摘 要

随着建筑业科技的进步和建筑质量要求的提高，传统的生产模式下存在的弊端逐渐暴露，以节能、环保、可持续发展为优势的工业化建筑受到越来越多人的关注和支持。装配式建筑集设计、生产、施工和管理为一体，对项目操作的精确度、参与方的协同性等有了更高的要求。通过BIM技术在PC建筑各个阶段中的运用，传统生产模式下存在的缺陷可以得到很好的弥补。不浪费总成本的同时，操作速度也得到了提高。因此，研究如何将BIM技术应用于建筑工业化全寿命周期中具有重要的意义。

本文采用文献分析法和归纳总结法，在分析BIM技术和建筑工业化相关理论的基础上，以BIM技术的应用为支撑，就其在建筑工业化全寿命周期中如何开展进行了研究。阐述了BIM技术的主要优势，结合建筑工业化的特点，分析了BIM技术运用于工业化建筑各个阶段的核心价值，得出各专业、各阶段之间的协同流程。在文章的最后，阐述了BIM技术效益评价的方法和指标选取原则，并提出效益评价的关键和难点所在。

研究结果表明：将BIM技术应用于工业化装配式建筑的建造中具有很大的潜力。利用信息化带动制造业发展的生产方式，是我国乃至全世界经济发展的耀眼前景。基于BIM技术建设的低碳、友好的工业化建筑，必成为未来建设发展的主流。

关键词：BIM技术；建筑工业化；应用

Abstract

With the development of science and technology in the construction industry and the improvement of building quality requirements, the drawbacks of the traditional production mode are gradually exposed More and more people pay attention to and support the industrialized architecture which takes the advantage of energy saving, environmental protection and sustainable development. The prefabricated building integrates design, production, construction and management, requiring greater precision in project operations and greater synergy among participants. Through the application of BIM technology in various stages of PC construction, the defects of the traditional production mode can be well compensated. The total cost is not wasted at the same time, operation speed is also improved. Therefore, it is of great significance to study how to apply BIM technology in the whole life cycle of building industrialization.

Based on the analysis of the related theories of BIM technology and building industrialization, and supported by the application of BIM technology, this paper studies how to develop BIM technology in the whole life cycle of building industrialization. This paper expounds the main advantages of BIM technology, and connecting with the characteristics of building industrialization, analyzes the core value of applying BIM technology in various stages of industrial building, and combining the main points of application, draw out the cooperation flow between each profession and each stage. At the end of the paper, the method and index selection principle of benefit evaluation of BIM technology are expounded, and the key and difficult points of benefit evaluation are put forward.

The results show that there is great potential for applying BIM technology to the construction of industrial prefabricated building. It is a bright prospect for the economic development of our country and even the whole world to use the mode of production to promote the development of the manufacturing industry. Building low-carbon, friendly industrial buildings based on BIM technology will become the mainstream of future construction and development.

Key Words：BIM technology；construction industrialization；application

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究的背景及意义 1

1.1.1 研究的背景 1

1.1.2 研究的意义 1

1.2 国内外研究现状综述 2

1.2.1 国外研究现状综述 2

1.2.2 国内研究现状综述 3

1.2.3 文献小结 4

1.3 研究目的、主要内容和技术路线 4

1.3.1 研究目的 4

1.3.2 研究的主要内容 4

1.3.3 技术路线 5

第2章 相关理论的概述 6

2.1 BIM技术的概念 6

2.2 BIM技术的优势 6

2.2.1 BIM实现操作的可视化 6

2.2.2 BIM实现各单位之间的协调 7

2.2.3 BIM实现场景的模拟 7

2.2.4 BIM实现全寿命周期的管理 7

2.3 建筑工业化的概念 8

2.3.1 建筑工业化的定义 8

2.3.2 建筑工业化在我国的发展历程 8

第3章 BIM技术在建筑工业化全过程的应用分析 10

3.1 BIM技术在PC建筑设计阶段的应用分析 10

3.1.1 BIM标准模型族库的建立 10

3.1.2 建筑可持续性能的分析 10

3.1.3 建筑碰撞检测及设计优化 11

3.2 BIM技术在PC构件生产阶段的应用分析 11

3.2.1 PC构件加工模具与材料的准备 11

3.2.2 PC构件的加工 12

3.2.3 PC构件的生产管理与运输规划 12

3.3 BIM技术在PC建筑施工阶段的应用分析 13

3.3.1 多方协同工作与进度管理 13

3.3.2 场地模拟与安装漫游 14

3.3.3 交付阶段的信息化管理 15

3.4 BIM技术在PC建筑运营维护阶段的应用分析 15

3.4.1 通过BIM技术运行监控维护 15

3.4.2 通过BIM技术提高维护管理水平 16

3.4.3 应急疏散模拟 16

第4章 BIM技术应用的效益评价 17

4.1 BIM效益评价的方法 17

4.2 评价指标的选取原则 18

4.3 效益评价的关键 18

4.3.1 利益分割问题 18

4.3.2 效益量化问题 19

第5章 结论与展望 20

5.1结论 20

5.2展望 20

参考文献 22

致 谢 23

第1章 绪论

1.1 研究的背景及意义

1.1.1 研究的背景

改革以来，我国的经济发展迅速，城镇化建设作为一项基本国策，取得举世瞩目的成果。随着我国人口的增加，建筑数量需求增大，社会仍在向现代城市型社会发展。随着发展的深入，不免带来许多问题，因经济发展而导致生态变得恶劣的问题尤其显著。在全球二氧化碳加剧的背景下，发展生态经济受到越来越多人的重视，对发展的需求从过去追求速度到现在的追求质量。高品质的要求、绿色发展的理念同过去粗放式的建筑行业存在矛盾，因此，从“粗放式”向“可持续”转变的发展策略，被国家所提出。

工业化建设为发展绿色和低碳建筑的提供了条件，一些国家在工业化建设上研究已久，技术已经达到领先地位，我国在上世纪末也曾经将制造业引入到建筑生产之中，但是由于种种因素没能进行下去，因此我们和发达国家之间还存在一定的差距。

近二十年来，我国面临人口逐渐老龄化的问题，而传统生产模式的建筑行业是劳动密集型行业，这一局面导致建筑业将背负劳动力成本大幅提高的压力。另一方面，随着生活质量的提高，人们对生活环境和住房质量的要求也上升。建筑行业管理困难、生产时间不受控制、劳动成本增加这些问题都造成了建筑业难以继续发展，传统的建造方式对建筑工业化的制约日益严重。面对传统建筑业带来的一系列问题，要求相关部门指导行业进行转型。企业需要升级劳动的生产方式，通过日益发展的技术提高生产效率。建筑行业的转型需要先进的生产方式来实现，先进的生产方式需要新的技术支持，二者互相促进，缺一不可。而建筑信息化、工业化恰好被看作新的技术和生产方式，共同推动我国的建筑业进行转型。

1.1.2 研究的意义

近几年来，可持续发展的理念逐渐被人类理解，人们逐渐意识到人类对自然资源的掠夺最终会只会把灾难带给自己，打造绿色、低碳建筑的发展方向受到越来越多人的认可。建筑工业化是发展绿色建筑的重要条件，装配式建筑从设计到运维阶段完整的工业体系是建筑工业化的重要途径，关键在于建筑信息的智能化处理。然而我国对于结合信息数字生产建筑物的发展仍在认识阶段，各专业之间发展不协同、建筑信息碎片化等问题还存在着，BIM技术所具备的信息共享、高级分析、虚拟施工等主要功能可以解决上述问题。当传统生产模式的建筑行业与新兴技术不断结合，其实质是采用新的研究技术来解决现阶段存在的问题。

BIM以技术优势来达到加强各方之间的联系、搭接各阶段、降低设计误差的目的。根据深化设计阶段确定的数据，制定有效的生产计划，保证设计方案在制造阶段的可行性和高效性。工业化建筑的要求是实现整个产业链和生命周期的管理，自模型建立以来，BIM技术一直以全生命周期的管理为基础，这与工业化建筑的发展目标是一致的^[[1]]。应用于从始到末各个阶段的BIM技术可以有效地传递信息，为各方高效的交流与合作提供信息平台。将BIM技术运用于建筑工业中，必将推动工业化建筑在我国的发展。

1.2 国内外研究现状综述

1.2.1 国外研究现状综述

建筑工业化的最初理念在1930年左右的欧洲初见轮廓，并在二战后得到飞快的传播和深入。二战后，住房需求剧增而劳动力却十分紧缺，为了应对这一系列难题，欧洲大多数国家便开始尝试采用新型的生产方式来建造房屋。在政府的支持下，以预制体系为特征的住宅在欧洲多数国家得到了快速的发展，成为了工业化建筑的先导。法国早在1891年就已经开始实施装配式建筑的构建，主要采用以预应力混凝土为主的装配式体系，至今已有百年的历史。德国的PC构筑物主要采用耐久性好的混凝土与剪力墙结构体系，德国建筑对能源进行节约的能力一直超越各国^[[2]]。上世纪五十年代，瑞典有大量公司在研发PC混凝土组件。丹麦新住宅的组装率达到79%，实现了建筑的个性与节能建设相互融合。

美国是在20世纪70年代才开始实施其建筑工业化生产，当时正处于能源危机时期，生产方式的转型成为建筑业可持续发展的关键，结构施工主要采用在工厂进行装配的混凝土和钢结构。随后，美国政府发布了一系列与工业化建筑相关的标准和规范，这些规范一直沿用至今，且逐步与其建筑体系融合。经过几十年的探寻，发达国家在相关领域的研究更加深入，工业化系也日趋完善，建筑工业化推动着这些发达国家和地区建筑产业的转变和升级。

在工业化生产中，建筑信息模型作为一种高效的管理方式，在美国、英国、日本等发达国家应用时间相对较早，其发展与研究的程度更深、范围更广泛。BIM的想法可以追溯到1975年，查尔斯·艾斯曼教授等人在“建筑描述系统”提出的研究“建筑描述系统概述”，即BIM的原型。BIM技术首先在美国发展。2002年，Autodesk首先介绍了BIM的理念，将其行业和商业化。在其推广阶段，美国政府实施了一系列有效的举措，以帮助推动BIM技术。在一些国家的法律要求之上，一些建设项目只能使用BIM技术。这时BIM技术的应用和发展非常活跃，BIM技术在整个北美建筑行业的渗透速度快速上升。

信息化施工是日本的传统强项，在上世纪90年代，BIM进入日本之前，日本对于建筑信息化早已有了初步探索，并开发了许多相关的信息化软件，一套属于自己的信息化体系已基本形成，所以BIM技术引入日本之后很快便得到推广。加之日本软件业较发达，现在，其BIM的软件已覆盖建筑项目的全寿命周期，关于BIM的应用相对成熟。澳大利亚政府十分重视BIM技术，不但对其他国家关于BIM应用的研究表现出极大兴趣，同时十分支持相关机构在本国内开展BIM技术的研究和推广。他们国家在2010年提出了BIM执行方案，并于两年后出台了《国家BIM行动指南》，由特别的人员来负责执行一个为期5年的项目。英国对于BIM技术的研究起步较晚，在2010年才开始对其进行应用，加上缺乏兼容性系统和标准等，其普及率相对较低。为了推动BIM技术的应用，政府发布了相关文件，制定阶段性目标和战略部署，在政府的大力扶持下，经过约四年的推动，BIM技术的普及率直线上升，BIM技术在英国的推广趋势十分显著。

1.2.2 国内研究现状综述

为了满足战后设施重建的需求，我国建筑工业化最初始于1950年前后，以设计的规范化、散件的批量加工和实地操作的机械化为重点。20世纪80年代，建筑工业化的概念随着中国经济的改革逐渐消失，由于过分强调标准化，只有少数以前风格的房屋风格可用，有限的技术和建筑材料导致预制构件质量低下。因此，自上世纪90年代以来，定制设计和现浇施工的生产方式一直主导着我国建筑行业。进入二十一世纪以后，人口老龄化严重，发展生态保护刻不容缓，面对劳动力短缺等问题和可持续发展的要求，工业化的概念在过去几年中再次被建筑业界提起，BIM技术为促进建筑产业化和提高模块化建筑的性能提供了巨大的潜力。随着信息化的深入，传统的2D表达模式已无法满足进一步发展的要求，BIM技术的应用成为建筑行业转型的现实需求。

我国对于BIM技术的研究开始得晚，21世纪初才启动认识与研究。作为一项全新的技术，BIM给传统的思想和生产方式带来很大的打击。我国对于BIM的运用最早在香港进行实施和推广。而在内陆地区，哈工大于2004年成立了中国首个BIM实验室，并召开了关于BIM的国际会议，紧接着同济大学、清华大学等各大高校先后成立了实验室。2008年，一些关于BIM技术研究的小型研讨会已在业内先驱者中召开。2011年，建筑行业协会和行政管理部门开始重视BIM技术的应用，为响应政策关于BIM技术提出的“十二五”要求，政府部门采取相关措施大力支持举办各种BIM研讨会及BIM大赛，这些都对BIM的推广有着十分积极的作用。同时，有关部门意识到标准化工作对于BIM技术有效推广的积极影响，2012年，中国住房和城乡部门倡始BIM 国家级标准的编写，逐步建立BIM的规范体系。这段时间，我国对BIM技术的认知处于一个概念阶段，期间一些标志性的大型复杂建筑上如上海中心大厦都有运用到这一技术。第十三个五年规划，要求科技建造、应用新技术的能力得到整体提高，形成大量运用信息技术来创新发展的建筑公司。

可见我国对BIM技术的重视，通过发达国家和地区对BIM技术的应用，不仅政府看到了BIM技术发展的广大情景，开发商也意识到BIM技术能给他们带来利益，近几年来BIM技术已被部分开发商作为招标的重要组成部分。BIM技术有许多优点，但是在我国仍存在制约其发展的因素，但随着科技的发展、相关法规体系的健全，BIM技术将在我国持续深入。当然，在BIM技术未成熟之前，我国的探索道路必然不会停止。在发展自身的同时总结其他国家的经验教训，抓住新时代的机遇。

1.2.3 文献小结

据研究现状国内外的审查，很明显，对BIM技术的探索中国和欧洲的一些国家和美国之间有很大差距。BIM技术在中国的研究尚处于初级阶段。在现实运用中，它仅适用于该项目的一个或几个阶段。该应用程序的好处都集中在设计和建造阶段，在生产和操作阶段缺乏应用。而BIM使用于整个生命周期的特点而言，应用在项目后期比重越大则实现的效益越大。在之后的探索中，我们要提高BIM在操作阶段应用的比重。