基于BIM的裝配式建筑智慧建造全過(guò)程分析

1、Word文檔 基于BIM的裝配式建筑智慧建造全過(guò)程分析 1、概述 近年，我國(guó)建筑業(yè)進(jìn)展良好，總產(chǎn)值總體呈穩(wěn)定上升趨勢(shì)，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速進(jìn)展作出了重要貢獻(xiàn)。然而，建筑行業(yè)使用的資源占人類自然資源總量的40%，并且因建筑而產(chǎn)生的垃圾在世界垃圾總量中的占比也高達(dá)40%。將我國(guó)建筑業(yè)與汽車、鋼鐵、裝備制造等其他支柱行業(yè)相比較，創(chuàng)新型生產(chǎn)技術(shù)匱乏、經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)換率低、與生態(tài)不協(xié)調(diào)等問(wèn)題更為明顯，且建筑業(yè)在某些生產(chǎn)環(huán)節(jié)沒有一套合理有效的運(yùn)行體系，經(jīng)常帶來(lái)施工周期長(zhǎng)、勞動(dòng)力成本高、信息化程度低等一系列問(wèn)題。 裝配式建筑節(jié)能減排數(shù)據(jù)見圖1。 將信息化技術(shù)集成應(yīng)用于裝配式建筑在我國(guó)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的過(guò)程中扮演著至關(guān)重要的

2、角色，同時(shí)它也會(huì)把我國(guó)裝配式建筑信息化管理水平提升到一個(gè)新的高度。近幾年，我國(guó)建筑信息化領(lǐng)域漸漸受到各方關(guān)注，對(duì)其投入也是逐年遞增，但內(nèi)容綜合性不強(qiáng)、交叉性較弱等問(wèn)題照舊突出，且建筑領(lǐng)域內(nèi)現(xiàn)代信息化技術(shù)集成應(yīng)用的討論明顯不足。本文旨在討論基于BIM的裝配式建筑才智建筑，分析BIM技術(shù)與裝配式建筑相結(jié)合的過(guò)程存在哪些問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上建立完整的體系架構(gòu)及具體的過(guò)程應(yīng)用，并提出有助于BIM的裝配式建筑才智建筑進(jìn)展的推動(dòng)政策。 2、基于BIM的裝配式建筑才智建筑現(xiàn)狀分析 相比一些發(fā)達(dá)國(guó)家，例如法國(guó)、德國(guó)、日本等，我國(guó)在討論裝配式方面還處于起步階段，技術(shù)體系有待完善并且應(yīng)用范圍也不夠廣泛，在全國(guó)新建建筑

3、中比例僅為15%，重點(diǎn)地區(qū)為20%，低于發(fā)達(dá)國(guó)家的35%40%，但其總產(chǎn)值正在穩(wěn)定上升。裝配式建筑相比傳統(tǒng)現(xiàn)澆技術(shù)具有節(jié)能環(huán)保、施工效率高、信息化程度高等特點(diǎn)。同時(shí)，對(duì)施工技術(shù)人員的管理力量以及設(shè)計(jì)精細(xì)化程度也提出了更高的要求。 清華高校的馬智亮教授最早提出基于BIM的裝配式建筑才智建筑這一理念，他強(qiáng)調(diào)了采納最新信息技術(shù)對(duì)建筑全生命周期內(nèi)的技術(shù)和管理集成的重要性，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑建筑的工業(yè)化、智能化。BIM的作用是建立一個(gè)將建筑全部信息都涵蓋其中的信息平臺(tái)，建立模型實(shí)現(xiàn)信息集成和交互（見圖2）。 1）BIM+VR/AR技術(shù)主要應(yīng)用于構(gòu)建虛擬施工現(xiàn)場(chǎng)、展現(xiàn)重要節(jié)點(diǎn)的施工工藝及交互式場(chǎng)景漫游，可以從

4、各時(shí)間節(jié)點(diǎn)動(dòng)身，站在多角度觀測(cè)施工過(guò)程，進(jìn)而擬選出最佳施工方案，使得裝配式建筑施工組織設(shè)計(jì)更為高效合理、也更能保證工人的人身平安與施工進(jìn)度，節(jié)省了時(shí)間與成本。 2）BIM+三維激光掃描技術(shù)可以對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行測(cè)繪，反映真實(shí)的訊息，尤其是針對(duì)觀測(cè)困難的施工現(xiàn)場(chǎng)，更能凸顯該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。其原理是將BIM模型與三維激光掃描出的圖像相擬合，從而滿意預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量快速檢查、高效精準(zhǔn)建模、精確記錄工程進(jìn)度等要求，相比于傳統(tǒng)人工計(jì)算更為省時(shí)且牢靠度高。 3）BIM+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在傳統(tǒng)的建設(shè)項(xiàng)目中，工程物料跟蹤往往是個(gè)麻煩的工作，信息交互不準(zhǔn)時(shí)、清單票據(jù)不全、計(jì)算錯(cuò)誤等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，致使裝配式建筑項(xiàng)目中建設(shè)方、施工

5、方、監(jiān)理方等各參加者無(wú)法實(shí)時(shí)了解到項(xiàng)目建設(shè)狀況。考慮到上述問(wèn)題，BIM+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將無(wú)線射頻技術(shù)和BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑生產(chǎn)環(huán)節(jié)，工程物料無(wú)論材料尺寸，都可以做到有跡可循，將大幅度的提高信息采集力量。 3、我國(guó)裝配式建筑BIM技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及問(wèn)題 1）三維建模設(shè)計(jì)。 三維信息化模型是BIM技術(shù)的核心，首先建立基礎(chǔ)模型平臺(tái)，隨著項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中，再在基礎(chǔ)平臺(tái)上加入新的構(gòu)件，建筑物各個(gè)結(jié)構(gòu)的幾何特征可通過(guò)BIM技術(shù)的三維建模技術(shù)繪制，逐步建立起完整的建筑模型。BIM建模軟件可自動(dòng)生成相應(yīng)的平、立、剖面圖以及各節(jié)點(diǎn)詳圖，相比過(guò)去常用的紙質(zhì)平面圖，這種技術(shù)方法可以使建筑的空間特征表達(dá)得更為清楚直觀。

6、2）協(xié)同設(shè)計(jì)。協(xié)同設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)人員、管理人員等在同一個(gè)平臺(tái)上一起參加規(guī)劃設(shè)計(jì)，是建筑業(yè)在設(shè)計(jì)方向上的巨大創(chuàng)新，同時(shí)這也滿意政策提出的建筑信息化的要求。協(xié)同技術(shù)可以供應(yīng)一個(gè)交互式的信息溝通平臺(tái)，在設(shè)計(jì)本專業(yè)的同時(shí)可以查詢參考其他行業(yè)的設(shè)計(jì)方案，提升項(xiàng)目在設(shè)計(jì)階段的創(chuàng)新力量。 3）建筑性能優(yōu)化。實(shí)體建筑可以通過(guò)BIM技術(shù)轉(zhuǎn)化為模型文件，再將這些模型文件輸入相應(yīng)的分析軟件可實(shí)現(xiàn)建筑性能優(yōu)化。分析軟件可以模擬太陽(yáng)燈光照耀狀況、對(duì)風(fēng)流體進(jìn)行分析、計(jì)算建筑的能耗數(shù)據(jù)、模擬使用者走動(dòng)狀況等，運(yùn)用模擬分析技術(shù)可以明確的推斷建筑物設(shè)計(jì)是否滿意舒適性，是否滿意低能耗等，對(duì)于設(shè)計(jì)不合理的地方進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整。BIM使

7、得現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)更為高效智能，既提升了舒適性又削減了資源鋪張。 4）碰撞檢查。在施工過(guò)程中碰撞現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，通常是由于忽視各種設(shè)備或建筑材料與建筑物內(nèi)部的空間尺寸關(guān)系造成的。BIM中常用的碰撞檢查軟件有Navisworks，F(xiàn)uzor等，在實(shí)際建筑之前就可以通過(guò)碰撞檢查，在設(shè)計(jì)階段避險(xiǎn)錯(cuò)、漏、碰、缺現(xiàn)象的發(fā)生，從而節(jié)省設(shè)計(jì)成本與勞動(dòng)力。 5）效果圖及動(dòng)畫展現(xiàn)。Sketchup，3DMAX等工具是項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)階段常用的建模軟件，再經(jīng)過(guò)Lumion，Enscape等渲染軟件從而建立模型場(chǎng)景、生成三維動(dòng)畫，將方案以三維立體效果圖或動(dòng)畫的形式展現(xiàn)。在施工階段同樣可用上述方法制作施工模擬動(dòng)畫，這種虛擬建筑

8、的方法可以讓施工工人、管理人員、監(jiān)理等提前發(fā)覺施工過(guò)程中可能產(chǎn)生的技術(shù)問(wèn)題、質(zhì)量問(wèn)題、平安問(wèn)題，在實(shí)際施工階段就可以有效避開各類問(wèn)題。 4、BIM技術(shù)在裝配式建筑應(yīng)用中存在的問(wèn)題 1）缺乏預(yù)制構(gòu)件跟蹤力量。 裝配式建筑的基本單元是預(yù)制構(gòu)件，從預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)開頭，到中途的運(yùn)輸堆放以及進(jìn)場(chǎng)組裝都是預(yù)制構(gòu)件管理的關(guān)鍵。BIM技術(shù)可以運(yùn)用物理數(shù)據(jù)管理和數(shù)字化展現(xiàn)功能將數(shù)據(jù)進(jìn)行集成并加以利用，當(dāng)預(yù)制構(gòu)件的狀態(tài)信息發(fā)生變化時(shí)BIM作為多維數(shù)據(jù)庫(kù)并不能準(zhǔn)時(shí)、完整對(duì)其進(jìn)行記錄、處理，未解決上述問(wèn)題就應(yīng)升級(jí)信息實(shí)時(shí)跟蹤統(tǒng)計(jì)技術(shù)。 2）BIM技術(shù)應(yīng)用成本高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，BIM技術(shù)的運(yùn)用能削減40%的預(yù)算變更費(fèi)用和至少

9、3%的總成本費(fèi)用、節(jié)約80%的預(yù)算編制時(shí)間，相比于傳統(tǒng)建筑，BIM模式下削減的建筑耗能高達(dá)30%，這對(duì)裝配式建筑的綠色建筑和精益化制造意義非凡。然而，BIM通常只運(yùn)用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的大型工程項(xiàng)目，大部分業(yè)主還是更重視傳統(tǒng)的管理方式將質(zhì)量、進(jìn)度、成本作為重點(diǎn)，忽視新興的信息化技術(shù)的應(yīng)用，再加上BIM技術(shù)應(yīng)用成本不菲，更加深了人們對(duì)新技術(shù)的排斥性。 3）BIM軟件的適用性。目前，在設(shè)計(jì)階段常用的核心建模軟件是Revit，Bentley以及Catia，常用的應(yīng)用軟件都是在國(guó)外編程研發(fā)，并沒有將我國(guó)造價(jià)定額規(guī)章、行業(yè)規(guī)范等納入計(jì)算規(guī)章，在我國(guó)的適用性有待提升。 4）缺乏BIM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。雖然國(guó)家建筑業(yè)已發(fā)布

10、BIM六大標(biāo)準(zhǔn)中的三項(xiàng)，各地市也間續(xù)發(fā)布一些針對(duì)地方的BIM標(biāo)準(zhǔn)，但大多數(shù)文件只提到了一些方向性的要求，缺少對(duì)管理過(guò)程中各環(huán)節(jié)針對(duì)性的描述，例如描述預(yù)制構(gòu)件的信息應(yīng)包含哪些內(nèi)容、數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)等關(guān)鍵部分都沒有提及。所以基于BIM技術(shù)的建筑信息化標(biāo)準(zhǔn)需要統(tǒng)一，進(jìn)而規(guī)范各方行為準(zhǔn)則、預(yù)制構(gòu)件信息格式、模型編輯語(yǔ)言及規(guī)律等。 5）建筑設(shè)計(jì)和部品部件標(biāo)準(zhǔn)。建筑設(shè)計(jì)是項(xiàng)目設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中最重要的一環(huán)，但裝配式建筑與現(xiàn)行的建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之間存在許多不全都的地方。裝配式建筑需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中嚴(yán)格根據(jù)模數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)，便利后續(xù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件和部品部件的智能生產(chǎn)工作的綻開，沒有相關(guān)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，則其質(zhì)量管理就難以進(jìn)行，更難保證裝配后

11、的成品是否牢靠耐用。 5、基于BIM的裝配式建筑才智建筑推動(dòng)對(duì)策 1）標(biāo)準(zhǔn)化完善 裝配式建筑建筑水平也能真實(shí)地映射出一個(gè)國(guó)家的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的水平。然而國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)還不夠完備，在生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件時(shí)，各個(gè)生產(chǎn)單位的生產(chǎn)工具如模板、基座等基本無(wú)法相互使用，從而形成預(yù)制構(gòu)件無(wú)法進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)的局面，制定相對(duì)完善的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)就變得極為迫切了。首先可以號(hào)召高校、企業(yè)等本行業(yè)的專家、學(xué)者樂(lè)觀參加到相關(guān)規(guī)范的制定如行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。提倡BIM，VR等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與裝配式建筑相結(jié)合，朝才智建筑的方向前進(jìn)；其次提倡本行業(yè)的標(biāo)桿企業(yè)制作本企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，而國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)低于企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，更能促進(jìn)裝配式建筑向才智建筑的方向進(jìn)展。 2

12、）自主開發(fā)軟件平臺(tái)與生產(chǎn)工藝創(chuàng)新 在自主創(chuàng)新上，要堅(jiān)持科研創(chuàng)新，創(chuàng)新是促進(jìn)技術(shù)進(jìn)展進(jìn)步的核心力氣，關(guān)注裝配式建筑相關(guān)技術(shù)的研發(fā)、裝配式建筑試驗(yàn)室的建設(shè)，同時(shí)提倡學(xué)校與企業(yè)共同努力解決關(guān)于施工一線上遇到的關(guān)鍵瓶頸技術(shù)。要堅(jiān)持改革與創(chuàng)新，摒棄原有的落后設(shè)計(jì)觀念，樂(lè)觀向信息化、技術(shù)化方向靠攏并開創(chuàng)出一套適合自己的信息化流程。 3）培育專業(yè)人才 （1）建立裝配式建筑實(shí)訓(xùn)實(shí)踐基地。 盡可能利用高校與企業(yè)資源，整合兩方人才，提高裝配式建筑人才的相關(guān)學(xué)問(wèn)和職業(yè)技能，從本專業(yè)或者本產(chǎn)業(yè)動(dòng)身，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)專業(yè)或者產(chǎn)業(yè)人才所具備的力量與崗位需求相匹配，樂(lè)觀提倡產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型，推動(dòng)專業(yè)人才的專業(yè)化培訓(xùn)和高端人才輸送，為裝配式建筑專業(yè)人才供應(yīng)從學(xué)校到企業(yè)的一站式的人才培育服務(wù)，使裝配式建筑專業(yè)人才的就業(yè)不成問(wèn)題。 （2）互聯(lián)網(wǎng)+訓(xùn)練平臺(tái)建設(shè)。 裝配式建筑在一個(gè)項(xiàng)目的各個(gè)階段都要海量的數(shù)據(jù)文件作為基礎(chǔ)，對(duì)于裝配式建筑三個(gè)一體化的特性，進(jìn)行BIM技術(shù)與裝配式建筑協(xié)同的資源庫(kù)研發(fā)顯得尤為重要；并且還要充分運(yùn)用各種云平臺(tái)為其服務(wù)，比如利用互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)的視聽說(shuō)優(yōu)勢(shì)，使同學(xué)如身臨其境般學(xué)習(xí)，訓(xùn)練方式形象直觀、敏捷可控。同時(shí)，要完善人才培育與就業(yè)對(duì)接的結(jié)構(gòu)機(jī)制，以企業(yè)實(shí)際的需求為根本，裝配式建筑行業(yè)前景為導(dǎo)向，構(gòu)造一個(gè)學(xué)習(xí)與企業(yè)進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)共同培育裝配