簡(jiǎn)析BIM與裝配式建筑，BIM能給裝配式建筑幫什么忙？
日期：2017-09-22 / 人氣： / 來(lái)源：未知
最近裝配式建筑火了，BIM的熱度也跟著(zhù)水漲船高。這兩個(gè)技術(shù)有什么關(guān)聯(lián)？BIM能給裝配式建筑幫什么忙？工程中它們實(shí)現的程度又怎么樣？
今天，我們就帶著(zhù)幾個(gè)問(wèn)題，來(lái)聊聊裝配式建筑和BIM技術(shù)。
建筑業(yè)和工業(yè)有什么本質(zhì)的區別？
你上網(wǎng)搜一搜，裝配式建筑還有好幾個(gè)其他的稱(chēng)呼，比如建筑工業(yè)化，比如住宅產(chǎn)業(yè)化。嚴格來(lái)說(shuō)，這幾個(gè)概念說(shuō)的不是一個(gè)層面的事兒，不過(guò)它們的核心思想是一樣的，就是像制造汽車(chē)一樣去制造房子。
其實(shí)造汽車(chē)和造房子本質(zhì)上沒(méi)什么不同，都是把一堆零件按照一定的方式組裝到一起，形成更復雜的功能。它們唯一的區別，就是同樣的設計、同樣的勞動(dòng)，重復的次數不一樣，也就是規?；膮^別。
一輛汽車(chē)，在設計的時(shí)候會(huì )投入非常大的成本，可一旦量產(chǎn)，這個(gè)設計成本就可以被均攤到每一輛汽車(chē)，不同車(chē)型之間的設計也可以一定程度的套用。工廠(chǎng)中一旦確定了汽車(chē)的加工流程，就可以用精細的分工合作，現代化的機械，和數字化制造去提高效率。
工業(yè)產(chǎn)品并不是天生就比建筑產(chǎn)品設計的更好，質(zhì)量更高，管理更高效，污染更低，這些優(yōu)點(diǎn)都是在規?；a(chǎn)之下，在一道道工序的打磨中逐漸提高的，所以工業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量越大，成本就越低。
建筑業(yè)就不一樣了，它的每一件產(chǎn)品都是獨一無(wú)二的，無(wú)論是設計還是制造的流程都很難在下一個(gè)產(chǎn)品中沿用。一方面會(huì )在單獨的項目中帶來(lái)低效；另一方面，由于產(chǎn)品不可量產(chǎn)和不可復制，導致經(jīng)驗的積累沒(méi)辦法達到工業(yè)的量級，這也進(jìn)一步影響整個(gè)行業(yè)的進(jìn)步速度。
「裝配式建筑」有多新潮？
建筑業(yè)一直很羨慕工業(yè)的高效，于是聰明的建筑師們就開(kāi)始琢磨，整個(gè)建筑當然沒(méi)法量產(chǎn)，可我們能不能在一個(gè)建筑里面，找出一部分一模一樣的零部件，把它們的生產(chǎn)搬到工廠(chǎng)去呢？
這就是裝配式建筑思想誕生的開(kāi)始。
你得知道，裝配式建筑可不是新鮮東西，它的歷史可以一直追溯到一個(gè)多世紀以前，在這一個(gè)多世紀里，有幾個(gè)事件推動(dòng)了建筑工業(yè)化的發(fā)展。
第一個(gè)是工業(yè)革命。
19世紀的時(shí)候，大英帝國取得了工業(yè)革命的輝煌成果，女王維多利亞就打算在倫敦舉辦一場(chǎng)博覽會(huì )，把全世界不同國家的工業(yè)和藝術(shù)產(chǎn)品放到一個(gè)建筑里，主要就是顯擺一下大英帝國家大業(yè)大，這就是第一屆世界博覽會(huì )。
于是，1851年，在倫敦海德公園，不到九個(gè)月的時(shí)間就豎起了一幢7萬(wàn)多平米的建筑，外墻和屋面都使用玻璃，看上去明亮透明，被人們稱(chēng)為「水晶宮」。
▲ 水晶宮
這么短的時(shí)間內建成這樣大規模的建筑，一下子就震驚了全世界。它的秘密就在于，整個(gè)建筑用了3300根一樣粗細的鐵柱，30萬(wàn)塊一樣大小的玻璃，一種木質(zhì)框架和鐵梁。這些標準構件在工廠(chǎng)全部生產(chǎn)好，再運到建筑場(chǎng)地組配到一起。
水晶宮無(wú)論是外形，還是建造過(guò)程，都充分彰顯了工業(yè)革命帶來(lái)的力量，引領(lǐng)了一次全球裝配式建筑的思潮，這一波，女王贏(yíng)了。
第二個(gè)事件，是戰后重建。
戰爭之后，傷員、退伍軍人都急需大量的住房，這要求一個(gè)國家短期內能夠建起大量住宅。
1921年，法國建筑大師柯布西耶提出了「像造汽車(chē)一樣造房子」的想法。
1930年間，德國在柏林建造了戰爭傷殘軍人住宅區。共有138套住宅，這個(gè)項目采用現場(chǎng)預制混凝土多層復合板構件，算得上是德國最早的裝配式建筑了。
二戰后的德國在1950年開(kāi)始大面積使用裝配法建造住宅，到1970年建筑工業(yè)化水平就達到了90%。
日本在1968年提出了裝配式住宅的概念，1990年開(kāi)始采用部件化，大力發(fā)展建筑中的通用部件，木結構占比較多，達到40%。
1976年，美國國會(huì )通過(guò)了國家工業(yè)化住宅建造及安全法案，也出臺了一系列行業(yè)規范標準，發(fā)展到2001年，全美裝配式住宅數量達到了1000萬(wàn)套。
第三個(gè)事件，是共產(chǎn)主義思想帶來(lái)的城市化建設。
以蘇聯(lián)為代表的東歐國家，希望快速建立起一個(gè)發(fā)達的工業(yè)文明社會(huì )，當時(shí)大量農民成為工人階級，莫斯科住房嚴重短缺。
1950年，由蘇聯(lián)最高領(lǐng)導人赫魯曉夫親自監督，達成了前蘇聯(lián)建筑師公約，目標就是低成本、高效率的建造住房。
1961年，蘇聯(lián)開(kāi)發(fā)出著(zhù)名的「赫魯曉夫樓」，就是一種五層預制混凝土建筑。
咱們再看看中國的情況。
1956年，國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于加強和發(fā)展建筑工業(yè)化的決定》，前建工部也出臺了一系列政策來(lái)大力發(fā)展建筑工業(yè)化。從時(shí)間上可以看出來(lái)，這是受前蘇聯(lián)的影響，歷史原因咱們不細說(shuō)了。
1957年，北京就進(jìn)行了裝配式大型砌塊試驗住宅建設，創(chuàng )造了8天蓋好一套4層住宅的速度記錄。這種數字在那個(gè)時(shí)代很抓眼球，原因你懂的。
1958年，一種新的裝配式建筑登上了歷史舞臺，它是一種通過(guò)預制鋼筋混凝土大板拼接而成的結構，名字叫大板房屋，到1964年國內開(kāi)始大范圍推廣，從70年代到90年代，光是北京一個(gè)城市，就建成了1000多萬(wàn)平方米的大板房屋。
到了90年代，裝配式大板房屋由于戶(hù)型單一，無(wú)法滿(mǎn)足戶(hù)型多樣化的需求，再加上技術(shù)的不成熟，尤其是防水、抗震、連接等關(guān)鍵技術(shù)存在重大缺陷，大板建筑被徹底否定，退出了歷史舞臺。
此后的三十年，「裝配式」這個(gè)概念在中國神秘的消失了，歷史原因咱們不必深究，也沒(méi)那么重要。
直到2016年，國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導意見(jiàn)》文件，「裝配式」這個(gè)詞才又回到了人們的視野，為響應國務(wù)院的號召，各地區紛紛出臺政策，在中國未來(lái)十年內，裝配式建筑占新建建筑的比例要達到30%。
于是，你又能看鋪天蓋地的，關(guān)于裝配式建筑的文章了。
裝配式重出江湖，歷史問(wèn)題解決了？
從這一個(gè)多世紀的發(fā)展來(lái)看，裝配式建筑根本就不是什么新的概念，甚至還因為失敗而退出過(guò)歷史舞臺。
如果說(shuō)裝配式就是把房子拆成塊，搬到工廠(chǎng)去生產(chǎn)，然后運到現場(chǎng)像搭積木一樣裝到一起，建筑工業(yè)化就能實(shí)現，那這一個(gè)多世紀無(wú)數工程師的腦子一定是進(jìn)了水了，才一直沒(méi)有實(shí)現它。
過(guò)去幾十年的技術(shù)咱們不說(shuō)，就說(shuō)說(shuō)當下最火的PC裝配式，這個(gè)PC，就是precast concrete，預制混凝土的意思。
隨便搜一下「PC裝配式」這個(gè)關(guān)鍵詞，你能看到它無(wú)數的優(yōu)點(diǎn)，安全性更高、質(zhì)量更好、成本更低、施工速度更快、環(huán)境污染更小，等等等等，還有很多人把德國、日本的先進(jìn)經(jīng)驗拿出來(lái)，套一個(gè)「黑科技」的殼子，沖擊你的神經(jīng)。
這類(lèi)的文章看多了，你會(huì )有一種錯覺(jué)，那就是：PC裝配式是一種新概念，只要應用了這種全新的黑科技，什么成本問(wèn)題、管理問(wèn)題、工期問(wèn)題、質(zhì)量問(wèn)題，就統統解決了。
然而事實(shí)卻不是這樣。在這個(gè)技術(shù)的每一個(gè)優(yōu)點(diǎn)背后，都藏著(zhù)一句潛臺詞，那就是：「在未來(lái)的理想狀態(tài)下」。換一個(gè)說(shuō)法就是，「在當下的一些技術(shù)細節問(wèn)題被解決之后」，這些優(yōu)點(diǎn)才能落地。
咱們來(lái)舉幾個(gè)例子，說(shuō)說(shuō)實(shí)現PC裝配式需要解決的問(wèn)題，和當下的真實(shí)情況：
1.裝配式設計
可能你會(huì )覺(jué)得，裝配式設計就是把設計好的樓拆成單元塊，發(fā)給工廠(chǎng)加工就完了，可要是這么直接拆，工廠(chǎng)根本就沒(méi)法生產(chǎn)，即便生產(chǎn)出來(lái)，也不能用。
在裝配式建筑發(fā)展先進(jìn)的日本，設計院在出建筑圖紙時(shí)，還會(huì )直接作出PC廠(chǎng)的構件加工圖，在做這一步設計的時(shí)候，除了要考慮構件的種類(lèi)越少越好，也就是所謂的「模數」，還需要考慮機械怎么生產(chǎn)，未來(lái)到現場(chǎng)的吊裝點(diǎn)，模塊之間該怎么連接，連接點(diǎn)的安全性能和防水性能，等等。
而國內還有很多的項目，真的跟你想象的一樣，施工單位拿著(zhù)設計院出的建筑圖，去進(jìn)行二次深化，也就是把本來(lái)不是模塊化設計的建筑，硬拆成裝配式，究其原因，一是要湊裝配率響應政策，二是因為懂裝配式設計的設計院實(shí)在是太少了。
2.構件生產(chǎn)
在生產(chǎn)這個(gè)環(huán)節，首先要解決的就是材料問(wèn)題，絕大多數工廠(chǎng)多年處理的都是塑料、橡膠、鋼鐵這樣的材質(zhì)，而PC構件是復合材料，而且混凝土的性能是在養護中逐漸生長(cháng)的。這種對時(shí)間和節奏的把握，對傳統工廠(chǎng)是一項很大的挑戰。
另外，PC構件的生產(chǎn)需要很大程度的自動(dòng)化，怎樣開(kāi)發(fā)出自動(dòng)化的生產(chǎn)線(xiàn)是一個(gè)問(wèn)題，生產(chǎn)線(xiàn)能不能低成本的靈活變化又是另一個(gè)問(wèn)題——因每個(gè)項目的構件不一樣，所以每個(gè)項目都要重新設計模具和自動(dòng)化生產(chǎn)方式，這對工廠(chǎng)的設計優(yōu)化能力和管理能力也是不小的挑戰。
實(shí)際上，目前能夠大批量生產(chǎn)PC構件的工廠(chǎng)很少，成本也非常高。
3.運輸環(huán)節
對于施工現場(chǎng)來(lái)說(shuō)，吊裝的次數越少、需要處理的連接點(diǎn)越少，當然就越好，但是劃分的模塊越少，每塊也就越大。
而在我國，貨車(chē)總高度4米以上、總長(cháng)度18米以上、總寬度2米5以上屬于極限超載車(chē)輛，是不能上路的。
所以你看到國外整個(gè)房間都預制好到現場(chǎng)吊裝的，清一色都是小面積的單間公寓。
那如何協(xié)調解決大構件需求和運輸困難這對矛盾，包括構件裝箱的成本優(yōu)化，都是需要考慮和提高的地方。
4.施工要求
對于國內很多施工單位來(lái)說(shuō)，裝配式還是在「說(shuō)起來(lái)又快又便宜，用起來(lái)又慢又貴」的階段。
有很多的原因，比如現場(chǎng)的養護和堆放要專(zhuān)門(mén)管理，安裝順序要嚴格安排，這就帶來(lái)更高的管理和人員成本。由于工廠(chǎng)生產(chǎn)方面的原因，預制構件的采購成本也是很高的。
多數施工單位在「滿(mǎn)足裝配率要求」這個(gè)前提下，盡量做橫向構件的裝配——也就是梁、樓梯、疊合板等，像墻和柱這種豎向構件能不做就不做。
究其原因，是因為現在還沒(méi)有針對裝配式的規范，來(lái)計算裝配節點(diǎn)，設計師還是按照現澆的方式來(lái)計算。既然這么計算，就得按照現澆的方式來(lái)組裝。
所以，豎向構件如果采用裝配式，那在橫豎向構件連接這個(gè)位置還是需要灌漿，而且灌漿料的成本非常的高，節點(diǎn)的防水等施工要求也更高，在目前的施工水平下，建造速度還趕不上傳統的方式。
其實(shí)這也很容易講的通，如果一項技術(shù)已經(jīng)成熟的實(shí)現了低成本、高效率，那也就不需要政府大力扶持了，大家自然會(huì )搶著(zhù)用。
上面這幾點(diǎn)，只是大概描述了幾個(gè)不同階段的單點(diǎn)困難，更大的困難，是不同專(zhuān)業(yè)之間的整合。
說(shuō)白一點(diǎn)，想把生產(chǎn)搬到工廠(chǎng)，是要在項目的一開(kāi)始，就把設計、施工、工廠(chǎng)甚至包括物流，都統籌到一起，共同設計，并通過(guò)信息化技術(shù)，把設計思想和統籌管理貫穿整個(gè)項目。
說(shuō)到信息化，你知道，BIM要出場(chǎng)了。
BIM能幫裝配式什么忙？
如果你去查BIM和裝配式，那結果同樣是一片大好。這兩個(gè)目前建筑業(yè)如日中天的火熱詞匯，似乎只要一碰撞，就能產(chǎn)生出無(wú)限的火花。
這二者的結合，目前能拿得出手的，主要有這么幾點(diǎn)：
? 利用BIM在設計階段精細化建模，拆分模型；
? 利用BIM的模塊化設計來(lái)設計出可重復利用的構件，建立自由組合的模塊庫；
? 利用BIM技術(shù)的自動(dòng)統計功能和加工圖功能，實(shí)現工廠(chǎng)精細化生產(chǎn)；
? 利用BIM技術(shù)實(shí)現現場(chǎng)吊裝和施工模擬，優(yōu)化裝配式施工。
這幾點(diǎn)你都可以查的到，咱們也就不展開(kāi)說(shuō)了，可是這些應用背后有一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題，那就是：
這些拆分模型、精細化設計、生產(chǎn)加工圖、吊裝模擬等工作，由誰(shuí)來(lái)完成？
BIM可以提高這些工作的精確度和效率，但BIM不能幫你思考。如果一個(gè)團隊沒(méi)有人知道該怎么拆分模型、連接節點(diǎn)該怎么處理、現場(chǎng)該怎么管理、施工該遵循什么工序，那無(wú)論他們是否使用BIM，該解決的問(wèn)題，還是沒(méi)有解決。
在當前國內的實(shí)際情況下，BIM和裝配式有很多相似的地方，比如：
? 同樣有大幅度的政策扶持——這間接證明了他們還不是人們自愿接受的技術(shù)；
? 同樣有中國特色，為了獲取政策優(yōu)惠，有人做「先設計，后翻?！沟摹讣貰IM」，也有人做「先整體，后拆分」的「假裝配式」；
? 同樣是聽(tīng)起來(lái)很簡(jiǎn)單，很新潮，實(shí)際上還有大量尚待解決的技術(shù)難題；
? 同樣缺乏普遍有力的行業(yè)規范；
? 同樣尚未打通不同生產(chǎn)角色的協(xié)作環(huán)節；
? 同樣在國外有成熟經(jīng)驗，被很多人看好，但還需要時(shí)間逐步發(fā)展。
用一句話(huà)來(lái)概括就是：這兩個(gè)技術(shù)在國內，都還不成熟，都還有多方面的問(wèn)題需要被解決。
用BIM助力裝配式，就是用一項不成熟的技術(shù)去幫助另一項不成熟的技術(shù)。這兩者目前與其說(shuō)是兩位大俠強強聯(lián)手，不如說(shuō)是難兄難弟抱團取暖。
可能你會(huì )說(shuō)，不對啊，你看人家萬(wàn)科，BIM加裝配式，搞得風(fēng)生水起啊。對于大多數企業(yè)來(lái)講，正如你不是正在開(kāi)發(fā)無(wú)人駕駛的谷歌，也不是正在造宇宙飛船的Space-X,一項技術(shù)越是經(jīng)常作為一流公司的技術(shù)被報道，越證明它還沒(méi)有普及。
那么未來(lái)它們真正的結合會(huì )是什么樣子呢？咱們通過(guò)這幾張圖來(lái)預測一下：
本來(lái)IT業(yè)、制造業(yè)和建筑業(yè)是三個(gè)獨立的行業(yè)，后來(lái)人們在這幾個(gè)領(lǐng)域的跨界處找到了各自提升自己的方法：
? IT業(yè)和制造業(yè)的跨界處，就是數字化制造；
? 制造業(yè)和建筑業(yè)的跨界處，就是裝配式建筑；
? 建筑業(yè)和IT業(yè)的跨界處，就是BIM技術(shù)。
你看，中間還有一個(gè)區域，那里代表了未來(lái)。但是想要進(jìn)入「跨界的跨界」這個(gè)中間區域，就需要在第一層跨界的地方，發(fā)展到足夠深才行。
剛才咱們說(shuō)了這么多，你能知道，建筑業(yè)和制造業(yè)結合處的裝配式，還有很多的問(wèn)題需要解決，比如設計規范、比如怎樣通過(guò)規?；档统杀?、比如安裝和管理、比如建筑思想和工業(yè)思想的融合等等。
同樣，建筑和IT行業(yè)跨界處的BIM技術(shù)，也還有大量的問(wèn)題需要解決，比如跨專(zhuān)業(yè)協(xié)同、比如信息編碼的統一、比如數據輸入和傳遞的規范等等。
未來(lái)，隨著(zhù)BIM技術(shù)的發(fā)展，不僅是跨專(zhuān)業(yè)設計人員之間的數據可以被管理，設計和施工之間、施工到運營(yíng)維護之間，整個(gè)行業(yè)中所有的數據都能夠無(wú)縫的傳遞和管理，只有這樣，BIM才能夠進(jìn)一步把數字化這只手伸向行業(yè)之外——也就是制造業(yè)領(lǐng)域。
而那個(gè)時(shí)候，作為建筑業(yè)和制造業(yè)跨界處的裝配式技術(shù)，必須發(fā)展出合理的設計施工方法和管理模式，讓BIM可以去「數字化」。
同樣，裝配式建筑和數字化制造這兩者也必須深入合作，互相滲透出一套同時(shí)滿(mǎn)足兩個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)模式。
這三個(gè)跨界領(lǐng)域進(jìn)一步的結合處，就是建筑產(chǎn)業(yè)化。
還沒(méi)完，等待在未來(lái)的，還有3D打印技術(shù)，一旦它成熟的應用到裝配式建筑中，那「模數」就不再是阻礙工廠(chǎng)批量生產(chǎn)的難題了，任何形狀的構件對于工廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，加工成本都是一樣的。
還有大幅度提高制造效率的機器人技術(shù)，給計算機學(xué)習能力的人工智能技術(shù)，未來(lái)這些技術(shù)再融合到這個(gè)產(chǎn)業(yè)圈里，跨界再跨界的結合，我們已經(jīng)無(wú)法預測它會(huì )成為什么樣子，只能胡亂給它起個(gè)名字叫“超建筑”。
所以，今天講了這么多，目的不是潑裝配式和BIM的冷水，恰恰相反，我們認為這兩個(gè)技術(shù)都是朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。
區分朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)和夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)很簡(jiǎn)單，首先看它是不是還有很多尚未解決的問(wèn)題，然后看這些問(wèn)題被解決后是不是可以讓行業(yè)進(jìn)步。
我們有幸生活在一個(gè)技術(shù)爆炸的時(shí)代，每天都有新的技術(shù)在世界的角落誕生。這讓不愿學(xué)習的人充滿(mǎn)憤怒和焦慮，也給了終生學(xué)習者無(wú)限的機會(huì )。
但是你需要知道的是，跨界和技術(shù)飛躍，絕不是幾張圖這么簡(jiǎn)單。每一個(gè)行業(yè)之間的結合，都有成百上千的具體問(wèn)題需要被解決，任何一個(gè)人，也都只能成為這個(gè)變革浪潮之中一滴小小的水珠。
打一個(gè)不太恰當的比喻，比如有這么個(gè)理念：未來(lái)科學(xué)可以把人類(lèi)壽命延長(cháng)到200歲。你可以對這句話(huà)深信不疑，并立志當一個(gè)科學(xué)家，但無(wú)論你把這個(gè)事怎么吹上天，它都永遠不能自動(dòng)實(shí)現。
你想要在這個(gè)領(lǐng)域有所建樹(shù)，只能投身進(jìn)去，去解決大背景下的一個(gè)小問(wèn)題，比如，計算機模擬基因運算，比如器官克隆移植技術(shù)。只有這樣，將來(lái)科學(xué)把人類(lèi)壽命延長(cháng)到200歲這個(gè)事，才有你的一份。
當下，無(wú)論是想投身于裝配式浪潮還是BIM浪潮，我們給出的忠告都是：未來(lái)很美，機會(huì )很多，面對具體問(wèn)題沉下心來(lái)精耕細作，不要被大概念沖昏頭腦。
如果你想詳細了解裝配式建筑的技術(shù)發(fā)展，光看幾篇公眾號文章是遠遠不夠的，在這兒給你推薦一本書(shū)：《從砌磚到裝配-親歷我國建筑工業(yè)發(fā)展六十年》，作者陳振基教授是中國住宅建筑和新型墻體材料、建筑工業(yè)化的先驅?zhuān)@本書(shū)凝結了陳先生六十多年的探索和心血，絕對是滿(mǎn)滿(mǎn)的干貨。
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