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1、BIM 技术与预制装配式建筑发展与应用 任福东 穆智琼 解康 王振 胡小艺 武汉理工大学土木工程与建筑学院 摘 要： 本文主要介绍了建筑信息模型 (BIM 技术) 与预制装配式建筑 (PC 工程) 的主要概念, 特点以及在国内的发展, 并在 BIM 技术在装配式住宅产业化上应用进行了探讨和分析。关键词： 建筑信息模型 (BIM 技术) ; 预制装配式建筑 (PC 工程) ; 住宅产业化; 1 建筑信息模型 (BIM 技术) 建筑信息模型 (BIM 技术) 是 Building Information Modeling 的中文名称, 是以建筑工程项目的各项基本信息为建筑模型的基础, 通过相关软件
2、进行建模模型的建立, 其模型用于建筑全生命周期管理 BLM (Building Lifecycle Management) , 对建筑的规划, 设计, 施工, 运营, 以及最终拆除进行指导。BIM 技术拥有五大特点: (1) 可视化:项目的整个过程可视化, 在规划, 设计, 运营等阶段更加直观和具有说服力; (2) 协调性:BIM 技术可以预先对项目进行碰撞检测, 施工场地布置的模拟, 从而增强项目在实际执行中的协调性, 避免不必要的差错; (3) 模拟性:BIM 模型可以对建筑全生命周期各个阶段进行模拟, 发现各个阶段的问题, 从而到达节约成本, 提高工程质量的目的; (4) 优化性:对于项
3、目的某些特定方面进行优化, 对工期和造价有很大的帮助; (5) 可出图性:可以帮助业主出管线综合图 (经过碰撞检测的修改) , 预埋套管图等。BIM 技术与传统的施工图纸相比较, 将 2D 转换为 3D/4D, 将平面变为立体, 使项目的各种信息可以更直观的展现在业主与施工方面前, 对于招投标, 规划, 施工, 运营阶段有极大的帮助。BIM 技术在国内目前仍处于新兴阶段。从业主的方向出发, BIM 技术已成为了企业参与项目的基本要求, 不少招标合同已经将 BIM 技术的应用写入, 或将其作为项目施工技术的闪光点, 如 SOHO, 万达, 龙湖大型房地产公司都在积极探索BIM 技术, 许多大型项
4、目也要求在整个建筑生命周期中使用 BIM 技术。从设计方的方向出发, 国内大型设计企业已基本拥有一支 BIM 团队, 并且有一定实施经验。从施工方的角度出发, 国内大型的施工企业也对 BIM 有一定的探索和发展, 有一些成功的实例。从运营企业的角度出发, 目前仍处于探索研究阶段, 没有投入到实际项目之中。2 预制装配式建筑预制装配式建筑, 简称 PC (Prefabricated Concrete) , 是在工厂对其主要组成构件进行工业化生产, 通过交通运输运送至现场, 在现场进行拼装浇筑而完成的建筑, 用简单的话来说就是“像汽车生产线上生产汽车的方式来建造房子”, 而这种施工方式简称为 PC
5、 技术, 国内企业万科对 PC 技术的定义是:PC 技术即预制混凝土构件技术, 它是以提升产品品质性能为目的, 以提升产品生产效能、提升客户价值为目标, 通过研究客户需求、产品定型, 进而实现工厂预制、现场装配的生产方式, 缩短建筑周期, 减少能源消耗, 降低建设成本1。通过万科这样的描述可以看出 PC 建筑有如下的特点: (1) 符合客户的要求; (2) 生产施工效率高, 工期大大缩短; (3) 现场施工方式简单, 减少了能源的消耗; (4) 降低了生产施工的成本, 提高性价比。PC 工程与传统施工建筑相比较也拥有很多优势。在工程品质上, PC 工程在防水, 防火, 隔音, 抗渗, 防裂,
6、抗震方面都比传统工程做的更好, 原因在于 PC 构件在工厂生产时层层质检相对于现场施工的传统工程质量更容易把控。在施工工期上, PC 工程大部分构件在工厂生产, 受天气影响较小, 施工快捷方便, 相比传统工程在施工上有多道工序不可省去更加节省时间。在施工成本上, PC 构件成本易于控制, 相对于传统工程的多道工序的过程成本更容易降低成本。在节能环保上, PC 工程的施工产地干净整洁, 能耗小, 相对于传统工程的施工场地扬尘大等特点更加环保节能。我国的预制装配建筑开始应用于 20 世纪 50 年代, 一直到 80 年代, 由于我国建筑施工技术水平过低, 导致我国预制装配式建筑的技术发展缓慢, 建
7、筑工业化整体水平很低, 且存在着协调性差, 强度过低, 生产缓慢等弊端。到了 90 年代由于种种原因导致了预制装配式建筑在国内处于十分低迷的状态。到了最近十年, 随着我国经济的快速发展, 预制构件的加工质量、预制装配式施工的施工技术和管理水平的提高, 预制装配式建筑的应用在国内重新迎来了春天, 并呈现快速上升的态势。目前国内的一些大型建筑企业如上海万科集团、中建三局等开发的项目中均采用了预制装配式建筑, 取得了较好的实践经验和示范效果2。3 BIM 技术在预制装配式建筑中的应用BIM 技术偏向于通过立体的模型来更真观的展现一个事物的各项基本信息, 管理这个事物的所有信息, 这与生产制造业有一定
8、的不谋而合之处, 例如, 产品的生产需要通过对各个零件的各项基本信息进行管理更直观的展现在工人面前, PC 工程亦是如此, 将建筑的各个部分零件化, 如预制楼梯, 预制空调板等, 在工厂生产出来之后在施工现场进行拼装浇筑, 这也是需要通过各种信息的协同配合才可以完成的, 而 BIM 技术就能够很好地对这些信息进行管理与整合, 对项目的施工起到指导作用, 又因为装配式住宅对于建筑全生命周期有一定的要求, 所以 BIM 技术可以很好地切入到 PC 工程的规划, 设计, 施工, 运营的各个阶段, 同时 PC 工程在现场施工时需要对场地进行优化, 减少错漏避碰, 所以BIM 技术非常适合在 PC 工程
9、中推广应用, 可以大大提高 PC 工程施工过程的整体管理水平。BIM 技术不单单以 3D 信息模型的形式在建筑全生命周期中起到作用, 同时还可以进行 4D/5D 的过程模拟, 所谓 4D 就是在 3D 模型的基础之上加入时间的维度, 通过 Project 或者 Excel 对按照业主的项目的时间进度进行编辑, 导入到Navisworks 的施工模拟过程中, 对项目的实际工期起到指导作用, 可以随时对项目的进度进行核实。5D 则是在 4D 的基础上在加上成本的维度, 通过专业的算量软件对项目不用方案的成本进行概算, 从这些方案中选择最优方案, 同时也可以对也有方案进行优化和改善。总之, 从各个方
10、面的分析来看, BIM 技术非常适合应用于 PC 工程, 而且投入成本低, 项目的效率会得到大大提升。随着时代的发展, 科学技术的不断进步, 人们对生活质量的要求越来越高, BIM 技术的应用与预制装配式住宅的应用 (住宅工业化) 会越来越顺应建筑行业的绿色环保的要求。本文通过对 BIM 技术, PC 工程以及二者的应用进行了简要的分析, 得到以下的结论: (1) 在互联网+时代的大背景之下, BIM 技术随着建筑行业的不断发展, 肯定会成为未来建筑行业的主流软件的载体。同时顺应国家的可持续发展战略, BIM 技术减少了资源能耗的浪费, 提高各种材料的使用效率, 促进建筑行业向着工业化的方向发展; (2) 随着中国城镇化进程的不断推进, 对中国的建筑行业也是一个重大的挑战, 要求建筑行业向着低能耗, 低污染, 高产值的住宅工业化发展, 同时与BIM 技术相结合, 引领中国的建筑行业进入互联网+时代。参考文献1李昕.PC 技术简介及其在实际工程中的应用J.建筑技艺, 2014 (06) . 2李滨.我国预制装配式建筑的现状与发展J.中国科技信息, 2014 (07) .
