基于BIM的裝配式建筑全生命周期管理問(wèn)題研究

賈爽　黎亞亮　薛永勝

（機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南　鄭州　450007）

基于BIM的裝配式建筑全生命周期管理問(wèn)題研究

賈爽黎亞亮薛永勝

（機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南鄭州450007）

經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，帶動(dòng)了建筑行業(yè)的發(fā)展，對(duì)建筑提出了更高的要求。近年來(lái)，裝配式建筑在建筑工程中受到廣泛應(yīng)用，但因裝配式建筑存在一定問(wèn)題，且在管理方面存在一定缺陷，給建筑業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展造成一定影響?，F(xiàn)就建筑信息模型及全生命周期管理進(jìn)行闡述，對(duì)全生命周期管理中建筑信息模型技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析，總結(jié)建筑信息模型在裝配式建筑全生命周期管理中的應(yīng)用。

裝配式建筑；建筑信息模型；全生命周期管理

綠色施工、環(huán)保節(jié)能、建造速度快、節(jié)省勞動(dòng)力等是裝配式建筑具備的優(yōu)點(diǎn)，在建筑工程中應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。但裝配式建筑在技術(shù)和管理方面存在一系列問(wèn)題，尤其是管理方面。我國(guó)裝配式建筑研究以施工技術(shù)為主，忽視施工管理的重要性，因此，研究裝配式建筑全生命周期管理尤為重要。

1　建筑信息模型及全生命周期管理

1.1建筑信息模型

建筑信息模型（BIM），是利用計(jì)算機(jī)等數(shù)字化技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)建筑信息模型，從而將維護(hù)信息、建造信息和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)等諸多信息保存于BIM［1］。它的基礎(chǔ)模型是建筑工程中的相關(guān)參數(shù)，它可應(yīng)用于成本核算、資料管理、工程設(shè)計(jì)和施工管理等。目前，BIM已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于項(xiàng)目建設(shè)，如濟(jì)南大劇院、成都金融城等。

1.2全生命周期管理

全生命周期管理，是指建筑工程的整個(gè)建設(shè)過(guò)程。包括拆除后利用、生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)與建造。信息管理是全生命周期管理的重要思想，它是通過(guò)構(gòu)建建筑信息模型，集成了管理、施工和設(shè)計(jì)過(guò)程，有效的避免在信息交流過(guò)程中出現(xiàn)交流障礙。包括兩個(gè)方面，一是對(duì)項(xiàng)目全生命過(guò)程中的信息管理、共享，以促進(jìn)項(xiàng)目獲利能力、質(zhì)量和建造效率的提升。二是在項(xiàng)目實(shí)施期間構(gòu)建與建設(shè)工程相關(guān)的信息。

2　全生命周期管理中建筑信息模型技術(shù)的應(yīng)用

2.1全生命周期管理實(shí)現(xiàn)過(guò)程

在我國(guó)，關(guān)于建筑工程信息管理和共享問(wèn)題已經(jīng)研究很多年，但因缺乏有效的技術(shù)支撐，故致使研究多停留在理論方面。BIM技術(shù)的誕生，給全生命周期管理帶來(lái)準(zhǔn)確的技術(shù)支持，有利于全生命周期管理實(shí)踐［2］。BIM技術(shù)的基本元素，是項(xiàng)目中的單構(gòu)件，融合了基本元素的施工要求、質(zhì)量性能、成本數(shù)據(jù)和設(shè)備性能等有關(guān)信息，構(gòu)建一個(gè)具備數(shù)據(jù)化特征的建筑信息模型。各個(gè)數(shù)據(jù)間維持著建筑物整體的空間關(guān)系與組織關(guān)系，從而形成一個(gè)有層次、完整性的信息管理系統(tǒng)。BIM技術(shù)改變了建設(shè)信息原有的創(chuàng)建方式和創(chuàng)建過(guò)程，使項(xiàng)目從開(kāi)始階段利用數(shù)字化信息形式，進(jìn)行信息管理與共享，真正實(shí)現(xiàn)了全生命周期管理。

2.2以建筑信息模型為技術(shù)核心

建筑信息模型，融合了多種與建筑相關(guān)的信息，使得設(shè)計(jì)資料與建筑信息儲(chǔ)存于相同的數(shù)據(jù)庫(kù)中，有效的防止出現(xiàn)因管理、施工和設(shè)計(jì)軟件不兼容，造成溝通障礙等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了不同專(zhuān)業(yè)間的信息共享。不同專(zhuān)業(yè)在全生命周期中，可以依據(jù)自身實(shí)際需求情況，選擇BIM中的有關(guān)數(shù)據(jù)信息，以滿足施工、設(shè)施、管理和決策需求。除獲取信息外，不同專(zhuān)業(yè)可以在BIM中創(chuàng)建與本專(zhuān)業(yè)相關(guān)的新信息，實(shí)現(xiàn)了與其他專(zhuān)業(yè)間的信息共享，緊密聯(lián)系建設(shè)工程的各個(gè)環(huán)節(jié)，確保各個(gè)專(zhuān)業(yè)協(xié)同配合工作。

3　建筑信息模型在裝配式建筑全生命周期管理中的應(yīng)用

裝配式建筑的預(yù)制構(gòu)件需要在工廠生產(chǎn)，所以，需要將其列入生命周期管理范圍。

3.1規(guī)劃設(shè)計(jì)

規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，BIM起到關(guān)鍵作用，能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)項(xiàng)目方共同參與協(xié)同工作，從而解決了傳統(tǒng)模式中，因業(yè)主主觀原因或者不同專(zhuān)業(yè)存在設(shè)計(jì)沖突引發(fā)的設(shè)計(jì)變更等問(wèn)題。在規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，包括四個(gè)部分。

一是分析場(chǎng)地和規(guī)劃選址。它直接影響到建設(shè)項(xiàng)目的定位。傳統(tǒng)方法存在主觀因素過(guò)多、無(wú)法科學(xué)處理信息數(shù)據(jù)及定量分析不充足等問(wèn)題。利用BIM技術(shù)，并與地理信息系統(tǒng)結(jié)合，能夠模擬建造建筑物空間信息及場(chǎng)地條件，兩者間相互補(bǔ)充，可對(duì)場(chǎng)地使用特點(diǎn)及條件進(jìn)行評(píng)估，以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地規(guī)劃最優(yōu)。

二是繪制圖紙和建立模型。在BIM模型中，各個(gè)圖元都代表著實(shí)際工程含義，包含構(gòu)件材料屬性、空間尺寸等參數(shù)，它們直接控制著所有構(gòu)件模型。一旦改變了構(gòu)件某個(gè)模型參數(shù)信息，那么其他構(gòu)件也會(huì)隨之變化，這樣優(yōu)化了傳統(tǒng)方式中三視圖的修改過(guò)程。應(yīng)用BIM模型，能夠模擬實(shí)際施工的難點(diǎn)，如復(fù)雜節(jié)點(diǎn)、新形式和新結(jié)構(gòu)等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，改進(jìn)原方案。另外，設(shè)計(jì)單位借助BIM的可視化特征，與構(gòu)件制造商、施工單位及業(yè)主探討設(shè)計(jì)方案，促進(jìn)工作效率提升。

三是檢查設(shè)計(jì)沖突。傳統(tǒng)方式在建筑物立體圖恢復(fù)過(guò)程中，往往以主觀想象為主，這樣極易造成設(shè)計(jì)與施工不符，尤其是在設(shè)計(jì)設(shè)備時(shí)，增加管道相互碰撞風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而影響正常施工。在這種情況下，需要對(duì)設(shè)計(jì)方案重新修改設(shè)計(jì)，不僅延誤施工工期，還大大增加了建設(shè)成本。結(jié)構(gòu)師運(yùn)用BIM設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，一旦水電管線與設(shè)計(jì)出現(xiàn)沖突，那么BIM模型能夠及時(shí)顯示，結(jié)構(gòu)師對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行及時(shí)修改，從而解決設(shè)計(jì)沖突問(wèn)題。

四是造假管理與工程量統(tǒng)計(jì)，因CAD軟件在計(jì)算構(gòu)件信息時(shí)，難以讓計(jì)算機(jī)自行統(tǒng)計(jì)，所以，統(tǒng)計(jì)工程量時(shí)，需要耗費(fèi)大量時(shí)間。BIM作為一個(gè)信息庫(kù)，整合了大量的建筑信息，造價(jià)管理者可以實(shí)時(shí)查閱所需的工程量信息，并利用計(jì)算機(jī)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)各個(gè)構(gòu)件，減少了人工操作時(shí)間，防止因計(jì)算錯(cuò)誤，造成設(shè)計(jì)方案與工程量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)存在偏差。

3.2生產(chǎn)制造

生產(chǎn)制造構(gòu)件過(guò)程中，將BIM技術(shù)與RFID技術(shù)結(jié)合，在RFID標(biāo)簽中置入構(gòu)件，保證每個(gè)RIFD標(biāo)簽中又與之對(duì)應(yīng)的構(gòu)件信息，有利于管理構(gòu)件運(yùn)輸、生產(chǎn)、吊裝和存儲(chǔ)過(guò)程。利用構(gòu)件生產(chǎn)管理子系統(tǒng)，可以在BIM數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取與構(gòu)件設(shè)計(jì)有關(guān)的數(shù)據(jù)，還可在BIM數(shù)據(jù)庫(kù)中添加預(yù)制構(gòu)件的存儲(chǔ)信息、質(zhì)量監(jiān)測(cè)信息和生產(chǎn)信息。唯一性是RFID標(biāo)簽編碼的主要原則，它可以保證構(gòu)件在各個(gè)過(guò)程中的信息具備較高的準(zhǔn)確性。BIM技術(shù)與RFID技術(shù)結(jié)合，不僅可以達(dá)到零缺陷、零庫(kù)存目標(biāo)，還可依據(jù)實(shí)際進(jìn)度情況，把信息及時(shí)反饋至生產(chǎn)管理子系統(tǒng)，從而避免出現(xiàn)待料、待工等問(wèn)題［3］。

3.3建造施工

在控制工程質(zhì)量和進(jìn)度過(guò)程中，應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠?qū)嶋H模擬分析施工方案計(jì)劃，把時(shí)間與3D模型緊密聯(lián)系起來(lái)，構(gòu)建4D施工模型，從而實(shí)時(shí)跟蹤施工質(zhì)量和施工進(jìn)度。比較原計(jì)劃數(shù)據(jù)與實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算出兩者存在的偏差。這樣，可以最優(yōu)化配置空間與資源，有效的解決沖突問(wèn)題，確保施工組織設(shè)計(jì)和施工方案達(dá)到最優(yōu)。最后，利用調(diào)整系統(tǒng)，調(diào)整施工質(zhì)量和質(zhì)量。實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)中普遍存在構(gòu)件錯(cuò)誤或未找到構(gòu)件問(wèn)題，為避免該問(wèn)題，需要加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)管理。通過(guò)有效地結(jié)合BIM與RFID技術(shù)，可實(shí)時(shí)追蹤控制構(gòu)件。兩種技術(shù)結(jié)合，不僅降低人工信息錄入引發(fā)的錯(cuò)誤，還可保證信息準(zhǔn)確讀取。

3.4運(yùn)營(yíng)維護(hù)

在運(yùn)營(yíng)維護(hù)中，應(yīng)用BIM技術(shù)，可以對(duì)建筑容量、使用情況及財(cái)務(wù)信息實(shí)時(shí)檢測(cè)。利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)維護(hù)與建造施工的無(wú)縫交接，且提供詳細(xì)參數(shù)，供運(yùn)營(yíng)維護(hù)使用。把BIM技術(shù)應(yīng)用于物業(yè)管理，可利用BIM技術(shù)對(duì)運(yùn)行參數(shù)實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控，以對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行判斷。依據(jù)運(yùn)行參數(shù)，評(píng)估設(shè)備的環(huán)境、性能和能耗成本績(jī)效，并采取有效控制措施。

4　結(jié)語(yǔ)

裝配式建筑全生命周期管理中應(yīng)用BIM技術(shù)，不僅可以減少能源消耗，還可對(duì)各個(gè)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，以提升施工進(jìn)度與施工質(zhì)量?？梢?jiàn)，BIM技術(shù)必將成為裝配式建筑未來(lái)發(fā)展主要趨勢(shì)。但在BIM技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，面臨諸多困難，因此，相關(guān)人員應(yīng)不斷深入探究BIM技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)裝配式建筑全生命周期管理持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

［1］齊寶庫(kù)，李長(zhǎng)福.基于BIM的裝配式建筑全生命周期管理問(wèn)題研究［J］.施工技術(shù)，2014（15）：25—29.

［2］張家昌，馬從權(quán)，劉文山.BIM和RFID技術(shù)在裝配式建筑全壽命周期管理中的應(yīng)用探索［J］.遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2015（2）：39—41.

賈爽（1983.12-），男，碩士，工程師，研究方向：建筑性能分析。

TU17；TU758.12

A

1003-5168（2015）-12-0032-2