簡析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： / 來源：未知
最近裝配式建筑火了，BIM的熱度也跟著水漲船高。這兩個技術有什么關聯？BIM能給裝配式建筑幫什么忙？工程中它們實現的程度又怎么樣？
今天，我們就帶著幾個問題，來聊聊裝配式建筑和BIM技術。
建筑業和工業有什么本質的區別？
你上網搜一搜，裝配式建筑還有好幾個其他的稱呼，比如建筑工業化，比如住宅產業化。嚴格來說，這幾個概念說的不是一個層面的事兒，不過它們的核心思想是一樣的，就是像制造汽車一樣去制造房子。
其實造汽車和造房子本質上沒什么不同，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，重復的次數不一樣，也就是規模化的區別。
一輛汽車，在設計的時候會投入非常大的成本，可一旦量產，這個設計成本就可以被均攤到每一輛汽車，不同車型之間的設計也可以一定程度的套用。工廠中一旦確定了汽車的加工流程，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。
工業產品并不是天生就比建筑產品設計的更好，質量更高，管理更高效，污染更低，這些優點都是在規模化生產之下，在一道道工序的打磨中逐漸提高的，所以工業產品產量越大，成本就越低。
建筑業就不一樣了，它的每一件產品都是獨一無二的，無論是設計還是制造的流程都很難在下一個產品中沿用。一方面會在單獨的項目中帶來低效；另一方面，由于產品不可量產和不可復制，導致經驗的積累沒辦法達到工業的量級，這也進一步影響整個行業的進步速度。
「裝配式建筑」有多新潮？
建筑業一直很羨慕工業的高效，于是聰明的建筑師們就開始琢磨，整個建筑當然沒法量產，可我們能不能在一個建筑里面，找出一部分一模一樣的零部件，把它們的生產搬到工廠去呢？
這就是裝配式建筑思想誕生的開始。
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多世紀以前，在這一個多世紀里，有幾個事件推動了建筑工業化的發展。
第一個是工業革命。
19世紀的時候，大英帝國取得了工業革命的輝煌成果，女王維多利亞就打算在倫敦舉辦一場博覽會，把全世界不同國家的工業和藝術產品放到一個建筑里，主要就是顯擺一下大英帝國家大業大，這就是第一屆世界博覽會。
于是，1851年，在倫敦海德公園，不到九個月的時間就豎起了一幢7萬多平米的建筑，外墻和屋面都使用玻璃，看上去明亮透明，被人們稱為「水晶宮」。
▲ 水晶宮
這么短的時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，整個建筑用了3300根一樣粗細的鐵柱，30萬塊一樣大小的玻璃，一種木質框架和鐵梁。這些標準構件在工廠全部生產好，再運到建筑場地組配到一起。
水晶宮無論是外形，還是建造過程，都充分彰顯了工業革命帶來的力量，引領了一次全球裝配式建筑的思潮，這一波，女王贏了。
第二個事件，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，這個項目采用現場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年開始大面積使用裝配法建造住宅，到1970年建筑工業化水平就達到了90%。
日本在1968年提出了裝配式住宅的概念，1990年開始采用部件化，大力發展建筑中的通用部件，木結構占比較多，達到40%。
1976年，美國國會通過了國家工業化住宅建造及安全法案，也出臺了一系列行業規范標準，發展到2001年，全美裝配式住宅數量達到了1000萬套。
第三個事件，是共產主義思想帶來的城市化建設。
以蘇聯為代表的東歐國家，希望快速建立起一個發達的工業文明社會，當時大量農民成為工人階級，莫斯科住房嚴重短缺。
1950年，由蘇聯最高領導人赫魯曉夫親自監督，達成了前蘇聯建筑師公約，目標就是低成本、高效率的建造住房。
1961年，蘇聯開發出著名的「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，國務院發布了《關于加強和發展建筑工業化的決定》，前建工部也出臺了一系列政策來大力發展建筑工業化。從時間上可以看出來，這是受前蘇聯的影響，歷史原因咱們不細說了。
1957年，北京就進行了裝配式大型砌塊試驗住宅建設，創造了8天蓋好一套4層住宅的速度記錄。這種數字在那個時代很抓眼球，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年國內開始大范圍推廣，從70年代到90年代，光是北京一個城市，就建成了1000多萬平方米的大板房屋。
到了90年代，裝配式大板房屋由于戶型單一，無法滿足戶型多樣化的需求，再加上技術的不成熟，尤其是防水、抗震、連接等關鍵技術存在重大缺陷，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」這個概念在中國神秘的消失了，歷史原因咱們不必深究，也沒那么重要。
直到2016年，國務院辦公廳印發了《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》文件，「裝配式」這個詞才又回到了人們的視野，為響應國務院的號召，各地區紛紛出臺政策，在中國未來十年內，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，關于裝配式建筑的文章了。
裝配式重出江湖，歷史問題解決了？
從這一個多世紀的發展來看，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歷史舞臺。
如果說裝配式就是把房子拆成塊，搬到工廠去生產，然后運到現場像搭積木一樣裝到一起，建筑工業化就能實現，那這一個多世紀無數工程師的腦子一定是進了水了，才一直沒有實現它。
過去幾十年的技術咱們不說，就說說當下最火的PC裝配式，這個PC，就是precast concrete，預制混凝土的意思。
隨便搜一下「PC裝配式」這個關鍵詞，你能看到它無數的優點，安全性更高、質量更好、成本更低、施工速度更快、環境污染更小，等等等等，還有很多人把德國、日本的先進經驗拿出來，套一個「黑科技」的殼子，沖擊你的神經。
這類的文章看多了，你會有一種錯覺，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，什么成本問題、管理問題、工期問題、質量問題，就統統解決了。
然而事實卻不是這樣。在這個技術的每一個優點背后，都藏著一句潛臺詞，那就是：「在未來的理想狀態下」。換一個說法就是，「在當下的一些技術細節問題被解決之后」，這些優點才能落地。
咱們來舉幾個例子，說說實現PC裝配式需要解決的問題，和當下的真實情況：
1.裝配式設計
可能你會覺得，裝配式設計就是把設計好的樓拆成單元塊，發給工廠加工就完了，可要是這么直接拆，工廠根本就沒法生產，即便生產出來，也不能用。
在裝配式建筑發展先進的日本，設計院在出建筑圖紙時，還會直接作出PC廠的構件加工圖，在做這一步設計的時候，除了要考慮構件的種類越少越好，也就是所謂的「模數」，還需要考慮機械怎么生產，未來到現場的吊裝點，模塊之間該怎么連接，連接點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，施工單位拿著設計院出的建筑圖，去進行二次深化，也就是把本來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在是太少了。
2.構件生產
在生產這個環節，首先要解決的就是材料問題，絕大多數工廠多年處理的都是塑料、橡膠、鋼鐵這樣的材質，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的。這種對時間和節奏的把握，對傳統工廠是一項很大的挑戰。
另外，PC構件的生產需要很大程度的自動化，怎樣開發出自動化的生產線是一個問題，生產線能不能低成本的靈活變化又是另一個問題——因每個項目的構件不一樣，所以每個項目都要重新設計模具和自動化生產方式，這對工廠的設計優化能力和管理能力也是不小的挑戰。
實際上，目前能夠大批量生產PC構件的工廠很少，成本也非常高。
3.運輸環節
對于施工現場來說，吊裝的次數越少、需要處理的連接點越少，當然就越好，但是劃分的模塊越少，每塊也就越大。
而在我國，貨車總高度4米以上、總長度18米以上、總寬度2米5以上屬于極限超載車輛，是不能上路的。
所以你看到國外整個房間都預制好到現場吊裝的，清一色都是小面積的單間公寓。
那如何協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說，裝配式還是在「說起來又快又便宜，用起來又慢又貴」的階段。
有很多的原因，比如現場的養護和堆放要專門管理，安裝順序要嚴格安排，這就帶來更高的管理和人員成本。由于工廠生產方面的原因，預制構件的采購成本也是很高的。
多數施工單位在「滿足裝配率要求」這個前提下，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，是因為現在還沒有針對裝配式的規范，來計算裝配節點，設計師還是按照現澆的方式來計算。既然這么計算，就得按照現澆的方式來組裝。
所以，豎向構件如果采用裝配式，那在橫豎向構件連接這個位置還是需要灌漿，而且灌漿料的成本非常的高，節點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。
其實這也很容易講的通，如果一項技術已經成熟的實現了低成本、高效率，那也就不需要政府大力扶持了，大家自然會搶著用。
上面這幾點，只是大概描述了幾個不同階段的單點困難，更大的困難，是不同專業之間的整合。
說白一點，想把生產搬到工廠，是要在項目的一開始，就把設計、施工、工廠甚至包括物流，都統籌到一起，共同設計，并通過信息化技術，把設計思想和統籌管理貫穿整個項目。
說到信息化，你知道，BIM要出場了。
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。這兩個目前建筑業如日中天的火熱詞匯，似乎只要一碰撞，就能產生出無限的火花。
這二者的結合，目前能拿得出手的，主要有這么幾點：
? 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技術的自動統計功能和加工圖功能，實現工廠精細化生產；
? 利用BIM技術實現現場吊裝和施工模擬，優化裝配式施工。
這幾點你都可以查的到，咱們也就不展開說了，可是這些應用背后有一個很關鍵的問題，那就是：
這些拆分模型、精細化設計、生產加工圖、吊裝模擬等工作，由誰來完成？
BIM可以提高這些工作的精確度和效率，但BIM不能幫你思考。如果一個團隊沒有人知道該怎么拆分模型、連接節點該怎么處理、現場該怎么管理、施工該遵循什么工序，那無論他們是否使用BIM，該解決的問題，還是沒有解決。
在當前國內的實際情況下，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；
? 同樣有中國特色，為了獲取政策優惠，有人做「先設計，后翻模」的「假BIM」，也有人做「先整體，后拆分」的「假裝配式」；
? 同樣是聽起來很簡單，很新潮，實際上還有大量尚待解決的技術難題；
? 同樣缺乏普遍有力的行業規范；
? 同樣尚未打通不同生產角色的協作環節；
? 同樣在國外有成熟經驗，被很多人看好，但還需要時間逐步發展。
用一句話來概括就是：這兩個技術在國內，都還不成熟，都還有多方面的問題需要被解決。
用BIM助力裝配式，就是用一項不成熟的技術去幫助另一項不成熟的技術。這兩者目前與其說是兩位大俠強強聯手，不如說是難兄難弟抱團取暖。
可能你會說，不對啊，你看人家萬科，BIM加裝配式，搞得風生水起啊。對于大多數企業來講，正如你不是正在開發無人駕駛的谷歌，也不是正在造宇宙飛船的Space-X,一項技術越是經常作為一流公司的技術被報道，越證明它還沒有普及。
那么未來它們真正的結合會是什么樣子呢？咱們通過這幾張圖來預測一下：
本來IT業、制造業和建筑業是三個獨立的行業，后來人們在這幾個領域的跨界處找到了各自提升自己的方法：
? IT業和制造業的跨界處，就是數字化制造；
? 制造業和建筑業的跨界處，就是裝配式建筑；
? 建筑業和IT業的跨界處，就是BIM技術。
你看，中間還有一個區域，那里代表了未來。但是想要進入「跨界的跨界」這個中間區域，就需要在第一層跨界的地方，發展到足夠深才行。
剛才咱們說了這么多，你能知道，建筑業和制造業結合處的裝配式，還有很多的問題需要解決，比如設計規范、比如怎樣通過規模化降低成本、比如安裝和管理、比如建筑思想和工業思想的融合等等。
同樣，建筑和IT行業跨界處的BIM技術，也還有大量的問題需要解決，比如跨專業協同、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，隨著BIM技術的發展，不僅是跨專業設計人員之間的數據可以被管理，設計和施工之間、施工到運營維護之間，整個行業中所有的數據都能夠無縫的傳遞和管理，只有這樣，BIM才能夠進一步把數字化這只手伸向行業之外——也就是制造業領域。
而那個時候，作為建筑業和制造業跨界處的裝配式技術，必須發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滿足兩個行業的生產模式。
這三個跨界領域進一步的結合處，就是建筑產業化。
還沒完，等待在未來的，還有3D打印技術，一旦它成熟的應用到裝配式建筑中，那「模數」就不再是阻礙工廠批量生產的難題了，任何形狀的構件對于工廠來說，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，給計算機學習能力的人工智能技術，未來這些技術再融合到這個產業圈里，跨界再跨界的結合，我們已經無法預測它會成為什么樣子，只能胡亂給它起個名字叫“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，我們認為這兩個技術都是朝陽產業。
區分朝陽產業和夕陽產業很簡單，首先看它是不是還有很多尚未解決的問題，然后看這些問題被解決后是不是可以讓行業進步。
我們有幸生活在一個技術爆炸的時代，每天都有新的技術在世界的角落誕生。這讓不愿學習的人充滿憤怒和焦慮，也給了終生學習者無限的機會。
但是你需要知道的是，跨界和技術飛躍，絕不是幾張圖這么簡單。每一個行業之間的結合，都有成百上千的具體問題需要被解決，任何一個人，也都只能成為這個變革浪潮之中一滴小小的水珠。
打一個不太恰當的比喻，比如有這么個理念：未來科學可以把人類壽命延長到200歲。你可以對這句話深信不疑，并立志當一個科學家，但無論你把這個事怎么吹上天，它都永遠不能自動實現。
你想要在這個領域有所建樹，只能投身進去，去解決大背景下的一個小問題，比如，計算機模擬基因運算，比如器官克隆移植技術。只有這樣，將來科學把人類壽命延長到200歲這個事，才有你的一份。
當下，無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：未來很美，機會很多，面對具體問題沉下心來精耕細作，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發展，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：《從砌磚到裝配-親歷我國建筑工業發展六十年》，作者陳振基教授是中國住宅建筑和新型墻體材料、建筑工業化的先驅，這本書凝結了陳先生六十多年的探索和心血，絕對是滿滿的干貨。
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