/T51231—2016）等仅能满足基础需求，对于构配件（如板连接件、叠合板、密封胶等）的检测方法标准还没有出台，对于专业功能性构件（如保温材料、阻燃材料等）的评估标准由于专业性较高，目前还未完成编制。首先，BIM技术在绘制模型时面临多级别标准，数量

庞杂，而且各个标准并不统一。其次，我国对于BIM技术现阶段无法形成上下对应的系统化标准体系[7]。由于对模型的交付标准还未统一，各单位对BIM模型的深化程度存在区别，影响着装配式建筑的整体施工效率。政府部门、运营维护单位较少使用建设信息模型，施工单位根据自身BIM技术水平搭建的平台规模各不相同，建设单位大部分依托施工单位的BIM信息平台，而设计单位仍习惯于传统的设计形式，各单位进行成果交付时存在大量的模型冲突检查工作，依托不同的标准进行模型构建导致一个建设项目不能进行整体性建造。

2.2 软件有待完善升级

现阶段，BIM软件种类繁多但各有利弊，如REVIT是当前应用较广的操作软件，但操作较为复杂，对于钢筋、模板、脚手架等图的绘制还有一定难度，对于技术工人的素质、精力和操作水平都有一定要求，绘图效率较低;而一部分软件由于研发时间不长，虽然操作较智能，但绘制精度不高，且不同软件公司的软件绘制出模型较难兼容，需要进行大量的参数校核工作，造成大量的人力、时间的耗费，使用单位需要花费较大的成本和人力资源，使用效率低，信息化共享难以实现。

2.3 人才、技术资源缺乏

BIM技术应用于装配式建筑需要大量懂数字化建造技术的专业人才，而现阶段部分高校及职业院校还存在产教脱节的情况，而社会上大量的BIM教育培训机构存在管理混乱、质量良莠不齐等问题，师资水平不能保证。通过建筑工地实践培育成长的建筑工人又具有高流动性的特点，不能系统全面的提高装配式建筑工人的整体素质。因此，现阶段对建筑装配专业、工程总承包管理专业及智能制造专业的知识都能掌握的综合技术型人才培养难度较大，市场还存在很大的人才资源缺口。

装配式建筑使用大量的预制构件，构件的进场、确认、存储、使用过程较为复杂。现阶段在制作构件时可运用RFID技术将每个构件的信息通过RFID标签植入构件[8]，每个构件相当于拥有了唯一的身份证明，可大大提高构件从生产到起运安装的管理效率。但目前还未推广普及，且各地区还未形成健全统一标准化的构件库，单纯利用RFID技术会产生生产与制造信息分裂，无法对接构件信息，各参与方在构件的设计、生产、建造过程中还无法实现构件信息的共享，增加了项目综合成本。

3 装配式建筑全生命周期中推广应用BIM技术的措施

装配式建筑在未来若想降低综合成本，提高生产效率，必须在全生命周期中推广应用BIM技术，提高项目的信息化水平。因此，我们需要探索出切实可行的解决方法，实现装配式建筑的快速发展。

3.1 完善装配式构件及BIM技术的政策标准

政府相关部门需继续出台推行装配式建筑的构件与BIM技术应用有关的政策措施，使建筑行业通过提升技术、优化管理达到降低成本提高效率的目标，通过企业自身革新促进整个行业标准的升级，从而推进建筑业信息化、智能化发展。同时，行业应对相关技术标准进行整合统一，细化勘察设计、生产制造、实施建造和运营管理各相关单位的BIM模型构建和交付标准，从而使装配式项目可进行整体式建造，通过应用BIM技术使装配式项目在全生命周期内全面实现信息化。

3.2 完善装配式构件数据库及BIM技术平台的构建

在推广RFID技术广泛使用在预制构件中的同时，利用BIM技术搭建装配式构件的数据库，生产单位与各参与方均可通过BIM技术对提取构件信息，也可将后续的质量监测信息反馈到数据库中。通过两个技术的结合使用可杜绝缺陷构件的使用，由于信息绝对透明，生产单位可通过数据库及时调整生产计划，可实现预制构件零库存的目标，从而降低生产成本，提高工程质量。完善BIM技术平台的建立，当前市场还没有一个真正可以实现各方共同参与对项目进行全生命周期的5D管理平台，需要各个使用单位根据自身科研团队兼容不同软件搭建的个性化平台。因此亟须政府及市场引导并激励企业研发出各参与方可信息交流共享的全生命周期BIM技術管理平台。

3.3 产学研协同构建全产业链条

校企协同，书证融合，提高建筑工人信息化建造专业技能[9]。在装配式建筑全生命周期的各个阶段都需要具备多种专业背景的复合型人才。因此，作为培养高素质新型建筑人才的高校，需要提升教学水平。深入工地与时俱进进行产学联动，与社会接轨、与企业对接，提升师资能力。施工企业、软件企业与高校联合，响应国家百万扩招政策，将建筑工人从刻板的“农民工”培养为懂施工技术、精软件操作、会现场管理的专业技术人才，同时企业协助高校进行软件升级，形成产学研协同的全产业链条。

结语

综上所述，装配式建筑在全生命周期中应用BIM技术是建筑业未来发展的方向。但是装配式建筑在推广中还存在一系列问题，BIM技术如何在装配式建筑全生命周期中进行深度融合，还需要在政府相关部门的政策推动下，建筑行业持续引领思路转变，在智能建造人才大力培养等方面继续努力，通过勘察设计单位、预制构件生产单位、施工单位、软件开发方及政府、高校的多方协同、深化发展，相信各参与方的效益会随着建筑信息化的进一步发展有更大的提高，也会推动装配式建筑全生命周期管理健康成熟发展。

参考文献：

[1]陈钟，王晓冬，陈澄波.智能建造背景下装配式建筑的发展与应用[J].建筑结构，2021，51（22）：168.

[2]王兴冲，唐琼，董志胜，王瑞红.BIM+技术在装配式建筑建设管理中的应用研究[J].建筑经济，2021，42（11）：19-24.

[3]袁国枢，刘洋.绿色建筑背景下装配式建筑的发展与应用[J].建筑结构，2021，51（22）：171.

[4]廖晓波.智慧城市建设中BIM技术的应用与实践[J].建筑结构，2021，51（22）：160-161.

[5]韩言虎，杨澔宇.装配式建筑推广障碍与解决策略研究[J].建筑经济，2021，42（07）：15-18.

[6]李欣函，尤完.我国装配式建筑产业发展水平研究[J].建筑经济，2021，42（08）：62-66.

[7]孙玉芳，吴霞，何孟霖，丛旭辉.基于BIM+物联网技术的装配式建筑全过程质量管理研究[J].建筑经济，2021，42（05）：58-61.

[8]张敏，韩莹莹.BIM技术在装配式建筑施工管理中的运用探讨[J].建材发展导向，2021，19（24）：109-111.

[9]窦怀著，中国桂，李承泽，余效儒，徐亦冬.BIM+RFID技术在装配式建筑产业中的应用研究[J].江西建材，2021（11）：3-5.

作者简介：张悦（1992— ），女，汉族，山西大同人，硕士，助教，研究方向：建筑与土木工程。