配式建筑具有劳动效率高、绿色环保等优势，是建筑行业转型发展的重要方向。推动建筑行业信息化的BIM技术，已被广泛视为解决建筑业日趋凸显问题的革命性技术。当前我国装配式建筑和BIM技术的推广都仍处于初级阶段，基于BIM技术的装配式建筑体系发展前景广阔。
    本文对装配式建筑的发展趋势及其在实践应用中存在的问题进行了分析，归纳了BIM在装配式建筑体系中的应用价值和上海地区BIM技术的应用情况。在此基础上，本文针对现有问题提出相关建议：构建基于BIM平台的装配式建筑集成体系，分层推进BIM技术在装配式建筑中的应用以及加强市场化引导和示范项目推广。
0 引言
    装配式体系具有环保节能、施工效率高等优点，适应我国当前劳动力成本攀升、环保压力加大等背景下建筑业转型的迫切需要。建筑信息模型(Building InformationModeling，BIM)的推广和应用使得建筑业在提升效益、实现信息化管理等方面成为可能¨1，也为建筑业转型发展找到了突破El。装配式建筑是用在工厂生产加工的预制构件、部品部件在工地装配而成的建筑。我国装配式体系经历了30多年的断档期，技术停滞、设计施工经验缺乏，其发展难度与其他国家相比更高。现有的研究主要从国外发展的经验与启示口’、技术体系的不足与完善‘341等方面人手，而对于BIM与装配式建筑两者关系的关注度不高。装配式体系的核心是“集成”，而BIM突出信息集成，契合装配式体系发
展需要，因此基于BIM技术的装配式建筑体系研究具有重要的现实意义。
1 装配式建筑发展概况和趋势
    2016年9月，国务院办公厅《关于大力发展装配式建筑的指导意见》提出了“力争用10年时间实现装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30％”的目标。2017年3月颁布的《“十三五”装配式建筑行动方案》进一步明确了阶段性工作目标和工作的重点任务。国家政策导向使装配式建筑迎来发展的机遇期。目前，全国已在相关城市建立若干个装配式建筑产业基地。装配式建筑产业化基地涵盖设计、生产、施工及设备制造、装修等产业链各环节，已初
步形成装配式建筑产业及配套产业的空间布局。
1．1装配式结构体系分类
    按照建筑材料不同，可将装配式结构体系分为：
1)混凝土结构体系，包括装配式剪力墙体系(代表的有叠合剪力墙结构体系、全预制装配式剪力墙结构体系)、装配式框架体系(代表的有现浇柱结构体系、现浇节点结构体系、预应力装配式框架体系)和框架一剪力墙结构体系(日本HPC体系)。具体内容如表1所示。装配式结构体系分类,BIM界
2)钢结构体系，包括框架体系(例如，钢管束组合结构体系、斜撑节点加强型钢框架体系)和轻钢体系(代表的有轻钢门式刚架体系等)。
3)木结构体系，包括装配式纯木结构体系、装配式木混合结构体系等。
1．2装配式建筑的发展趋势
    我国建筑业正处于转型升级和创新发展的重要历史阶段。首先，以现场手工湿作业为主、依靠廉价劳动力的发展旧模式已经难以为继。同时，随着新科技成果不断融入，新业态和新动能正在构建之中。具体来看，可将装配式建筑的发展趋势归纳为“两个一体化”：
1)设计、生产、施工、运营维护一体化。
    传统的产业流程将设计、施工、运营维护人为分隔——这种产业流程对信息的传递和流转、专业间的协同配合带来了阻碍，并与建筑工业化的要求相矛盾"1。装配式体系对产业流程各环节之间的协调配合提出更高要求，并且各环节技术能力也亟需提升。
    设计在新的产业流程中发挥着核心和统筹作用。装配式建造方式的显著特征之一便是将原本产业链中的许多过程前置，在设计之初考虑施工安装过程中的问题(例如钢筋的干预检查)、机电设备布置(例如管线的碰撞检查)、建筑的装饰装修。
    施工装配过程的推进也需要设计人员提供流程指导和技术咨询。因此，未来对设计人员的要求，除了设计理论水平和统筹把握全产业链各环节需求能力，还有基于整体的、全生命周期的“工业化设计”思维方式。
    构件的生产制造方式也将以采用自动化制造甚至“精益制造”为特征。构件生产企业通常根据订单和设计方的需求生产部件，因此需要采用企业资源计划(Enterprise Resource Planning，ERP)来对采购、生产计划、堆场、运输以及企业各项资源进行有效管理。并且，生产企业需要研发匹配设计装配环节的构件自动化生产加工成套技术来大幅度提高生产效率和构件品质，以实现数字化制造。
2)功能上建筑、结构、机电、装修的一体化。
    与传统建造方式不同，装配式建造方式采用系统化的思维方式。装配式建筑系统是由建筑结构系统、外围护系统、设备与管线系统、内装系统四个子系统组成的一个整体建筑系统。在设计和建造过程中，通过整体技术优化，多专业协同，将预制部品部件以模数协调、模块组合、接口连接、节点构造和施工工法等方式进行一体化系统性集成装配，从而
实现主体结构、建筑围护、机电、装修一体化。因此，装配式建筑体系不单单是一个结构体系，还是在建造施工过程中就能实现建筑产品全部功能的一个建筑体系。
    在构件生产环节，可以实现墙体结构承重与防水、保温隔热、防火、装饰、门窗附件等功能要求的高度集成，具有集成化、系统性的特点。为解决装配式建筑的标准化和多样化问题，可以通过一定的模数规则，制作各类预制构件(外墙面、阳台构件、装饰构件、门窗部品)的族M1。同时，通过模数协调，只需从族库中提取和采用不同构件组合，便能产生多样化的立面设计。通过标准化接口设计，主体结构与管线、内装分离，实现机电管线、内装部品、集成厨卫的集成化干法装配∞1。
1．3 装配式建筑推广应用中存在的问题
1)标准体系不健全
    目前来看，《装配式混凝土结构技术规程》(JGJ1—2014)、《装配式混凝土建筑技术标准》(GB／T51231—2016)等已能初步满足装配式建筑发展的基本需求。标准规范的缺失，主要在于针对构配件的专用标准(如吊件、夹心墙板连接件、密封胶及各类预制构件等)的检测方法标准及应用技术规程，以及针对各类保温隔热、阻燃材料的评价标准。这类标准编制难度较大，目前仍在编制中。
2)建筑多样性与标准化之间的矛盾
    推广装配式建筑，必须兼顾建筑本身的多样性和构件的标准性之间的关系。构件在工厂中大批量生产，为形成规模效益必须要实现部品部件的标准化、模数化，但是由于建筑还应满足人类审美的需求，以及地理、区位条件的限制，建筑设计在更多时候往往体现出个性化、多样化的特点。因此，对于装配式建筑而言，构件生产应发展标准化与个性化相结合的生产方式，绝大部分的构件生产加工应实施标准化的方式，少部分构件可以按个性化方式加
工。
3)成本偏高
    目前装配式住宅的建造成本比传统方式高500元／平方米左右一。。短期内无论是PC结构还是钢结构都无法与现浇结构相竞争。究其原因，可以归纳为：构件生产企业的产能未得到充分利用，规模效益无法体现；设计方、施工方缺乏相应的工业化实施经验和技术能力导致工程实际实施过程中效率低下等。
4)产业化队伍亟待建设
    产业的转型升级需要相应的产业人才作为支撑。未来建筑业更需要具备设计、装配、工程总承包管理等多专业背景的复合型人才，而这类人才培养难度较大。其次是缺乏专业化的产业工人队伍，一线工程技术人员的平台协作能力欠缺等。在传统现浇体系下，建筑企业“不养工人”的模式导致工人队伍流动性偏高，对于建筑工人岗位技能培训更是无从谈起。未来可以通过开展校企合作，创新人才培养模式，同时加强职业技能培训制度，促使农民工向产业工人转型。
2 BIM技术在装配式体系中的应用
2．1 BIM在装配式体系中的应用价值
     BIM技术与装配式体系在多方面存在一致性。第一，装配式建筑要实现设计、生产、施工等项目各参与方的协同和建筑、结构、机电、装修各专业协调配合，必然需要利用BIM技术协调管理，实现各专业和各参与方的信息集成；第二，装配式建筑设计的主要特征有标准化、模块化、重复性等，在设计过程中必然会产生大量重复的数据和重复操作，且极易造成“错、漏、碰、缺”，而使用BIM软件能得到有效解决；第三，装配式建筑的目标最终是绿色建筑，强调建筑物全生命周期的管理，与BIM的全生命周期应用也是不谋而合的。对于装配式建筑而言，BIM在各阶段的主要应用点和应用价值主要体现在以下几个方面，如图1所示。BIM在装配式体系中的应用价值,BIM界
图1 BIM技术在装配式建筑中的主要应用点


1)设计阶段
    该阶段主要采用BIM软件创建建筑、结构、机电等专业BIM模型，通过软件高效地进行构件的拆分设计，并通过碰撞检查，排除构件钢筋之间、构件与现浇部分、设备、管线之间的各种问题。同时BIM软件还具有快速出构件详图、统计工程量的功能，并可自动生成物料清单。
    BIM在设计阶段的应用价值主要体现在：第一，提高设计的效率和质量。参数化的设计方式和实时数据协同的模式帮助各专业人员在对预制构件进行各类预埋和预留处理、设计方案调整时密切配合、高效沟通。BIM应用平台的搭建，可将记录各专业设计信息的BIM模型上传至云端，实现碰撞与自动纠错、模型与设计图纸之间的自动更新等功能。第二，兼顾标准化和个性化设计。通过设定一定的模数规则，制作各类预制构件的族，这些族累积成预制构件库。利用各类标准化构件库，不断丰富和积累设计户型，以满足居住者多样化的需求。
2)生产阶段
    新型建筑工业化在技术发展和生产方式方面的目标是采用数字化信息技术控制下的智能建造系统，使大规模成批建造方式向大产量定制建造方式转变，并实行菜单式订购。目前多数构件生产企业在部品部件钢筋骨架加工环节仍采用手工加工的形式，钢筋骨架的加工环节极耗费工时和劳动力。相比现浇方式，其生产效率没有得到质的提升。
    未来BIM技术在构配件生产中的应用点主要是研发基于BIM的部品部件计算机辅助制造(CAM)和生产管理系统：通过将构件的BIM三维结构数据转换为生产设备需要的MES系统的数据，然后经过任务计划资源的执行，将MES系统数据传输给设备端，并通过CAM系统输出设备的一系列自动化动作；搭建构件信息管理平台，实时追踪物流信息，接入企业ERP系统等。
3)施工阶段
    施工吊装是建筑工业化中的最重要的一个环节。但是应该认识到，装配化施工方式并不是简单地把现浇建筑拆分为一个个构件，由工厂预制，再进行现场安装¨⋯，新型建筑工业化下装配式体系更多采用智能建造方式，并对项目管理、安装精度提出了更高要求。
    目前BIM更多地应用于堆场管理、施工场地优化布局、构件吊装方案模拟优化、三维可视化模型施交底等，应用深度较低。未来的应用将体现在：通过BIM技术与RFID技术结合，实现构件的全流程质量管控，以及通过3D激光扫描技术与BIM结合，进行拼装校验、指导施工流程等，最终达到质量可控、精度提升及进度优化。
2．2 BIM技术在装配式建筑中应用情况
    以上海地区为例据资料显示，2016年上海市实施装配式的建设项目共报建320个，应用BIM技术的项目共54个，占比17％。从应用阶段来看，跨设计、施工、运营全过程应用的项目数为37个，占比69％；单阶段应用的项目为17个，占比31％；从投资性质来看，政府投资11个，投资总额50亿元，国有企业投资17个，投资总额590亿元，其他社会投资26个，投资总额391亿元；从项目类型来看，装配式建设项目涵盖居住建筑(普通商品房、公租房、商住楼、经济适用房)、公共建筑(商办、医疗卫生、教育文化)及其他项目类型，如图2所示。
BIM技术在装配式建筑中应用情况,BIM界
    实施装配式建造的保障性住房项目是BIM推广应用的重点领域。目前这些项目各项工作的正稳步推进，形成了一系列可推广的经验模式，为上海市BIM技术应用示范推广起到积极作用。但在BIM应用过程中，遇到的主要问题仍集中于技术、组织和政策环境三方面，具体表现为：
①技术层面：BIM还未能与项目设计施工真正融合，审图、施工环节仍使用蓝图；模型在项目不同阶段的数据传递壁垒，导致重复建模、沟通障碍等问题；软件的本土化和数据接口问题、不同软件之间数据转换与共享问题等；BIM应用深度不足，如设备材料管理、质量与安全管理的具体应用方式。
②组织层面：管理上还未真正实现基于BIM的协同，形成有效的管理制度和沟通协同机制；由于下游企业直接受益于设计阶段建立的BIM信息，投入和利益分配不均使得参建各方未能真正形成应用BIM的意愿；BIM专业技术人才尤其是一线工程技术人员较缺乏。
③政策层面：缺少与BIM技术应用模式相对应的政策管理规则和流程。
政府主管部门需要协同使用统一的数据标准，并与电子审图、规划报批环节流程相协调。
3基于BIM技术平台的装配式建筑体系构建与实施
3．1构建基于BIM平台的装配式建筑集成体系
    基于云端的BIM平台在装配式建筑全过程、全专业的集成应用，适应了装配式建筑的发展需要。BIM平台的作用，一方面是打通产业链设计、生产、施工、运维各流程信息回路，对产业链上下游企业进行协同管理，在流程上做“减法”；另一方面是将建筑部品部件信息化、数据化，将各流程有关建筑、结构、机电、装修的信息集成到BIM平台这一载体上，
使建筑信息透明化、立体化、多维化，在信息维度上做“加法”，见图3。
BIM平台的装配式建筑集成体系,BIM界
1)信息共享。信息主导着建筑业的未来发展。
    实现信息的共享首先应建立能满足各专业需求，同时具有较好存取和管理效率的数据定义格式。各专业(建筑、结构、机电、装修)信息的共享可以借助BIM平台进行。BIM平台可以部署于云端，通过标准化的构件控制参数和几何描述方式、集中管理和实时同步的数据管理方式、内置的消息机制，可以有效地应对协同设计、方案变更过程中沟通效率问题，同时能减少建筑、结构、机电各专业的设计冲突，提高设计质量。此外，应建立一定的契约关系(信任关系、利益分配机制)，实现BIM信息在设计、生产、施工、运维各阶段的合作共享。
2)技术集成。一方面，BIM平台通过一定的数
    据转换接口，可将各专业(建筑、结构、机电、装修)软件集成，同时保留软件的开放性，满足“二次开发”的需求。另一方面，BIM与云计算、GIS、RFID、VR、3D扫描等技术的结合，进行虚拟仿真、拼装校验、质量与安全管理、智慧城市建设等方面的深度应用，使人们对于BIM的应用前景和潜力充满期待。
3)管理协同。BIM平台可支持多人同时进行
    不同阶段(建筑、结构、机电、装修)的协同设计，并可以对各专业的交付成果进行有效管理。从产业流程上看，设计阶段建立的BIM信息，可以经过转换输入构件生产企业的CAM系统，并最终输出构件成品。通过构件信息管理平台、企业资源计划(ERP)，构件生产企业可对物料、成品、资金、库存进行有效控制。通过信息实时更新，施工企业可以对场地布局、项目进度优化管理，项目实时进展情况和实际施工中的问题也可及时反馈给设计方、生产方。BIM信息是基于全生命周期的，累积在BIM平台的信息最终可以由运维方使用和维护。
3．2分层推进BIM技术在装配式建筑中的应用
    根据国内外BIM成熟度发展层级的有关研究，对BIM的研究可以分为技术、组织流程和
政策三个领域，而BIM技术发展也可划分成三个应用层级：第一层级，基于建筑对象的建模；第二层级，基于BIM模型的协同；第三层级，基于网络平台的集成，具体内容如表2所示。
    参照BIM技术成熟度发展层级，本文认为装配式建筑未来的发展重点和发展阶段可以分为：
①以技术研发、经验积累为核心的起步阶段。这一阶段主要是软件技术、建模技术的开发与应用，积累BIM软件应用于工程设计等阶段的实践经验，设定和优化改进工作流程，培养一线工程施工队伍；根据工程实践中提出的需要，促进装配式建筑体系、BIM信息数据标准格式和构件参数标准等的研究。
②以技术完善、市场扩张为动力的成长阶段。这一阶段BIM信息数据标准格式逐步得到建立，BIM的应用效益在实践中得到体现。参建各方真正重视BIM应用，建立以风险共担为基础的契约关系和沟通协同机制并从中获益。装配式技术体系日臻完善，例如，节点连接技术和施工工法得到改进，高层装配式混凝土结构体系的成熟运用等。
③以信息化、集成化、绿色化为方向的成熟阶段。例如，应用BIM平台对建筑供应链进行敏捷化改造、与新科技成果(物联网、虚拟现实等)结合进行智能化应用、节能环保建筑材料的研发创新、智慧城市建设等。
BIM技术在装配式建筑中的应用,BIM界
3．3加强市场化引导和示范项目推广
    在我国，装配式技术和BIM技术应用都处于初级阶段。除参考国外BIM技术的应用和实践、装配式建筑的发展经验之外，发展装配式建筑更应立足现阶段我国国情，遵循行业自身发展规律，切忌盲目推进。
1)注重市场化引导
    目前装配式建筑发展的动力主要来自于奖励政策、对建筑的装配率和预制率指标的考核。应该认识到，仅是装配率的提高并不是建筑工业化的目的；而劳动生产效率的提升、节能环保才是建筑工业化的最终目标。装配式建筑行业能否实现可持续发展，取决于新的技术是否给行业中不同环节的企业带来效率、效益等方面的实质性提升。因此，政府制定相关政策时，落脚点应在于对产业链中的核心环节(研发、设计、咨询)的激励。同时，政府应做好产业规划布局，推进装配式建筑全产业链建设，并通过合理宣传引导，提升企业对BIM技术应用经济效益和行业未来发展的认知，通过市场效益带动参与各方的积极性和创造性。
2)加强研发、工程示范和经验推广
    各科研院所、政府设立的相关技术推广委员会等应发挥牵头作用，联合企业、高校、社会团体的力量，从而增加对装配式结构体系、BIM平台和数据标准格式、装配式构件族库、复合墙板成套技术、节点连接技术等方面基础研究的投入。此外，装配式建筑标准体系的完善需要更多工程项目实践的探索。目前我国企业BIM应用能力偏弱和对BIM认识不足也与工程实践偏少有一定关联。通过总结一些示范项目、示范企业的成功经验，制定更健全的标准体系、形成可推广的BIM技术应用经验，以达到示范引领、以点带面的效果。
4 结语
    BIM技术在世界范围内的推广应用日益广泛和深化，为装配式建筑的发展提供了信息化集成的基础。装配式建筑的核心是“集成”，BIM技术是“集成”的手段。本文分析了装配式建筑的发展趋势及其在实践中存在的问题，结合上海的应用现状总结了BIM技术在装配式建筑体系中的应用范围和价值，提出了构建基于BIM平台的装配式建筑集成体系、分层推进BIM在装配式建筑中的应用、加强市场化引导和示范项目推广的措施建议，为促进装配式建筑产业的发展和BIM技术的成熟应用提供思路和方法。
    基于BIM技术的装配式建筑集成体系贯穿设计、生产、施工、装修、运营管理各个环节，整合建筑全产业链，实现全过程、全方位的信息化集成，将是装配式建筑发展的方向。但由于装配式建筑及BIM技术的应用仍然处于起步阶段，在设计规范、跨专业协作以及技术和管理人才培养等方面还存在诸多问题，未来的研究可以进一步聚焦于装配式建筑全生命周期中各个环节的关键技术和多方协作的组织管理模式。