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基于BIM技术的装配式建筑智慧建造(一)

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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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