基于BIM的装配式建筑全生命周期管理方法研究.pdf

CM&M 2023.041350 引言不同于传统的建筑方式，装配式建筑是预先完成部分构件，并各部分在施工现场进行组装的新型建筑模式1，具有生产效率高、工程质量误差小等优点，是一种新型的绿色工程方式2。对于装配式建筑来说，从设计一直到工程竣工，也就是其全生命周期中，都需要保证施工质量3。这就需要人们加强对于这一过程中的管理，避免建筑质量风险，保证装配式建筑的质量与施工优势4。有研究人员推行 PPP 管理模式，建立共享机制、健全装配式建筑标准化体系等政策建议，对装配式建筑设计及成本管理展开研究5。但是该方法在应用过程中，缺少各个生命周期建筑环节之间的联系性，使得管理效率低下。BIM 技术能够依靠建筑信息，建立相应的模型。通过 BIM 模型进行管理，能够加强各个阶段间的配合程度，使各阶段管理信息不再单独分离，实现串联。为此，本文对基于 BIM 的装配式建筑全生命周期管理方法进行研究，并通过实验验证该方法的有效性，证明了设计的管理方法能够实现管理过程可视化，且能够加强各阶段间的信息交流，信息获取效率更高，管理效率明显提高。1 基于BIM装配式建筑全生命周期管理方法设计本文设计基于 BIM 的装配式建筑全生命周期管理方法，依据建筑项目的 3 个阶段，进行各阶段的 BIM 管理，包括建筑设计阶段管理、构件生产制作阶段管理以及建筑施工阶段管理，并建立信息共享平台，实现全生命周期各阶段间各专业的管理信息交流。本文设计的 BIM 管理方法能够实现信息间的串联，具体情况如图 1 所示。从图 1 可以看出，本文设计的管理方法贯穿设计、生产以及施工 3 个主要阶段，每个阶段都有相应的管理方法与要点，具体情况如下。基于BIM的装配式建筑全生命周期管理方法研究褚洪英（山东雄狮建筑装饰股份有限公司，山东滕州277599）摘要：传统的装配式建筑全生命周期管理过程中，在不同的生命周期的建筑环节之间缺少信息交流，信息传递效率不足，使得管理过程效率低下。为此，提出基于 BIM 的装配式建筑全生命周期管理的研究方法。设计应用 BIM 技术的新的管理方法，依据建筑项目的 3 个阶段，进行各阶段的 BIM 管理，包括建筑设计阶段管理、构件生产制作阶段管理以及建筑施工阶段管理；同时，建立信息共享平台，通过多方交流，实现全生命周期各阶段间各专业的管理信息交流。最后，进行实验论证，通过对比传统管理方法，验证了其能够加强信息交流，且获取管理信息的效率明显提高。关键词：BIM 模型；装配式建筑；管理方法；全生命周期图1 本文设计管理方法的框架示意图建筑整体设计构件深化设计构件生产构件运输构件质量检验施工质量检测施工状态跟踪建筑施工阶段构件制作生产阶段建筑设计阶段136工程机械与维修CONSUMERS&CONSTRUCTION用户施工1.1 建筑设计阶段管理以 BIM 技术为核心，在装配式建筑的设计阶段，管理的主要重点在于信息的管理。由于建筑全过程基本都是依照施工设计进行的，因此对于装配式建筑的设计信息的管理尤为重要。设计阶段的信息包含多个方面，具体涉及以下几方面的管理：1.1.1 建筑整体设计对于该阶段来说，首先是对建筑整体的规划设计的管理。本文使用 BIM 技术，结合 GIS 技术，能够对建筑项目的整体需求进行分析，并建立建筑设计的模型，经过对建筑整体的评估，确定最合适的建筑设计方案6。1.1.2 构件深化设计在确定建筑整体设计之后，需要对构件进行深化设计。在这一阶段，就需要 BIM 模型的指导，通过联系不同行业设计人员之间的设计方案，包括水、电、暖、设备等的布局规划，从而对建筑构件进行专业计算，以此确定最优的构件模型，实现构件设计的优化管理。1.1.3 施工图纸设计建筑的图纸关系着后期施工的质量、安全性以及建筑的合理性，图纸中的每一个元素都有其自身的独特意义。在实际工程项目设计过程中，使用 BIM 技术进行图纸建模，在需要进行尝试性设计时，仅仅依靠部分数据的更改，就能够直观地得到修改的反馈，帮助绘制精细且合理的施工图纸。1.1.4 工程量预估统计对于施工量的数据计算，多使用传统的 CAD 方法，虽然它能够完成预估，但是计算流程复杂，计算效率较低，使得建筑设计阶段的耗期延长。本文使用 BIM 技术，对建筑的材料需求、人力需求以及工程量需求进行预估统计与计算，为工程的资金使用规划提供可靠保障。1.1.5 碰撞检查在设计的深度阶段，还需要完成对建筑的碰撞检查。本文设计使用 BIM 技术，通过三维模型导入到 NavisWorks软件中，将建筑设计中的管道、线路以及构件之间的碰撞情况进行模拟，并在此基础上进行调整，生成碰撞列表以及相关的报告材料，以避免出现后期施工过程中的返工情况，使得建筑设计中的缺陷，在设计过程中就能够被发现，减少了后期修改以及维护成本。1.2 构件生产制作阶段管理在建筑构件的生产制作阶段，实现 BIM 的管理，包括构件的制造准备、制造过程以及质量检验和运输 4 个阶段7。传统管理方法中，构件生产过程较为独立，缺少与建筑工程其他阶段的联系，这就需要为构件的制作阶段添加 RFID 芯片，通过建筑全生命周期的管理平台实现数据的实时更新，掌握构件的制造状态。在构件的制造准备阶段，使用 BIM 结合 PM 技术，建立预制构件的模型，为构件提供精准的数据以及材料统计。在实际制造过程中，可以将这些模型数据输入到控制中心当中，并将芯片中的数据传入模型数据库。在制作阶段管理过程中，能够实现实时的状态资料获取，后期仅通过这些数据，就能够还原出构件的生产过程，实现全阶段管理。制造完成后，为保证建筑材料的使用寿命，还需要对构件进行质量检验，确保预制构件符合建筑要求。1.3 建筑施工阶段管理针对装配式建筑的施工阶段，本文使用 BIM 技术进行工况的实时模拟，以保证管理者能够实时、准确地掌握建筑的施工阶段相关状态信息。同时，结合虚拟现实技术，通过 Fuzor 软件建立施工场景的可视模型，通过施工全过程的可视管理，能够及时发现建筑构件安装缺陷，并实时监测设备的运行工况。通过模拟，不仅可避免出现构件组装失误的情况，还能够选择最合适的施工方案，缩减后期的维护成本。1.4 建立信息平台为实现装配式建筑全生命周期的信息交流，打破传统的独立阶段管理模式，本文设计建立信息平台，以加强各阶段间的信息交流，保证建筑各阶段中各个专业的协同工作。考虑到各阶段的承担对象的不同，其信息管理的内容也不同，为此，本文设计的平台的用户层如表1 所示：如表 1 所示，在确定好平台的用户分层与管理内容之后，通过实时的数据采集，上传到该平台中。通过BIM 技术建模，实现建筑全生命周期的各责任方协同管理。通过不同专业间的信息传递与整合，能够保证管理的高效便捷，提高管理效率。表 1 信息平台用户分层项目阶段参与者内容设计阶段相关管理部门审查审批、工程许可建设单位组织设计设计单位具体内容设计构件生产运输阶段建设单位组织生产制造生产单位生产管理设计单位质量管理咨询单位咨询服务施工阶段建设单位组织施工、成本管理施工单位工程进度管理设计单位施工安全管理监理单位质量与安全管理CM&M 2023.041372 实验论证分析为了提高装配式建筑全生命周期的管理效率，本文基于 BIM 技术，设计了新的管理方法。为验证该方法的有效性，进行实验论证。2.1 实验准备本文选用某地的 G47-13 项目为实验对象，该建设项目的用地面积为 73345m2，预设建筑面积为 98000m2，建筑分为地上、地下两部分，地上建筑设计采用装配式结构，建筑面积约为 69000m2。该项目工程的装配率约为53%，为保证实验的严谨性，分别使用传统的 PPP 管理方法，以及本文设计的 BIM 管理方法进行全过程管理，记录实验数据。2.2 实验结果分析通过实验，记录了本文设计方法的各阶段管理过程中的应用效果，以建筑的施工阶段为例，本文获取了项目施工现场布置的三维模型，具体情况如图 2 所示。由图 2 可以看出，本文设计的管理方法能够依据施工阶段进行 BIM 模拟，并实时展示，便于管理者跟踪施工情况，获取施工状态信息。本文记录了传统 PPP 管理方法与本文 BIM 管理方法的管理效率的对比结果，具体情况如图 3 所示。由图 3 可知，本文设计的 BIM 管理方法，相比较于传统 PPP 管理方法，明显在获取信息的效率方面更具优势。随着时间的延长，本文设计方法在前期就能够优先获取信息，且获取信息的增长几乎呈直线上升趋势，较传统 PPP 管理方法获取的速度更快、数量更多。数据量是传统 PPP 管理方法的两倍以上，数据差最高可达3GB。由此可见，本文设计的管理方法在管理信息的获取速度方面明显更具优势。3 结束语传统的装配式建筑全生命周期管理过程中，在不同的生命周期的建筑环节之间缺少信息交流，信息传递效率不足，使得管理过程效率低下。为了提高管理效率，加强装配式建筑工程项目各阶段间的信息交流，本文在研究 BIM 技术的基础上，设计了新的全生命周期管理方法。最后，通过实验论证验证了本文设计方法的实际效果。该方法在管理信息的获取速度以及数量方面明显更具优势，且能够实现管理全过程的可视化，能够提高管理效率，具有明显的实际意义。受条件限制，本文研究的内容仍有部分问题待解决，在今后的研究中，需要不断完善 BIM 的全周期管理方法，希望本文的研究能够为装配式建筑管理效率的提高奠定一定的理论基础。参考文献1 宋小春,黄瑞,杨智明,等.基于 BIM 技术的装配式建筑 PC 构件信息集成及应用研究 J.工程质量,2022,40(7):60-64.2 王德华.基于 BIM 和 RFID 技术的装配式建筑施工过程管理 J.江苏建材,2022(3):127-129.3 邢超雲,王薇,干申启.基于 BIM 技术的装配式住宅建设管理 研究:以北京市某装配式住宅为例 J.住宅科技,2022,42(5):40-44.4 郭秀娟.BIM+VR+MR 技术的装配式建筑项目管理研究 J.中 华建设,2022(5):37-38.5 焦爱英,闫珂玮,贾童.装配式保障性住房全生命周期的综合 效益评价:以天津某保障房项目为例J.建筑经济,2021,42(2):104-108.6 白旭军.基于EBIM云平台的预制装配式建筑施工管理研究J.铁道建筑技术,2021(11):165-169.7 张敏,宋晓刚,曹聪慧.BIM 技术在装配式建筑全生命周期管 理中的应用探索 J.工程经济,2020,30(1):42-44.图2 施工阶段的BIM三维布置模型图3 两种方法的获取信息数据量对比图本文BIM方法传统PPP方法时间/min获取信息数据量/mb