装配式研究|基于BIM技术的装配式建筑智慧建造（一）

1. 建筑行业智慧建造成为必然

我国建筑业作为劳动密集型传统行业，一直延续着粗放型建造模式，信息化程度较低，工程相关信息仍以纸质形式保存，信息搜索难度大，参建各方不能进行有效的信息共享，也不能协同运作，还经常因信息沟通不畅出现返工，造成极大的资源浪费。

随着BIM技术、物联网、大数据和云计算等新兴信息技术的发展，在技术上已经可以实时、精确、高效地交换和共享工程建造过程中的大量信息。利用BIM等技术，推动建筑行业信息化，对解决工程建造中的信息孤岛、实现参建各方协同运作，进而实现智慧建造，可起到极大的作用。

1.1 BIM将成为集成时代的主要技术表达

按照计算机技术的发展脉络，可将建筑的设计和建造过程划分为人工时代、键盘时代和集成时代。BIM技术可使整个建筑全生命周期各专业的数据得到有效集成，已成为集成时代的主要技术表达。传统项目建设模式将向基于BIM的项目集成建设模式转变（图1）。

图1 传统项目建设模式向基于BIM的集成模式发展

1.2 BIM技术在项目各阶段的应用

1）策划阶段：整体布置、智能规划。

2）设计阶段：优化建筑性能，创造高舒适度环境，提高建筑价值。

3）施工阶段：减少设计变更，优化施工顺序，提高施工质量，减少浪费。

4）运维阶段：建立物业资产管理数据库，智能设备，应急处理，3D空（一体化装修）间租售。

在建筑全生命周期应用BIM技术，可更好地提高设计质量、更好地进行施工管理、更好地进行运维管理（图2）。

图2 BIM技术在建筑整个生命周期的应用

1.3 BIM模型专业划分

以建筑工程为例，BIM模型的专业划分如图3所示。

图3 建筑工程BIM模型的专业划分

1.4 基于BIM的设计协同整合

利用BIM总体模型，将建筑、结构、机电等各专业协同在一起，发现问题及时沟通、协调，实现各专业无缝对接（图4）。

图4 基于BIM的设计协同整合

1.5 BIM转变建筑业的建造模式

在施工阶段，运用BIM技术进行施工深化、管线综合。同时，借助BIM进行施工模拟、进度管控与成本控制。通过施工过程全方位的信息化管理，可大幅度提升施工质量，减少施工浪费，节省工程投资。

1.6 BIM推动工程建设项目的精细化管理

建筑业企业在接到建设项目后，通常的做法是组建临时工程项目部，在现场组织大量工人进行施工。由于项目复杂，加上专业分包单位又多，施工人员多，设备也多，施工管理混杂，难度很大。运用BIM技术进行系统集成，可推进总包单位与各分包单位之间经营管理的集约化。可使建筑业等同于制造业，做到生产工艺流水化、产品制作标准化、建造方式模块化。

1.7 BIM应用的效益评估

美国斯坦福大学对32个BIM应用项目进行统计，得到采用BIM技术可获得的效益如下：

1）消除40%预算外更改；

2）造价估算控制在3%精确度范围内；

3）造价估算耗费的时间缩短80%；

4）通过发现和解决冲突，将合同价格降低10%；

5）项目工期缩短7%；

6）及早实现投资回报。

1.8 BIM技术应用瓶颈

1）建筑业规模庞大，要在短时间内，让众多从业者接受BIM技术，难度很大。

2）建筑行业的流程比较碎片化，要应用BIM技术，则需要将工作流程集成化。

3）在设计阶段，因为没有额外的费用，设计人员并不关心BIM建模。设计师不愿意去考虑后续施工企业对BIM模型的需求，认为增加了与自己业务无关的信息，既无义务也无回报，担心一旦输入错误的BIM信息，还必须承担设计师难以担负的责任。

4）由设计单位传来的BIM模型，施工企业对模型正确性、细致性、全面性、及时性等存在疑虑。

目前，浙江省已计划出台标准，对采用BIM技术的项目，拟追加相应费用，具体如表1。

表1 浙江省对BIM模型追加费用标准

1.9 基于BIM的智慧建造

1、智慧建造的内涵

建筑业走可持续发展道路，在整个建造过程中，高效利用各类资源，实现低碳节能，最大限度节约资源、保护环境和减少污染。利用先进的信息技术手段，实现整个建造过程的智慧化，各方主体协同工作，信息数据有效共享，企业管理精细科学，建造模式集约高效。

2、智慧建造的技术支撑

1）五维的BIM建模，5D（BIM模型）= 3D实体+ 1D时间+ 1D成本。

2）基于大数据、云计算的项目工程基础数据协同、集成。

3）建筑、结构、机电、安装等各专业BIM模型综合、仿真及碰撞检查。

4）基于云计算的BIM模型管理、共享、可视化及虚拟建造。

5）基于移动数据平台和物联网的BIM建造监管、运维管理及现实体验。

2. 装配式建筑顶层设计提速

近年来，装配式建筑的顶层设计提速。中共中央中发〔2016〕6号文件《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》提出大力推广装配式建筑的目标。国务院国办发[2016]71号文件《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》划分了装配式建筑发展重点地区、积极地区和鼓励发展地区。住建部建科[2017]77号文件印发《“十三五”装配式建筑行动方案》《装配式建筑示范城市管理办法》和《装配式建筑产业基地管理办法》，确定了2020年的阶段性发展目标。国家层面文件出台后，各地也积极贯彻国家政策、文件和标准，目前全国31个省（市、自治区）均出台了鼓励装配式建筑发展的相应政策，全国大力推广装配式建筑政策和标准规范体系已逐步形成，装配式建筑已从试点示范阶段向区域性全面推广阶段发展。

装配式建筑具有降耗、节材、节省工期、减少建筑垃圾等优势（图5），以标准化设计、工厂化生产、装配化施工、装配化装修和信息化管理为典型特征（装配式建筑施工现场如图6所示），而从信息化管理角度，注意培养BIM专门人才，注重BIM技术在装配式建筑中的应用成为必然。

图5 产业化项目与传统项目对比优势

图6 装配式建筑施工现场

与传统项目相比，装配式建筑设计与施工更注重对质量、成本、工期、效果与环保的综合评价，在深化设计、构件制作、施工吊装过程中，尤其需要系统综合集成，BIM技术已成为提升建造品质的重要手段。工业化建筑评价体系如图7所示。

图7 工业化建筑评价体系

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