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          描述
          工程案例
          CASE

          貫穿裝配式住宅全生命周期的BIM信息化管理

             自二十一世紀起,我國的建筑業開始進入高速發展期,為國民經濟的發展做出了重大貢獻,同時支撐著我國的房屋建設任務。建筑業快速發展的同時,其技術和管理水平相對落后,建筑業的資源浪費嚴重。為了解決這些問題,國家大力推行裝配式住宅和BIM技術。

             本文介紹了建筑信息模型(BIM)以及預制裝配式住宅的主要概念,并著重就BIM技術在裝配式住宅全生命周期實際應用的可能性和方式展開探討。


             數字技術進入建筑行業已近半個世紀。作為一項新興的數字技術,BIM成為近年來建筑行業經常討論的新名詞。BIM(Building Information Moldeling)是指通過數字化技術,在計算機中建立一座虛擬的建筑,提供單一的、完整的、邏輯關聯的全建筑的信息庫。BIM解決了信息共享的問題,使建筑項目信息在規劃、設計、建造和運行維護全過程充分共享,無損傳遞,為建筑全生命周期中的所有決策提供可靠的依據。


             在現今國內的建筑是一個龐大的、高消耗的、高排放的粗放型傳統產業,促進建筑業現代化的關鍵就是在建設項目的全生命周期中充分利用信息技術為核心的高新技術進行設計、建造與管理。BIM作為一種先進的工具和工作方式,符合建筑行業的發展趨勢,不僅僅是改變建筑設計手段方法,而且提供了一個革命性的平臺并將徹底改變建筑行業的協作方式。政府部門也很早就意識到了信息化技術的重要性,《2011-2015年建筑業信息化發展綱要》中提到“要求:加快推廣BIM、協同設計、移動通訊、無線射頻、虛擬現實、4D項目管理等技術在勘察設計、施工和工程項目管理中的應用,改進傳統的生產與管理模式,提升企業的生產效率和管理水平?!?/p>


             眾所周知,一棟建筑物的“壽命”跨越了其規劃、設計、施工、運營以及它最終再利用或拆除。而現在市場上大多采用BIM技術在產業鏈中都是脫節的。比如目前很多BIM項目設計單位在項目前期規劃設計階段應用的BIM模型和施工單位在施工階段采用的BIM模型完全是脫節的,各做各的,并沒有真正實現全生命周期的管理以及發揮BIM信息化的優勢。而BIM的巨大價值是全產業鏈的應用,信息化數據的整理、維護與傳遞才能真正實現建筑工程項目(特別是裝配式住宅項目)質量、進度、成本的三個可控。

             BIM在裝配式住宅中

             應用的優勢

             1/裝配式住宅由“零件”組成,最適合BIM:BIM源自建筑全生命周期管理理念,從某種意義上說發源自制造業(制造業很早就有了產品全生命周期管理理論PDM)。我們看到,目前很多建筑業的BIM軟件最早都來源于機械、航空、造船等制造業的PDM軟件。對于制造業的PDM,其管理的最基本單位是單個“零件”,傳統的采用現澆方式的建筑,其“零件”的概念不是很明晰,而預制裝配式建筑主要由預制的“柱、梁、板、樓梯、陽臺”等構件組成,實質上這樣的建筑物是被“零件化”了,所以產業化的住宅是最接近制造業生產方式的一種建筑產品,也非常適用于采用類似制造業的方法進行管理,所以BIM在住宅產業化中的應用有天然的優勢。


            2/裝配式住宅產業鏈式的生產方式與BIM的全生命周期:產業鏈式的生產方式與BIM的全生命周期管理的契合,工業化的住宅具有房型簡單、模塊化等特點,采用BIM技術可以比較容易的實現模塊化設計和構件的零件庫,這使得BIM建模工作的難度大大降低。產業化的住宅生產方式也要求實現全產業鏈的、全生命周期的管理,而這種生產和管理方式又與BIM技術所擅長的全生命周期管理理念不謀而合。


            3/裝配式住宅工業化建造過程中的實際需求:裝配式住宅建造過程中也有對BIM技術的實際需求,如住宅設計過程中的空間優化,減少錯漏碰缺、深化設計需求、施工過程的優化和仿真、項目建設中的成本控制等。



             可見BIM技術非常適合在住宅產業化中推廣應用,而且相對投入的成本較低,應用產出的效能較高,通過BIM技術可以大大提高產業化住宅建設過程整體的管理水平。BIM在住宅產業化中的應用可以貫穿預制裝配式住宅的設計、深化設計、構件生產、構件物流運輸、現場施工以及物業管理等建筑的全生命周期。

           

             裝配式住宅項目全生命周期的

             研究與應用

             下面將介紹如何真正將BIM技術用于裝配式住宅全生命周期的管理,以覆蓋裝配式住宅的全生命周期過程。

             3.1 BIM在裝配式住宅規劃、設計、


             在規劃階段,一個重要的挑戰就是幫助業主把握好產品和市場的關系,BIM能夠幫助業主在項目策劃階段做出市場收益最大化的工作,特別是幫助業主實現建筑面積最大化,例如朝向好、景觀好、客戶容易達到商業空間面積最大等。此外BIM還能幫助業主了解建筑的造型以及真實環境下的視線可見性等關鍵信息,而且利用BIM對不同設計方案進行整個建筑物的能源消耗模擬計算,在保證建筑物功能和性能的同時,幫助業主從建筑物的全生命周期來考慮建造成本和能耗成本。



             在設計階段,可以利用BIM進行建筑設計、結構設計,以在建筑設計中達到各個專業之間的協同設計。BIM的出現使設計修改更容易。只要對項目作出更改,由此產生的所有結果都會在整個項目中自動協調,各個視圖的平、立、剖面圖自動修改。建筑信息模型提供的自動協調更改動能可以消除協調錯誤,在不增加任何工作負擔、不影響任何設計思路的情況下,幫助掌握設計的協作分寸和時機,使得設計環節流暢,資源共享充分,進度把握有序。


             深化設計階段是裝配式住宅生產中非常重要的環節,由于預制件是在工廠生產然后運輸到現場進行安裝,預制件設計和生產的精確度就決定了現場安裝的準確度,所以要進行預制構件設計的“深化”工作,其目的是為了保證每個構件到現場都能準確的安裝,不發生錯漏碰缺。但是,一棟普通裝配式住宅的預制構件往往有數千個,要保證每個預制構件到現場拼裝不發生問題,靠人工進行校對和篩查顯然是不可能的,BIM則可以很好的擔負這個責任,我們可以把可能發生在現場的沖突與碰撞在BIM模型中進行事先消除,深化設計人員在用BIM軟件對建筑模型進行碰撞檢測,這種檢測不僅可以發現構件之間是否存在干涉和碰撞,還可以檢測構件的預埋鋼筋之間是否沖突和碰撞,根據碰撞檢測的結果,可以調整和修改構件的設計并完成深化設計圖紙。



            3.2 基于BIM技術貫穿裝配式住宅

          深化設計、生產、建造環節的管理


             除了在設計、深化設計階段應用BIM技術手段解決傳統的二維設計不擅長解決或者不能解決的問題以外,將BIM應用于工程建設、施工階段的管理也是BIM應用的重點,通過構建基于BIM的多方參與的工程建設管理集成平臺,使參與項目的不同組織(如業主、設計、制造、施工等)能夠同時加入到工程項目管理中來。


             裝配式住宅工程的BIM模型中心數據庫用于存放具體裝配式住宅工程的全生命周期BIM模型數據;深化設計子系統將構件深化設計的所有相關數據傳輸到中心數據庫中;PC構件生產階段管理子系統從中心數據庫讀取構件深化設計的相關數據以及用于構件生產的基礎信息,同時,將每個預制構件的生產過程信息、質量檢測信息返回記錄中心數據庫中。


             在生產階段,由于裝配式住宅采用工業化的方式進行生產,所以整個生產過程可以充分利用BIM模型實現數字化和自動化的制造。數字化制造也給BIM在裝配式住宅全生命周期管中的應用帶來了便利。

             可以實現數字化制造的有:

             1)模具設計自動化,BIM模型可以提供預制構件模具設計所需要的三維幾何數據以及相關輔助數據,可實現模具設計的自動化,如果結合預制構件的自動化生產線,還能實現拼模的自動化。

             2)鋼筋加工自動化,利用BIM模型中的鋼筋數據模型輸出鋼筋加工數控機床的控制數據,實現鋼筋的自動裁剪和彎折加工,并利用軟件實現鋼筋用料的最優化。

             3)構件檢測自動化,利用BIM模型中的尺寸數據并結合預制構件的自動化生產線,實現預制構件成品檢測的自動化。

             4)施工現場自動定位放樣,基于BIM模型的空間信息以及全自動全站儀等設備,實現基于BIM模型數據的施工現場自動定位放樣。


             在施工階段,施工單位可以將BIM模型和計劃進度進行數據集成,通過讀取中心數據庫的數據,可以了解本工程構件的生產進度情況以及每個構件的具體信息(重量、安裝位置等),同時,將構件的安裝情況返回記錄在中心數據庫中;工程遠程監控子系統可以安排施工進度,并通過讀取中心數據庫的相關信息,實現遠程動態顯示PC工程的建設進度??紤]到工程管理的需要,我們在每個預制構件中都安裝了RFID芯片,并為每個構件進行唯一編號,同時將芯片的信息寫入BIM模型,通過手持讀寫設備實現了裝配式住宅工程在構件制造、現場施工階段的數據采集和數據傳輸問題。通過基于BIM技術的貫穿PC深化設計、生產、建造環節管理系統平臺的構建,PC住宅產業化工程項目可以通過BIM平臺充分共享建造過程中的數據,工程項目的動態進展情況也可以通過BIM模型進行遠程的查詢,并以三維的形式進行展示,在很大程度上提高了工程管理的效率,。

             通過BIM技術,按所需時間單位來看施工進度,并根據現場情況進行實時調整,分析不同施工方案的優劣從而得到最佳施工方案。


             3.3 BIM技術在裝配式住宅運營階段的管理


             BIM技術在裝配式住宅中的應用前景十分廣闊,在建筑生命周期的運營管理階段,BIM可同步提供有關建筑使用情況或性能、入住人員與容量、建筑一用時間以及建筑財務方面的信息。BIM界提供數字更新記錄,并改善搬遷規劃與管理。為打造智慧社區住房奠定了堅實的基礎。相信在不久的將來,利用BIM進行項目管理將開創工程項目管理革新的新紀元。這使得BIM在裝配式住宅設計與施工等不同階段的運用是一體的,是有很強的連貫性的。開發商、設計單位、施工單位等在BIM的運用中不是各行其道,而是連貫的穿插在一起,實現真正意義上的建筑全生命周期的管理。


            綜上所述,BIM在裝配式住宅中的應用除了提高設計質量,減少碰撞及差錯率,提高構件生產與管理的質量與效率和提高現場施工的質量與效率之外,更是完善了PC構件的設計、生產、施工全生命周期的質量追溯機制,使PC項目初步達到了質量、進度、成本的三個可控。推進BIM在裝配式住宅中的應用,應當將其貫穿設計、建造、加工、施工、銷售、物業管理等各個環節,以達到完整的裝配式住宅全生命周期的管理。


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