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浅析BIM在装配式建筑全寿命周期管理中的应用

时间:2023/11/9 作者: 新生代 热度: 14065
朱雨红 安徽财经大学管理科学与工程学院 蚌埠 233030

  当前,我国装配式建筑在新建建筑中占比约5%,而《“十三五”装配式建筑行动方案》中明确提出“到2020年,全国装配式建筑占新建建筑的比例达到15%以上,其中重点推进地区达到20%以上。”的目标,装配式建筑发展任务十分艰巨【1】。而BIM技术以其极大的优势已经向人们展示了在装配式建筑发展进程中发挥的巨大作用与潜质。

一、BIM与装配式建筑的研究与发展现状

(一)BIM的研究发展现状

20世纪90年代,G.A.van Nederveen和F.P.Tolman将BIM命名为Building Information Model,提出项目参与人员要整合各层次、各角度的信息,以此满足各个专业以及各个功能获取信息的需求。美国建筑师学会认为,BIM可以译为“建筑信息模型”,即“Building Information Model”,也可以译为“建筑信息建模”,即“Building Information Modeling”。二者不同在于一个侧重模型,一个侧重建模过程。BIM 技术在 2008 年前后逐渐被中国引进,以其五大特性为优势开始应用在建筑工程领域。经过近十年的发展,BIM技术的研究已初具规模,目前国内研究的主要问题停留在集中于设计和施工阶段的协同管理等技术性问题以及全寿命周期管理、信息集成等管理性问题上【2】。

(二)装配式建筑的研究发展现状

装配式建筑是指在工厂内预制出部分或全部构件,运至工地后运用科学合理的方法组装起来的建筑,集设计标准化、生产工业化、施工装配化、装修一体化和管理信息化于一体【3】。早在二十世纪初,人们对装配式建筑就产生了极大的兴趣。英国、法国、苏联等国家在装配式建筑变成实际后首先开始投入了生产。凭借着生产速度快、成本低、绿色环保等的优点,装配式建筑逐渐受到各个国家的欢迎。

  中国的装配式建筑在上世纪八十年代的一段时间内发展后戛然而止,经历了30多年的空窗期后,在建筑业深入改革的2017年,重新聚焦了人们的视线。在国家及社会的高度关注下,装配式建筑已经从试点示范项目向区域性全面推广发展,并展现出良好的发展态势。但它的发展面临着的掣肘仍较多:各专业及各流程协调度不足、生产与物流成本高、行业标准不统一、产业管理不完善、创意受限制、区域发展与行业发展结构性失衡等,而对于这些问题亟待提出行之有效的解决方法。

一、BIM的特点及优势

BIM 技术具有可视化、协调性、模拟性、可出图性、优化性、信息多元性等特性,能够准确帮助人员作出决策、提高各专业之间的工作效率、动态模拟现实事物、自动出图、高度集成信息并优化信息。凭借着这些特性,BIM 技术在装配化的部品部件生产、标准化的设计施工、集中化的项目成果、信息化的生产经营领域等都有着重要的作用,实现了高效实施项目方案,便于团队合作沟通,在设计施工等方案上进行查缺补漏,模拟实施施工过程提高工作效率,各专业及工序的信息化协同管理等功能与优势【4】。

二、BIM在装配式建筑全寿命周期管理中的应用

(一)BIM在规划设计阶段的应用

1.协助规划设计

  将地理信息系统(GIS)应用到BIM中,进行空间与情景的数据建模处理,能够帮助工作人员进行场地规划。在BIM模型中可以查询到所有构件的参数,这些构件也相互关联,模型会根据某一参数的修改而自动调整,从而提高了建模和修改的工作效率。

  2.降低构件设计误差

  BIM技术对预制构件外部尺寸和内部钢筋的各项参数进行精准化设计与定位,设计人员在碰撞检测过程中直观检查到建筑构件的契合度和可靠性,及时进行修改,减少后期变更或返工,降低工期延误和成本上升的可能性。

  “有吃的还堵不住你的嘴呀?”陆浩宇说。他没有问是谁送的早餐,难道他猜到是我放的?还是他根本不在乎是谁?心里有些失落,一连五天,我每天变着花样给陆浩宇带早餐,而他一次也没吃,还把我特意为他准备的早餐都送给了没吃早饭的同学。

  3.帮助造价管理

  BIM模型为造价人员提供了完整的工程数据信息,在减少造价工作时间,提高工作效率的同时也提高了造价的精确度。

  4.合理拆分构件

  在前期设计阶段,BIM模型能够协助不同专业人员拆分不同连接方式的不同构件,避免了设计与生产相脱节的情况,保证了施工方案的合理性。

(二)BIM在生产阶段的应用

1.优化生产流程

  生产阶段承担着连接设计与施工的重要纽带作用。在建筑信息模型中的构件参数信息通过条形码能够转换成加工所需的参数,这种方式使设计阶段与生产阶段实现高效合理的联系,减少了生产错误,提高了生产效率与自动化程度,也能够降低施工的风险。而施工方能够随时获取生产进度,合理安排工程进度。

  2.进行模型试制

  生产厂商可以将拟生产构件利用3D打印技术打印出来进行模型拼装,验证设计方案的合理性,帮助研究合理的施工工序,加快施工进程。

  3. BIM技术与RFID结合协助管理

  RFID 技术是一种无线射频识别技术,又被称为“电子标签”。它的作用是能够准确识别出物体所包含的信息内容。将尺寸、型号等信息的芯片植入到预制构件中,不仅可以在之后的阶段读取信息,还能够在BIM模型中准确查询到构件的位置信息和生产进度信息,便于施工现场各方面的管理。

(三)BIM在施工阶段的应用

1.动态管控材料

  建筑施工所需材料用量巨大,管控繁杂,需要消耗的人力、物力和财力也极大。利用BIM技术提前进行施工场地分析,制定不同施工阶段材料需求量的事前计划,避免二次搬运、材料不足或堆积过多的情况。在此过程中,通过查询施工进度,随时调整材料进场计划,通过计划与实际用量的差异分析,对之后的材料进场或采购进行精确把控。

  2.构件存储与吊装

  通过RFID技术对预制构件进行实时的跟踪和检测,能够协助施工现场完成储存和吊装工作。在此过程中,施工现场的无线网络会帮助传递信息,并将BIM模型内的信息不断进行更新,这种高效的配合能够保证信息存储的完整性和正确率。

  3.进行施工模拟

  在BIM技术的协助下,对装配式建筑的施工工序仿真模拟,使各方在施工过程中的配合协调度更高,优化施工流程,准确定位构件实现高质量的安装。对施工过程中可能发生的突发情况进行模拟,完善应急处理预案,减小安全事故的发生概率。另外,BIM可对施工现场的场地布置、车辆路线等进行管理优化,降低施工成本,加快装配进度【6】。

  4.节点可视化展示

  通过BIM技术对技术要求高、连接复杂的节点进行可视化展示,工人能够准确定位施工,确保节点的正确连接。

(四)BIM在运行维护阶段的应用

1.利于设备维护

  BIM与RFID技术共同搭建的信息平台有助于后期进行建筑与设备的运营维护。例如,当装配式建筑需要维修时,BIM模型中存储的构件参数,如型号、厂家信息等可提高维护人员的维护效率。在发生火灾等应急情况时,消防人员也可快速掌握火灾发生点,确定构件的材料属性,从而实施针对性的灭火。

  2.质量追溯与能耗管理

  由于BIM模型包括各个构件的原始参数信息,通过RFID芯片直接可以将质量安全问题追溯至生产阶段,避免责任归属的混乱。在使用过程中,可依据数据设法解决部分位置的高能耗问题。在拆除时,通过BIM模型将材料分类处置,二次利用可回收资源,绿色环保,节约资源。

四、结语

装配式建筑作为新兴的建筑方式因其施工效率高、施工成本低、施工质量好、安全指数高、绿色环保等优势,是未来建筑业发展的必然趋势。而BIM技术的全面加入,能够在工程项目的“规划-设计-生产-施工-运行维护”即整个全寿命周期都发挥着重要的影响,有助于实现精细化管理,缩减工期、降低成本、保证质量,使工程项目各阶段更加紧凑并提升整体管理水平。BIM技术与装配式建筑的融合必将推动我国的建筑行业不断转型升级。
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