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贯穿装配式住宅全生命周期的BIM信息化管理

浏览:274 作者: 来源: 时间:2018-02-27 分类:公司新闻
自二十一世纪起,我国的建筑业开始进入高速发展期,为国民经济的发展做出了重大贡献,同时支撑着我国的房屋建设任务。

   自二十一世纪起,我国的建筑业开始进入高速发展期,为国民经济的发展做出了重大贡献,同时支撑着我国的房屋建设任务。建筑业快速发展的同时,其技术和管理水平相对落后,建筑业的资源浪费严重。为了解决这些问题,国家大力推行装配式住宅和BIM技术。

   本文介绍了建筑信息模型(BIM)以及预制装配式住宅的主要概念,并着重就BIM技术在装配式住宅全生命周期实际应用的可能性和方式展开探讨。


   数字技术进入建筑行业已近半个世纪。作为一项新兴的数字技术,BIM成为近年来建筑行业经常讨论的新名词。BIM(Building Information Moldeling)是指通过数字化技术,在计算机中建立一座虚拟的建筑,提供单一的、完整的、逻辑关联的全建筑的信息库。BIM解决了信息共享的问题,使建筑项目信息在规划、设计、建造和运行维护全过程充分共享,无损传递,为建筑全生命周期中的所有决策提供可靠的依据。


   在现今国内的建筑是一个庞大的、高消耗的、高排放的粗放型传统产业,促进建筑业现代化的关键就是在建设项目的全生命周期中充分利用信息技术为核心的高新技术进行设计、建造与管理。BIM作为一种先进的工具和工作方式,符合建筑行业的发展趋势,不仅仅是改变建筑设计手段方法,而且提供了一个革命性的平台并将彻底改变建筑行业的协作方式。政府部门也很早就意识到了信息化技术的重要性,《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》中提到“要求:加快推广BIM、协同设计、移动通讯、无线射频、虚拟现实、4D项目管理等技术在勘察设计、施工和工程项目管理中的应用,改进传统的生产与管理模式,提升企业的生产效率和管理水平。”


   众所周知,一栋建筑物的“寿命”跨越了其规划、设计、施工、运营以及它最终再利用或拆除。而现在市场上大多采用BIM技术在产业链中都是脱节的。比如目前很多BIM项目设计单位在项目前期规划设计阶段应用的BIM模型和施工单位在施工阶段采用的BIM模型完全是脱节的,各做各的,并没有真正实现全生命周期的管理以及发挥BIM信息化的优势。而BIM的巨大价值是全产业链的应用,信息化数据的整理、维护与传递才能真正实现建筑工程项目(特别是装配式住宅项目)质量、进度、成本的三个可控。

   BIM在装配式住宅中

   应用的优势

   1/装配式住宅由“零件”组成,最适合BIM:BIM源自建筑全生命周期管理理念,从某种意义上说发源自制造业(制造业很早就有了产品全生命周期管理理论PDM)。我们看到,目前很多建筑业的BIM软件最早都来源于机械、航空、造船等制造业的PDM软件。对于制造业的PDM,其管理的最基本单位是单个“零件”,传统的采用现浇方式的建筑,其“零件”的概念不是很明晰,而预制装配式建筑主要由预制的“柱、梁、板、楼梯、阳台”等构件组成,实质上这样的建筑物是被“零件化”了,所以产业化的住宅是最接近制造业生产方式的一种建筑产品,也非常适用于采用类似制造业的方法进行管理,所以BIM在住宅产业化中的应用有天然的优势。


  2/装配式住宅产业链式的生产方式与BIM的全生命周期:产业链式的生产方式与BIM的全生命周期管理的契合,工业化的住宅具有房型简单、模块化等特点,采用BIM技术可以比较容易的实现模块化设计和构件的零件库,这使得BIM建模工作的难度大大降低。产业化的住宅生产方式也要求实现全产业链的、全生命周期的管理,而这种生产和管理方式又与BIM技术所擅长的全生命周期管理理念不谋而合。


  3/装配式住宅工业化建造过程中的实际需求:装配式住宅建造过程中也有对BIM技术的实际需求,如住宅设计过程中的空间优化,减少错漏碰缺、深化设计需求、施工过程的优化和仿真、项目建设中的成本控制等。



   可见BIM技术非常适合在住宅产业化中推广应用,而且相对投入的成本较低,应用产出的效能较高,通过BIM技术可以大大提高产业化住宅建设过程整体的管理水平。BIM在住宅产业化中的应用可以贯穿预制装配式住宅的设计、深化设计、构件生产、构件物流运输、现场施工以及物业管理等建筑的全生命周期。

 

   装配式住宅项目全生命周期的

   研究与应用

   下面将介绍如何真正将BIM技术用于装配式住宅全生命周期的管理,以覆盖装配式住宅的全生命周期过程。

   3.1 BIM在装配式住宅规划、设计、


   在规划阶段,一个重要的挑战就是帮助业主把握好产品和市场的关系,BIM能够帮助业主在项目策划阶段做出市场收益最大化的工作,特别是帮助业主实现建筑面积最大化,例如朝向好、景观好、客户容易达到商业空间面积最大等。此外BIM还能帮助业主了解建筑的造型以及真实环境下的视线可见性等关键信息,而且利用BIM对不同设计方案进行整个建筑物的能源消耗模拟计算,在保证建筑物功能和性能的同时,帮助业主从建筑物的全生命周期来考虑建造成本和能耗成本。



   在设计阶段,可以利用BIM进行建筑设计、结构设计,以在建筑设计中达到各个专业之间的协同设计。BIM的出现使设计修改更容易。只要对项目作出更改,由此产生的所有结果都会在整个项目中自动协调,各个视图的平、立、剖面图自动修改。建筑信息模型提供的自动协调更改动能可以消除协调错误,在不增加任何工作负担、不影响任何设计思路的情况下,帮助掌握设计的协作分寸和时机,使得设计环节流畅,资源共享充分,进度把握有序。


   深化设计阶段是装配式住宅生产中非常重要的环节,由于预制件是在工厂生产然后运输到现场进行安装,预制件设计和生产的精确度就决定了现场安装的准确度,所以要进行预制构件设计的“深化”工作,其目的是为了保证每个构件到现场都能准确的安装,不发生错漏碰缺。但是,一栋普通装配式住宅的预制构件往往有数千个,要保证每个预制构件到现场拼装不发生问题,靠人工进行校对和筛查显然是不可能的,BIM则可以很好的担负这个责任,我们可以把可能发生在现场的冲突与碰撞在BIM模型中进行事先消除,深化设计人员在用BIM软件对建筑模型进行碰撞检测,这种检测不仅可以发现构件之间是否存在干涉和碰撞,还可以检测构件的预埋钢筋之间是否冲突和碰撞,根据碰撞检测的结果,可以调整和修改构件的设计并完成深化设计图纸。



  3.2 基于BIM技术贯穿装配式住宅

深化设计、生产、建造环节的管理


   除了在设计、深化设计阶段应用BIM技术手段解决传统的二维设计不擅长解决或者不能解决的问题以外,将BIM应用于工程建设、施工阶段的管理也是BIM应用的重点,通过构建基于BIM的多方参与的工程建设管理集成平台,使参与项目的不同组织(如业主、设计、制造、施工等)能够同时加入到工程项目管理中来。


   装配式住宅工程的BIM模型中心数据库用于存放具体装配式住宅工程的全生命周期BIM模型数据;深化设计子系统将构件深化设计的所有相关数据传输到中心数据库中;PC构件生产阶段管理子系统从中心数据库读取构件深化设计的相关数据以及用于构件生产的基础信息,同时,将每个预制构件的生产过程信息、质量检测信息返回记录中心数据库中。


   在生产阶段,由于装配式住宅采用工业化的方式进行生产,所以整个生产过程可以充分利用BIM模型实现数字化和自动化的制造。数字化制造也给BIM在装配式住宅全生命周期管中的应用带来了便利。

   可以实现数字化制造的有:

   1)模具设计自动化,BIM模型可以提供预制构件模具设计所需要的三维几何数据以及相关辅助数据,可实现模具设计的自动化,如果结合预制构件的自动化生产线,还能实现拼模的自动化。

   2)钢筋加工自动化,利用BIM模型中的钢筋数据模型输出钢筋加工数控机床的控制数据,实现钢筋的自动裁剪和弯折加工,并利用软件实现钢筋用料的最优化。

   3)构件检测自动化,利用BIM模型中的尺寸数据并结合预制构件的自动化生产线,实现预制构件成品检测的自动化。

   4)施工现场自动定位放样,基于BIM模型的空间信息以及全自动全站仪等设备,实现基于BIM模型数据的施工现场自动定位放样。


   在施工阶段,施工单位可以将BIM模型和计划进度进行数据集成,通过读取中心数据库的数据,可以了解本工程构件的生产进度情况以及每个构件的具体信息(重量、安装位置等),同时,将构件的安装情况返回记录在中心数据库中;工程远程监控子系统可以安排施工进度,并通过读取中心数据库的相关信息,实现远程动态显示PC工程的建设进度。考虑到工程管理的需要,我们在每个预制构件中都安装了RFID芯片,并为每个构件进行唯一编号,同时将芯片的信息写入BIM模型,通过手持读写设备实现了装配式住宅工程在构件制造、现场施工阶段的数据采集和数据传输问题。通过基于BIM技术的贯穿PC深化设计、生产、建造环节管理系统平台的构建,PC住宅产业化工程项目可以通过BIM平台充分共享建造过程中的数据,工程项目的动态进展情况也可以通过BIM模型进行远程的查询,并以三维的形式进行展示,在很大程度上提高了工程管理的效率,。

   通过BIM技术,按所需时间单位来看施工进度,并根据现场情况进行实时调整,分析不同施工方案的优劣从而得到最佳施工方案。


   3.3 BIM技术在装配式住宅运营阶段的管理


   BIM技术在装配式住宅中的应用前景十分广阔,在建筑生命周期的运营管理阶段,BIM可同步提供有关建筑使用情况或性能、入住人员与容量、建筑一用时间以及建筑财务方面的信息。BIM界提供数字更新记录,并改善搬迁规划与管理。为打造智慧社区住房奠定了坚实的基础。相信在不久的将来,利用BIM进行项目管理将开创工程项目管理革新的新纪元。这使得BIM在装配式住宅设计与施工等不同阶段的运用是一体的,是有很强的连贯性的。开发商、设计单位、施工单位等在BIM的运用中不是各行其道,而是连贯的穿插在一起,实现真正意义上的建筑全生命周期的管理。


  综上所述,BIM在装配式住宅中的应用除了提高设计质量,减少碰撞及差错率,提高构件生产与管理的质量与效率和提高现场施工的质量与效率之外,更是完善了PC构件的设计、生产、施工全生命周期的质量追溯机制,使PC项目初步达到了质量、进度、成本的三个可控。推进BIM在装配式住宅中的应用,应当将其贯穿设计、建造、加工、施工、销售、物业管理等各个环节,以达到完整的装配式住宅全生命周期的管理。