BIM技术在装配式建筑拆除阶段的应用探讨

作者： 赵维树，黄思韵

来源：《黑龙江工业学院学报（综合版）》 2019年第1期

摘要：对比现浇式建筑，装配式建筑因其更利于构件材料的回收，所以针对拆除阶段而言，BIM技术将会给装配式建筑带来更大的效用，因而更需要BIM的参与，而这一部分的研究却甚少。因此，研究BIM技术在装配式建筑拆除阶段的应用具有重要的理论及实际意义。基于BIM技术的优势，结合装配式建筑特点，研究探讨了BIM技术在拆除阶段可能应用点的基础理论，为达到BIM与装配式建筑的完美结合，提供了有价值的参考，实现BIM技术在装配式建筑中的效益最大化。

关键词：BIM技术；装配式建筑；拆除阶段

中图分类号：TU17

文献标识码：A

引言

近年来，我国已制定相关积极推广装配式（PrecastConcrete，PC）建筑。而BIM作为一个未来建筑行业中不可或缺的重要技术手段，在建筑工程项目中的应用范围也越来越广。将BIM技术应用于PC建筑，其相关文献发表数量是与年俱增［1-6］。目前，国内BIM技术和PC建筑总体上还处于起步阶段，针对BIM技术在PC建筑中的应用研究，也都主要集中在设计、施工和运营维护阶段，而忽略掉了最后的拆除阶段。将BIM资源利用至最大化，充分发挥已建BIM模型带来的优势，则会给拆除工作带来诸多便利，模拟优化拆除方案，方便管理，提高拆除效率，如图1所示。基于PC建筑系统化、专业化、灵活化的设计施工，在拆除过程中就增加了其构件材料再利用的可能。拆除时，可以通过BIM模型筛选出有回收使用价值的构件材料进行再开发、二次利用，从而实现建筑资源的优化配置，减少对环境的影响，促进绿色发展［7］。与以往传统的现浇式建筑相比，BIM技术在PC建筑中的作用非常显著，应用优势也更加明显，达到BIM技术与PC建筑的高度融合。

1BIM技术在PC建筑拆除中的应用优势

1.1信息全面性

通过BIM创建出的建筑模型，可以将全寿命周期的所有信息，如建筑物几何尺寸，所用材料参数、各构配件性能都能准确地反映出来，完整地记录整个建筑项目建造施工、运维管理等过程的信息，建立起一个系统、完整的数据体系，对信息达到集中化管理。建筑项目中的单个构件便可形成一个数据库，而数据库中的数据一致且可全局共享，为项目周期的每个阶段都提供了数据基础，在任何时候都可以进行信息的查阅、添加、修改，既便利又快捷，实现数据的动态更新，确保数据的准确性［8-9］。

1.2可视化数据库

BIM技术中的可视化功能分为两个方面，一是可视化的三维立体实物图，二是可视化过程。不同于需要使用者自行想象的传统二维图纸，三维立体实物图是将建筑项目的外观和内部构造装饰、安装设备等逼真地呈现在使用者面前，甚至是通常会隐藏起来而无法现场直接看到的，如供水等建筑设备也能进行三维化地展示。BIM的可视化过程，即可模拟性，是由已经参数设计过的建筑构件，通过同种构件之间具有的互动性和反馈性的可视，利用仿真模拟出施工全过程，精确地显现出施工过程中复杂的内在联系以及关键部位的施工工艺和工序，预测可能出现的各种情况，及时发现并解决问题［10］。阶段的应用探讨2019年

2BIM技术在PC建筑拆除中的应用

2.1前期准备阶段

2.1.1PC构件耐久性评估

通过无线射频识别(RFID)技术和BIM模型查找耐久性信息，带入到构建的PC构件耐久性评估模型，判断其是否可以回收再利用。无线射频识别技术（RadioFrequencyIdentification，RFID）是一种非接触式的自动识别技术［11］，用于信息采集，一般由RFID阅读器、RFID标签、中间件、软件系统组成。生产预制构件之时，向其植入特制的RFID标签，用以存储以后与之相关的所有信息，如构件几何尺寸、材料配筋、安装位置，维修记录等，由RFID阅读器直接扫描读取，读取后的标签信息再传输至BIM模型之中，实现模型中各构件信息与传输信息自动对照。拆除前，施工人员扫描PC构件的RFID标签，读取其相关信息，后通过无线网络将该构件ID传回BIM模型中，查阅具体信息，用以评估的信息采集。

PC构件耐久性评估根据PC构件安全性和适用性的要求，对PC构件耐久性等级进行评定，并对使用寿命进行预测。由于PC建筑构件一般为钢筋混凝土结构，所以建筑结构构件耐久性评估的对象是钢筋混凝土结构。而钢筋混凝土劣化机理复杂、耐久性影响因素众多，参考《混凝土结构耐久性评定标准》中的影响因素，将其总结归纳并进行相关性分析，提取各因素可量化的信息，运用相似匹配算法进行拟合得到相关数据，并选取钢筋诱蚀、氯盐侵蚀、冻融循环和碱�集料反应作为主要评估指标，如图2所示，采用模糊综合评判方法建立起PC构件耐久性评估模型［12］，并借助于IFC标准，与BIM模型实现信息交互，得到评估结果。

IFC(IndustryFoundationClasses，国际工业标准分类)数据标准，是一种标准、开放式的数据表达和存储方法，能实现在各种建筑相关软件中的数据转换［13］。最后根据评估结果，判断其剩余可利用价值，制定不同的处理方法，以此在BIM模型中进行区别显示，方便以后可以在三维模型中直观地查看评估结果。

2.1.2拆除方案

我国现阶段拆除工程仍处于初级状态，技术水平较低，管理意识混乱。因各种因素相互影响，建筑拆除要形成一套完善的决策方案难度很大，所以导致方案的选择较大程度上依赖于拆除人员的主观经验，没有综合考虑各方面的因素和条件，具有一定的片面性、盲目性。BIM模型因涵盖建筑物从决策规划到使用维护阶段的所有信息，如图3所示，引入BIM技术可以带来客观全面的信息参考，为决策者提供强有力的技术支持和依据，使决策更加的科学合理。

方案决策前，最重要的是做好技术准备，充分了解拆除工程的详细情况。拆除人员通过BIM模型，查阅工程特点、平立面尺寸、隐蔽工程资料、施工过程记录信息、结构设计使用年限、设备的规格型号供应商及安装、使用情况等相关资料。借助BIM模型可模拟化，模拟出当

时建造的全过程和施工工艺，尤其对较为复杂、技术难度较大的结构形式进行全尺寸三维展示，让决策者直观、形象地了解建筑物的整体架构，发现结构体系中的关键部位和施工操作的难点，记录拆除过程中可能会遇到的各种问题以及需要留意的地方。联系之前PC构件评估结果，安排合适的拆除顺序，制订好预拆除建筑各部分的拆除计划和进度计划。必要时进行现场勘查，编制有针对的可行性施工组织设计方案。

运用地理信息系统(GeographicInformationSystem，GIS)可以记录和分析场地环境。通过IFC标准与GIS相联，在BIM模型基础上，充分发挥GIS的空间数据集成整合、地理模拟、地理分析的优势。城市建筑的拆除以爆破拆除或机械拆除为主，人工拆除为辅的拆除方式。采用BIM技术模拟爆破场景，确定爆破方案的炸药点设置，从而更准确地选择爆破点以及确定爆破

强度，不断改进爆破方案，减少建筑垃圾的排放和对环境的影响，提高建筑材料的回收利用率。

现代建筑结构复杂，造成拆除工程任务繁重，如果采用另一种常用的拆除方法，即以机械为主、人工为辅的拆除形式，如何安排好人员和机械的施工顺序、协同合作，对决策者的决策部署和管理者的现场管理能力提出了很高的要求。BIM技术的实际运用可以解决场地布置和现场管理的问题。模拟拆除现场，对拆除流程进行优化设计，结合BIM技术，完善资源配置，布置好现场的人员和机械，避免因各种设备工作半径不足而造成的施工碰撞，提高拆除的效率。

2.1.3成本控制

遵循已有的拆除方案，利用BIM技术强大的计算功能，提前掌握拆除工程量，并对建筑废弃物的排放量进行预估，计算出建筑拆除残值，优化拆除中的现金流，对相关的资金运用作出适时的安排，实施拆除成本的动态管理。

拆除前，运用BIM技术对拆除中可能产生费用增加的部分进行模拟，避免拆除成本不必要的上升；也可以使用BIM技术做项目整体性风险分析，对可能存在的风险进行识别，制定风险应对方案，将风险所带来的成本损失降到最小。

BIM技术在PC建筑拆除中的成本控制，对保留拆除下来的材料构件的原貌和残值有较大的提升，PC材料构件的残值可抵消部分拆除费用，尽可能地保护建筑资源，充分发挥其作用和价值，降低成本，避免浪费。

2.1.4安全管理

相比新建工程，建筑拆除工程具有施工难度大、人员素质不齐、工作危险系数高，事故发生率高等特点。利用BIM技术模拟拆除方案，识别拆除过程中可能存在的隐患，排除危险性因素，进一步完善拆除现场的安全管理措施，提高措施的可靠性和操作的安全性，在可能发生安全事故的薄弱环节上重点防控，做好相应的应急预案，避免安全事故的发生。

通过运用BIM三维可视化的模拟功能，工程人员漫游于建筑当中，熟悉建筑空间、组件和设备等相关数据，回顾建筑物的建造过程，直观深刻地了解到建筑的结构形式和施工工艺，从而更深入地明白拆除工程难点。再通过明确安全规范操作，培养安全意识，降低因技术交底不清、操作失误而引起的安全事故风险。

2.1.5环境影响评估

拆除过程不可避免地会对周围环境造成一定的影响，而BIM技术则可以使拆除过程对周围环境的影响程度尽可能最小化。由于GIS是对建筑外部的宏观环境中的空间数据进行建模，所以利用BIM技术针对单体建筑的详细可视化管理结合GIS对建筑外环境的空间管理，对拆除建

筑及周围环境的数据信息进行整合，快速生成拆除建筑内部环境和周围外环境模型，从而得到对周围环境影响的量化分析结果［14］。

同时拆除过程也会伴随着大量粉尘，利用BIM技术对优化后的拆除方案进行模拟，对产生的粉尘采取相应的防范措施，控制粉尘的浓度，实现环境影响的减量化。

2.2中期实施阶段

BIM建筑图与传统二维设计图纸相比，信息的可存储种类更多且存储时间更久，因而建立的BIM云管理系统［15］，使整个拆除实施过程的信息共享越来越及时，从而实现实施过程中的精细化管理。

在拆除施工现场，JustInTime（JIT）准时生产方式控制现场生产流程的工具—看板管理，与BIM同样具有交互性和可视化特点，建立两者信息互联网路，将拆除建筑物的BIM模型中储存的信息分享融入到看板管理中，融入后的新数据平台系统KanBIM［16］在拆除PC构件的时间、位置、方法、数量以及拆除后构件放置场所的确定有着更加明确的指示，实现了拆除工作的有序性和高效性。

BIM技术与RFID的组合模式同样在PC建筑拆除实施阶段有着很高的利用价值［17］。拆除时可以将制定好的MicrosoftProject项目施工计划进度图导入到施工场地规划软件

Navisworks中，与BIM进行匹配，在原有的空间信息基础上加上时间信息，形成一个可视化施工进度的4D模型，现场人员使用RFID阅读器读取构件“身份”信息，传回至BIM4D图纸中，快速了解PC构件的位置信息、进度信息，做到在任意时间查看工作情况，精确获知进度状态，掌握工程建筑的拆除节点过程，实现拆除进度的实时跟进和动态管理，降低进度管理难度和提高拆除阶段工作效率和质量。将拆除现场的实际反馈情况与决策阶段拆除方案进行对比，检查各项工作的持续时间及工作间的逻辑关系是否正确，当实际进度与计划进度产生偏差时及时找出原因，迅速采取措施调整。

PC构件在拆除作业中会产生不同程度的受损，在损坏构件的RFID标签中标记注明后反馈到BIM信息库，进行信息的汇总统计，以便PC构件的后期处置和回收再利用的管理，确保PC构件从拆卸到预制工厂再利用过程中的信息准确无误。同时，BIM协同管理云平台将该部分信息传送到PC构件预制工厂，对受损的PC构件有针对性地进行修复改造。

在拆除现场，利用BIM结合REID实施全面、高效的安全监控。如图4所示，由于PC构件包含的信息不断输入BIM信息库中，确保了拆除信息的时效性和真实性。随着拆除工程的深入实施，通过BIM4D模型可以分析拆除流程中的矛盾节点，预防并监控施工现场的安全问题。

2.3后期处置阶段

建筑拆除阶段，因垃圾的分类、计量和调配等因素制约导致建筑垃圾的回收利用率较低，利用BIM技术则可以有效地解决这种局面［18］。首先，从BIM中确定建筑垃圾种类，再确定相关构件的拆除数量，解决垃圾排放量的预估问题，从而合理安排好车辆类型和数量。依据预估的排放量，再提前安排好场地，设置好分类堆放的位置，对建筑垃圾进行分开处置，处置流程图如图5所示。

BIM和RFID的组合运用，还可以对有毒有害的材料构件实施跟踪监控，避免污染环境。由此可以看出，BIM与相关软件的配合可以带来建筑垃圾资源化的管理，提高回收利用率，缓解建筑资源紧张的局势，对实现绿色拆除意义深远。

合理的清运路线不仅可以带来直观的经济效益，而且还可加快进度、确保工期、减少安全隐患，最终确保拆除目标的实现。基于BIM技术优势将会有助于清运工作轻松有效地开展。再加上GIS强大的空间分析和数据管理功能，可以实现建筑垃圾流的动态跟踪、垃圾收运设施容量和位置的设计、运输车辆的优化调度，以及合理规划清运路线，保证现场运输道路畅通。图6展示了BIM技术和GIS联合运用进行的动态跟踪。

3BIM技术在PC建筑拆除中的应用不足

（1）在前期的实践应用过程中，由于BIM在拆除阶段的应用尚处于摸索实践中，所以相较于传统方法，BIM的操作流程要繁杂许多，在未建立一套完善的工作流程前，成本也会有相应地上涨。

（2）掌握BIM技术的专业人才存在短缺的局面；数据基础不足及相应标准不够完善，BIM在PC建筑中的应用还未全面普及开来，对于既有PC建筑，可能会缺乏模型，而对于有BIM应用要求的新建PC建筑数量很少且竣工BIM交付标准缺乏完善。关于BIM与其他软件之间数据集成交换问题，还未建立起一套完整成熟的解决机制。

结束语

在PC建筑拆除阶段，目前BIM技术的应用尚处于初级探索的过程，但经过探讨论证，BIM技术也能与拆除阶段的PC建筑紧密的结合，存在着很大的应用空间，可发掘的潜能巨大，以上对其中的一部分提出了自己的看法和见解，以期让BIM技术充分参与进PC建筑的整个寿命周期内，做到物尽其用，最大限度发挥BIM的价值，为社会和业主带来可观的收益。