陳玲燕

（廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 管理工程學(xué)院，廣西 南寧 530000）

0 引言

裝配式建筑智慧建造是未來建筑業(yè)發(fā)展的方向，中央及地方政府持續(xù)出臺(tái)相關(guān)政策大力推廣裝配式建筑，而BIM 技術(shù)是裝配式建筑智慧建造的核心。2021 年10 月，國務(wù)院發(fā)布《2030 年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》，要求大力發(fā)展裝配式建筑。2017 年住房城鄉(xiāng)建設(shè)部和國務(wù)院辦公廳印發(fā)的相關(guān)政策提出要推廣應(yīng)用BIM 技術(shù)，全面推進(jìn)裝配式建筑的綠色化發(fā)展，提升建設(shè)項(xiàng)目全生命周期的科學(xué)管理水平，即智慧建造。裝配式建筑具有降耗、節(jié)材、節(jié)省工期、減少建筑垃圾等優(yōu)勢，但基于BIM 技術(shù)的裝配式建筑智慧建造同時(shí)也面臨可持續(xù)發(fā)展障礙，如標(biāo)準(zhǔn)不完善、增量成本較高、建筑信息化人才匱乏、施工管理水平有待提高、節(jié)點(diǎn)連接等關(guān)鍵技術(shù)急需解決、監(jiān)管與保障機(jī)制缺陷、BIM 軟件適用性不強(qiáng)等，這些都限制了其可持續(xù)發(fā)展。

當(dāng)前，對(duì)于裝配式建筑的研究成為學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)與主流。石振武等[1]從裝配式建筑綠色供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)模型入手，構(gòu)建了裝配式建筑可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；吳大江[2]從BIM 技術(shù)和裝配式建筑的特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合具體項(xiàng)目，分析BIM 在裝配式建筑中應(yīng)用的原則和內(nèi)容，通過BIM 實(shí)現(xiàn)一體化集成應(yīng)用及全過程管理，提高裝配式建筑效率。目前基于BIM 的裝配式建筑智慧建造可持續(xù)發(fā)展研究得較少?；诖?，文章提出BIM 技術(shù)在智慧建造發(fā)展的設(shè)計(jì)、施工、物業(yè)運(yùn)維各階段的應(yīng)用，并對(duì)裝配式建筑推廣中存在的各種問題提出策略建議，為可持續(xù)發(fā)展提供策略。

1 裝配式建筑智慧建造可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵

裝配式建筑能夠提升建筑品質(zhì)，縮短工期，減少污染，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，智慧建造是建立在BIM、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新興信息化技術(shù)基礎(chǔ)上的工程信息化平臺(tái)，而BIM 是智慧建造強(qiáng)有力的手段之一，建造過程中信息能夠高效創(chuàng)建、整合、共享、交互，提高了裝配式建筑的信息化和精細(xì)化水平，提高了建設(shè)效率，實(shí)現(xiàn)建筑全生命周期智慧化管理，是我國當(dāng)前重點(diǎn)推行的新型建筑模式。

“十四五”對(duì)實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化，促進(jìn)裝配式建筑發(fā)展提出了具體要求，各地紛紛響應(yīng)。裝配式建筑技術(shù)在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)比較成熟，例如美國、日本、瑞典等國家的裝配率分別已達(dá)到90%、85%、80%。但裝配式建筑在我國的發(fā)展水平還處于較低水平。最新數(shù)據(jù)表明，截至2020 年，我國新建裝配式建筑約為6.3 億m2，占總新建建筑面積的20.5%，與發(fā)達(dá)國家平均水平差距明顯。而且由于裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)程度不夠，以及現(xiàn)澆鋼筋混凝土建造方式的沖擊，我國的裝配式建筑發(fā)展幾度停滯。智慧建造可以通過提高資源效率、精細(xì)化施工管理和最大限度減少浪費(fèi)的方式來保持建筑業(yè)的良好發(fā)展，裝配式建筑要想實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，就需要智慧建造的指導(dǎo)。因此，本文研究的裝配式建筑可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵主要是以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算及BIM 等手段作為技術(shù)依托的一種新型建造理念，使信息高效創(chuàng)建、整合、共享、交互，從而縮短工期，提高質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)低碳節(jié)能，保護(hù)環(huán)境和減少污染，保證健康持續(xù)發(fā)展。

我國環(huán)境污染嚴(yán)重，資源匱乏等現(xiàn)狀下，建筑業(yè)必然要走低碳、節(jié)能、綠色的發(fā)展路線。裝配式建筑智慧建造則剛好符合該趨勢，是建筑業(yè)發(fā)展的必然選擇。基于BIM 的裝配式建筑智慧建造可以整合產(chǎn)業(yè)鏈資源，為建筑業(yè)發(fā)展注入活力。目前裝配式建筑的開發(fā)建設(shè)存在各種各樣的問題，重要原因就是BIM 技術(shù)在裝配式建造中的應(yīng)用還不夠成熟。本文以BIM 技術(shù)在裝配式建筑智慧建造中的應(yīng)用為切入點(diǎn)，提出推進(jìn)裝配式建筑智慧建造可持續(xù)發(fā)展的策略，為政府部門制定相關(guān)政策和策略提供有益參考和依據(jù)。

2 BIM 技術(shù)在裝配式建筑智慧建造中的深入應(yīng)用

BIM 技術(shù)應(yīng)在裝配式建筑智慧建造的設(shè)計(jì)、施工、物業(yè)運(yùn)維各階段發(fā)揮最大作用。

2.1 設(shè)計(jì)階段

（1）三維建模

BIM 在裝配式建筑智慧建造的應(yīng)用首先是要建立三維信息化模型，隨著項(xiàng)目的推進(jìn)，持續(xù)對(duì)模型添加新信息。通過BIM建模軟件可將三維模型自動(dòng)生成平面圖、立面圖、剖面圖以及詳圖，相對(duì)于傳統(tǒng)的二維平面圖，建筑物表達(dá)更直觀立體。BIM 模型是一個(gè)數(shù)據(jù)庫，它涵蓋了工程的基本信息，可以根據(jù)需要從數(shù)據(jù)庫中提取明細(xì)表，如快速統(tǒng)計(jì)構(gòu)件工程量、尺寸等信息。

（2）性能優(yōu)化

BIM 模型包含豐富的非圖形信息，它可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)性分析、日照采光分析、能耗分析等，通過模型分析建筑物設(shè)計(jì)合理性，對(duì)于不合理的設(shè)計(jì)，做出修改，節(jié)約資源。

（3）碰撞檢查

BIM 技術(shù)集成了建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、安裝等各個(gè)專業(yè)。因此可以進(jìn)行不同專業(yè)、同專業(yè)不同構(gòu)件之間的碰撞檢查，按照“檢測、優(yōu)化、再檢測”的思路，不斷完善設(shè)計(jì)。其次，利用BIM 的可視化技術(shù)模擬現(xiàn)場裝配，避免預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆連接節(jié)點(diǎn)位置之間發(fā)生碰撞。

2.2 施工階段

（1）場地布置管理

裝配式建筑施工現(xiàn)場是裝配、現(xiàn)澆、裝飾裝修等多專業(yè)多工種的協(xié)同工作，作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，并受到地形和常規(guī)技術(shù)等限制，因此場地平面布置經(jīng)常面臨變更。傳統(tǒng)的場地平面布置是平面的，不能充分考慮吊裝等立體空間之間的影響，更沒辦法考慮到時(shí)間維度，而BIM 技術(shù)可直觀地展示空間上的布置和時(shí)間上的邏輯。

（2）預(yù)制構(gòu)件管理

BIM生產(chǎn)階段的應(yīng)用主要包括預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)和運(yùn)輸環(huán)節(jié)。智慧建造匯集BIM 技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)及GPS 定位系統(tǒng)，可動(dòng)態(tài)跟蹤組件的生產(chǎn)和運(yùn)輸，施工、監(jiān)理、業(yè)主等各方可在信息交流平臺(tái)查詢構(gòu)件的生產(chǎn)、運(yùn)輸狀況。拼裝結(jié)束后，可以通過三維激光掃描，也可以用傳統(tǒng)人工檢查的方式檢查預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量，現(xiàn)場管理人員可通過RFID 芯片或二維碼查看預(yù)制構(gòu)件當(dāng)前狀態(tài)。在運(yùn)輸途中，通過后臺(tái)數(shù)據(jù)查詢運(yùn)輸車輛車牌號(hào)、司機(jī)姓名聯(lián)系方式等基本信息。

（3）安裝管理

安裝是將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成實(shí)體，虛擬轉(zhuǎn)換成現(xiàn)實(shí)的階段，基于BIM 的裝配式建筑智慧建造可以實(shí)現(xiàn)虛擬預(yù)拼裝、可視化技術(shù)交底、質(zhì)量跟蹤管理等[3]，目前市場上有多款集成軟件，如BIM 5D，它將施工進(jìn)度計(jì)劃導(dǎo)入，對(duì)所有的分部分項(xiàng)工程進(jìn)行任務(wù)關(guān)聯(lián)、然后跟蹤進(jìn)度情況。同時(shí)將預(yù)算成本、合同成本導(dǎo)入軟件，進(jìn)行清單匹配和清單關(guān)聯(lián)，從而跟蹤項(xiàng)目成本狀況。實(shí)體模型3D、時(shí)間維度、成本維度形成了5D，軟件可以實(shí)時(shí)跟蹤進(jìn)度、資源、費(fèi)用偏差，不斷優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)。另外，可以用可視化的方式進(jìn)行技術(shù)交底，以動(dòng)畫的形式展示構(gòu)件空間關(guān)系?；贐IM 技術(shù)，可以對(duì)不同工況和工序進(jìn)行仿真演示，技術(shù)人員還可以通過移動(dòng)端對(duì)質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，通過平臺(tái)將信息反饋給相關(guān)人員。

2.3 物業(yè)運(yùn)維階段

運(yùn)維階段是用RFID、NFC 等技術(shù)采集信息數(shù)據(jù)。RFID 通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，進(jìn)行實(shí)體追蹤和數(shù)據(jù)交換。NFC 與RFID 功能類似，它們都是短距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，會(huì)自動(dòng)尋找附件設(shè)備，然后建立連接，即便關(guān)機(jī)，也能發(fā)送和識(shí)別數(shù)據(jù)。通過這些技術(shù)可以將各種設(shè)備與主控終端相連，不同的基礎(chǔ)部件運(yùn)維有機(jī)融合，從而節(jié)約人力物力。

3 基于BIM 的裝配式建筑智慧建造可持續(xù)發(fā)展策略

3.1 完善標(biāo)準(zhǔn)化

《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》《建筑信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》《建筑信息模型施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》等國家標(biāo)準(zhǔn)相繼公布，各地市也相應(yīng)出臺(tái)了BIM 標(biāo)準(zhǔn)，但大部分是綱領(lǐng)性文件，細(xì)節(jié)性標(biāo)準(zhǔn)較少，對(duì)于裝配式建筑構(gòu)件描述和劃分、信息化技術(shù)使用更少。根據(jù)我國裝配式建筑的發(fā)展特點(diǎn)和社會(huì)大環(huán)境，應(yīng)建立健全國家和地方設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，出臺(tái)相關(guān)法律法規(guī)約束參建方的行為。

（1）鼓勵(lì)科研院所、高校、企業(yè)的相關(guān)專家、學(xué)者參與制定國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，建立適應(yīng)于裝配式建筑的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵(lì)BIM、VR、RFID、NFC、三維激光掃描等信息化技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑中，推進(jìn)智慧建筑的發(fā)展。

（2）鼓勵(lì)建筑業(yè)頭部企業(yè)制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，助力裝配式建筑向智慧建造發(fā)展。企業(yè)積極開拓針對(duì)不同項(xiàng)目類型的工法體系，以便更好地對(duì)質(zhì)量、進(jìn)度、成本、安全進(jìn)行管控，從而達(dá)到降低成本、提高施工效率、促進(jìn)環(huán)保的目的。企業(yè)建立有針對(duì)性的工法體系，可以降低成本、確保進(jìn)度、保證質(zhì)量，從而提高裝配式建筑的建設(shè)效率。

（3）完善部品部件庫。裝配式建筑設(shè)計(jì)需要嚴(yán)格按照模數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)，否則無法進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。建立并不斷完善全國統(tǒng)一部品部件庫，從而推動(dòng)預(yù)制構(gòu)件大批量生產(chǎn)，統(tǒng)一化施工，減小地域因素對(duì)裝配式發(fā)展的影響。

3.2 降低成本

增量成本是裝配式與現(xiàn)澆建筑每平方米成本的差值，根據(jù)住建部2016 年12 月發(fā)布的《裝配式建筑工程消耗量定（2016）》可估算出裝配式住宅的建造成本高于現(xiàn)澆的21%～38.8%，成本高出300～500 元/m2。增量成本產(chǎn)生于建設(shè)過程，由開發(fā)商承擔(dān)，但產(chǎn)生的增量效益貫穿于施工、運(yùn)營以及報(bào)廢拆除等整個(gè)生命周期，受益主體是開發(fā)商、消費(fèi)者和社會(huì)，收益與成本不匹配，導(dǎo)致開發(fā)商積極性受挫，因此應(yīng)該尋找合理的分?jǐn)偙壤瑴p輕開發(fā)商成本負(fù)擔(dān)，提高開發(fā)積極性，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑的可持續(xù)發(fā)展。BIM 技術(shù)能減少預(yù)算變更、減少能耗，但因?yàn)槠鋺?yīng)用成本高，業(yè)主不愿意增加成本投入。因此需要從以下兩個(gè)方面解決。

（1）加大金融扶持。將智慧建造納入到高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，享受優(yōu)惠政策；對(duì)從事裝配式建筑智慧建造的開發(fā)企業(yè)，給予寬松的金融政策，降低融資難度，國家給予適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)貼；對(duì)智慧建造的新技術(shù)企業(yè)，降低其所得稅稅率、社保比例；對(duì)采用新型材料的企業(yè)實(shí)行增值稅即征即退政策；對(duì)引進(jìn)大型專用先進(jìn)設(shè)備的裝配式建筑生產(chǎn)企業(yè)，購置機(jī)器設(shè)備抵扣增值稅，享受固定資產(chǎn)加速折舊等政策；對(duì)購買裝配式建筑者，降低首付款比例，增加貸款額度和貸款期限，減免契稅、印花稅等[4]。

（2）建立專項(xiàng)基金。成立基于BIM 的裝配式建筑智慧建造專項(xiàng)基金，對(duì)示范項(xiàng)目、新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、技術(shù)研發(fā)中心等領(lǐng)域進(jìn)行財(cái)政補(bǔ)貼；減免裝配式建筑技術(shù)工人的培訓(xùn)和技能鑒定費(fèi)用；對(duì)實(shí)施基于BIM 的裝配式建筑的企業(yè)進(jìn)行面積獎(jiǎng)勵(lì)等。

3.3 培養(yǎng)專業(yè)人才

建筑設(shè)計(jì)人員不熟悉BIM 技術(shù)，仍然按照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，導(dǎo)致工作中缺乏協(xié)同意識(shí)。因此，高校需要將人才培養(yǎng)與就業(yè)崗位對(duì)接，以最新的職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和崗位規(guī)范為指導(dǎo)，按照裝配式建筑智慧建造的職業(yè)崗位所需的知識(shí)、技能和職業(yè)素養(yǎng)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，優(yōu)化創(chuàng)新課程結(jié)構(gòu)、課程內(nèi)容、課程深度[5；]發(fā)揮裝配式建筑企業(yè)和高校不同的優(yōu)勢，形成“產(chǎn)、教、研”融合、校企優(yōu)勢互補(bǔ)的培養(yǎng)體系；傳統(tǒng)授課、慕課平臺(tái)、實(shí)訓(xùn)基地，線上線下相結(jié)合、理論實(shí)踐相結(jié)合，立體化全方位地培養(yǎng)新型裝配式建筑人才；支持從事裝配化建筑智慧建造的相關(guān)在職人員繼續(xù)教育，加強(qiáng)理論和技能操作。

3.4 提高施工管理水平

與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆模式相比，裝配式建筑中大量的現(xiàn)澆現(xiàn)場作業(yè)變成了預(yù)制工廠制作，如墻、樓梯、陽臺(tái)、衛(wèi)生間等，預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，通過可靠的連接裝配安裝而成，這需要預(yù)制構(gòu)件從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、測量、吊裝、連接和校對(duì)等各道工序均具有較強(qiáng)的技術(shù)力量和較高的管理水平，管理人員應(yīng)基于裝配式建筑智慧建造的理念，建立有針對(duì)性的管理目標(biāo)和管理計(jì)劃，加強(qiáng)參與方之間的組織協(xié)調(diào)，不斷提高施工管理水平，促進(jìn)裝配式建筑的可持續(xù)發(fā)展。

3.5 創(chuàng)新生產(chǎn)工藝

裝配式建筑有許多節(jié)點(diǎn)連接和構(gòu)件組裝，節(jié)點(diǎn)連接的質(zhì)量高低直接決定裝配式建筑質(zhì)量的好壞。我國裝配式建筑節(jié)點(diǎn)的承載能力和剛度能滿足要求，但節(jié)點(diǎn)的延性往往達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。此外，裝配式建筑節(jié)點(diǎn)存在滲漏的質(zhì)量通病，因此在構(gòu)造處理時(shí)，必須對(duì)各連接節(jié)點(diǎn)采取有效的防水處理。因此，項(xiàng)目各參與方需提高技術(shù)創(chuàng)新能力。如設(shè)計(jì)單位，要尋求變革與創(chuàng)新，需改變?cè)械脑O(shè)計(jì)思維，用信息化技術(shù)貫穿設(shè)計(jì)全過程；施工企業(yè)，建立技術(shù)和信息化部門，并在政策和經(jīng)濟(jì)上給予傾斜，研究裝配式建筑智慧建造的新工藝、新方法，解決節(jié)點(diǎn)連接等關(guān)鍵技術(shù)問題；生產(chǎn)單位，創(chuàng)新生產(chǎn)流程，因地制宜，就地取材，節(jié)約成本[6]。

3.6 加大懲罰力度

政府機(jī)構(gòu)的監(jiān)管與保障機(jī)制是裝配式建筑能否可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，因此需要完善政府機(jī)構(gòu)的引導(dǎo)與服務(wù)，研究行之有效的監(jiān)管、保障和激勵(lì)機(jī)制等。為促進(jìn)建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，要達(dá)到四節(jié)一環(huán)保目標(biāo)，應(yīng)加大對(duì)傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑的監(jiān)管力度，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重、質(zhì)量未達(dá)標(biāo)的建設(shè)項(xiàng)目，采取嚴(yán)管重罰，將相關(guān)單位和人員記入誠信檔案。

3.7 自主研發(fā)軟件

現(xiàn)階段我國設(shè)計(jì)階段常用的建模軟件有Revit、Catia 等[7]，這些軟件都是國外開發(fā)的，與我國實(shí)際情況有一定的差距，以Revit 軟件為例，在建模的過程中軟件會(huì)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)工程量，但由于我國和國外的工程量計(jì)算規(guī)則和定額不一樣，因此還需要用廣聯(lián)達(dá)、魯班等傳統(tǒng)的計(jì)價(jià)軟件進(jìn)行二次算量，影響了效率。另外，信息協(xié)同平臺(tái)缺失，裝配式建筑的參建方之間的信息交互復(fù)雜，信息流失嚴(yán)重，資源整合低效，信息共享困難。因此，應(yīng)做好裝配式建筑關(guān)鍵技術(shù)研究中心及實(shí)驗(yàn)室配套設(shè)施建設(shè)，支持關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，展開科技攻關(guān)。鼓勵(lì)中小企業(yè)自主研發(fā)，營造裝配式建筑智慧建造產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。智慧建造的核心是建筑全生命周期的信息共享，BIM 本身就是強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫，可集成項(xiàng)目各參與方的信息，使“信息孤島”轉(zhuǎn)變成各專業(yè)、各參與方協(xié)同模式。

4 結(jié)語

裝配化建筑有著無可比擬的優(yōu)勢，但是現(xiàn)階段存在標(biāo)準(zhǔn)不完善、增量成本高、建筑信息化人才匱乏等局限，限制了其可持續(xù)發(fā)展。本文提出裝配式建筑智慧建造可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵，分析發(fā)展現(xiàn)狀，提高BIM 技術(shù)在裝配式建筑智慧建造各階段的應(yīng)用能力，并對(duì)裝配式建筑存在的問題提出相應(yīng)的策略建議，從而促進(jìn)裝配式建筑可持續(xù)發(fā)展。