【《BIM技术应用于建筑工业化的效益评价研究开题报告》6900字】

BIM技术应用于建筑工业化的效益评价研究开题报告目录TOC\o"1-3"\h\u26243BIM技术应用于建筑工业化的效益评价研究开题报告 1215621.1研究的背景及意义 1208491.1.1研究背景 1223751.1.2研究意义 268201.2BIM技术及装配式建筑基本理论 2101741.2.1BIM技术基本理论 2147021.2.2装配式建筑基本理论 4248511.3装配式建筑发展历史 6319891.3.1国外装配式建筑发展历史 6138401.3.2国内装配式建筑发展历史 8217391.4BIM技术应用与建筑工业化国内外现状 921821.4.1BIM技术应用于建筑工业化国外现状 9125781.4.2BIM技术应用于建筑工业化国内现状 10207961.5本文研究主要内容 11139711.6本文研究方法 12151791.7本文研究技术路线 1215831参考文献 13研究的背景及意义研究背景随着环保意识的增强，人们越来越意识到保护环境的重要性，现行的传统建造方式无疑会对环境造成较大的破坏；而建筑工人的减少、用工成本的提升，则使人们迫切的需要改变当前传统建造方式，来减少对劳动力的依赖。近年来国家更是出台了一系列关于装配式建筑的政策，来推动装配式建筑的发展，从大势上说，发展装配式建筑已经成为行业趋势。装配式建筑即在施工现场对工厂生产的构件进行装配化施工的建筑，是目前我国建筑行业迈向产业化的发展方向，能有效推动建筑业智能化、信息化，同时还能提高建造效率、提升建筑质量、节约资源、保护生态环境、改善劳动力条件、缩短施工周期。大力发展装配式建筑，可以减少现场一线工人的数量，推动建筑农民工向建筑产业工人转变，弥补越来越严重的劳动力不足；同时不断出现的新职业、新岗位也将提高适龄人口的就业率[1]。但是，装配式建筑存在两个急需解决的问题：一是在生产构件时，各方缺乏协同工作，导致生产效率低，产生资源的浪费；二是重复的工作，尤其是在早期建筑和结构设计之间的重复修改，导致生产成本增加[2]。BIM（BuildingInformationModeling）即建筑信息模型。通过集成参数模型来整合项目全生命周期的所有工程信息，并在设计、运营、维护等过程中进行共享和传递，从而提供协同工作的基础。对于装配式建筑而言，BIM技术的出现为其后续发展应用提供了有利的基础条件，但是对于BIM技术在装配式建筑施工阶段中的应用，是否能达到提高管理效率，降低建设成本，促进经济效益提升的目的，尚待验证[3]。本论文结合模糊综合评价法、结构方程模型、案例分析法，来探讨装配式建筑施工阶段BIM应用效益评价体系，为装配式建筑施工阶段BIM应用提供参考。研究意义虽然在国内BIM技术应用已经较为普遍，但还没有大量的工程实践项目来证明BIM技术的应用可以提高装配效率。而如何通过BIM技术实现标准化，提高施工效率，就要求国内必须建立完善的装配式建筑BIM应用效益评价体系[4-5]。本论文的研究必要性总结包括以下几方面：（1）如何通过应用BIM技术来提高装配式建筑的产业化效率，

以及如何通过BIM技术在建筑行业中的应用来实现产业化，是本文构建评价指标的关键；（2）作为项目的实施阶段，如何通过加强BIM技术在装配式建筑施工阶段中的应用，提高其产业化的效率，从而达到提高工程质量、降低工程造价、缩短工期的目的，是本文所提出的评价指标体系的重要内容。（3）在当前装配式建筑施工阶段BIM技术的应用中，缺乏一套完整的评价指标体系来检验BIM技术在施工阶段的应用效果，为以后的工程建设提供参考。BIM技术及装配式建筑基本理论BIM技术基本理论BIM技术具有以下三大优势：（1）BIM的3D建模直观性。与传统的二维图纸相比，工程技术人员可以更直观地通过3D模型甚至是3D动画来了解建筑物的结构和布局。（2）BIM的图模联动性。各个图纸都来自模型，因此各图纸之间具有关联性和互动性，任何一个参数发生改变，相对应的平、立、剖面对应的详图也会发生相应的改变，避免工程各个视图的图纸不符。（3）BIM的信息交互性。数据能够零损失地传递，使整个建设过程有了协同管理的理念，这是BIM中信息的重要应用，也是BIM发展的主要方向。在装配式建筑整个生命周期中BIM技术的应用，图1-1所示：图1-1BIM技术应用应用BIM技术能够很好地解决目前装配式建筑中普遍存在的协同效率低、构件堆叠和返工等问题。但是BIM技术的应用也存在如下一些问题：缺乏复合型高素质BIM人才。国内有丰富工程建设经验的工程师往往对BIM了解不足，而从事BIM方面的人员大多缺乏工程实践经验。（2）陈旧的管理模式限制了BIM技术的应用。当前，许多设计、施工单位虽然应用了BIM技术，但相当一部分只是为了应付政策，没有改变管理模式，无法充分发挥BIM技术的优势。（3）BIM模型存在建模精度不够和过度建模的现象。BIM技术在设计、施工、成本控制、施工管理和性能分析上应用的基础都是BIM模型，建模的精度应视具体的应用而定。一方面，许多工程模型的精确度达不到应用要求，无法反映建筑物的实际情况；另一方面，单纯追求高精度大大增加了人员和时间成本，得不偿失。装配式建筑基本理论装配式建筑分类装配式建筑按主要材料可分为：a木结构木结构建筑的构件经过程序化控制、规范化设计后，于工厂生产并在工地装配化施工[6]。主要分为三种房屋体系，即轻型木结构房屋体系、胶合木结构房屋体系和原木结构房屋体系。b钢结构装配式钢结构是采用组合式生产工艺生产结构构件，以工业化生产方式取代传统现场湿法施工，实现了构件的生产，如此一来缩短了整体施工进度，减少了材料浪费，降低了工程成本，保证了施工质量。c钢筋混凝土结构以钢筋混凝土预制构件为主体，在建筑工厂生产和加工之后运至施工现场，再对其进行吊装，之后结合一部分现浇结构进行安装，目前大多数的装配式建筑都是采用钢筋混凝土结构。装配式建筑按装配化程度可分为：a半装配化建筑在建筑工厂预制部分构件，然后在施工现场与主要的垂直承重构件一起浇筑，其主要优点是比全装配式生产基地的一次性投资少，适应性强，节省了运输成本，便于推广，目前我国主要采用半装配式施工[7]。b全装配化建筑全部部件在工厂预制，然后在施工现场装配。它的主要优点是生产效率高，施工速度快，构件质量好，受季节影响小。装配式建筑构件类型a预制墙板按照用途的不同，可以划分为内墙板和外墙板两大类。内墙板的主要作用是分隔室内空间，但也有部分内墙板是作为竖向承重构件，如图1-2所示。外墙板则是将室内和室外空间分隔开来，该墙板除了具有隔音、防火等功能外，还应具备保温、防渗、耐冻融、抗碳化等功能。如图1-3所示。图1-2预制内墙板图1-3预制外墙板b预制梁预制梁是一种在混凝土构件厂或施工工地现场支模、搅拌、浇筑而成，待强度达到设计要求后，运输到安装地点进行安装的混凝土梁构件。图1-4预制梁c预制楼板预制板有实心板、空心板、槽形板三种。其中预制空心板由于空心的位置不受力，故没有必要灌注混凝土，因此可以达到减重、节约成本的目的，但目前已不提倡使用预制空心板。图1-5预制叠合板d预制楼梯预制楼梯相较于现浇楼梯复杂的工艺，预制楼梯更加节约时间和成本。图1-6预制楼梯装配式建筑发展历史国外装配式建筑发展历史完善的标准规范70年代，美国政府以法案的方式来推动装配式建筑的发展，同时制定一系列工业规范和技术标准予以支撑，这些规范标准与后来的美国建筑体系逐渐互相融合，形成了美国现在的高质量、多样化装配式住宅[8]。总体而言，美国城市的装配式住宅结构主要有混凝土装配和钢结构装配两种形式，通过实现构件的标准化、系列化、专业化、商品化、社会化，降低了建造成本，减少了施工难度。消费者可通过商品目录购买自己所需商品，这种零部件的结构性能好，通用性强，并且容易进行机械化生产[9]。90年代，日本人口众多，为了满足住宅需要，提高建筑内部结构的多样化，采用了部件化、工厂化的制造模式。而通过立法手段，则实现了保证混凝土预制构件质量的目标，随后通过颁布相关政策，制定规范标准，使得模数尺寸得到统一，令标准化、大批量生产、需求多样化实现共存，从而提高了生产效率,促进了装配式建筑的发展。其中，比较著名的如日本的KSI住宅装配式系统，该系统使得装配式整体工业化得以实现[10-11]。图1-8所示：图1-7日本KSI住宅体系示意图在上世纪中期，瑞典和丹麦有许多公司都在开发混凝土墙、板组件。截至目前，新建筑通用部件比例已达80%，使得建筑内外结构多样化。与其他传统建筑相比，节能率可达50%以上,新型建筑综合能耗大幅度降低。丹麦提供产品目录设计，将各个组成部分进行标准化，满足了不同客户的需求，从而达到多元化与标准化的和谐统一[12]。完备的技术体系图1-8部分国家技术体系国内装配式建筑发展历史国内装配式建筑发展历史如图1-9所示：图1-9国内装配式建筑发展历史由图1-9国内发展历程，总结了当前装配式建筑发展中存在的问题：（1）技术体系仍不完备装配式混凝土剪力墙结构形式是目前的行业发展热点，但是对其它类型的装配式结构，如框架结构，存在研究不足，难以使整个装配式建筑行业健康发展[13]。同时国内对于装配式剪力墙结构住宅的研究，主要集中于底柱竖向钢筋套筒注浆或浆锚搭接、现浇边部的技术处理等，而对其他技术体系的研究还有待进一步加强[14]。（2）标准规范支撑不够标准规范的重要性在预制装配工艺发展初期就已得到了行业的认可，但预制装配化技术标准缺乏基础研究和充分的工程实践佐证，在很多方面都是空白，亟待补充完善[15]。（3）建筑产业资源配置效率低国内装配式建筑整体还比较落后，由于缺乏标准化生产，造成了资源和能源一定程度的浪费，这和装配式结构产业化生产的初始理念不符。BIM技术应用与建筑工业化国内外现状BIM技术应用于建筑工业化国外现状在设计阶段：MansoorehMoghadam[16]提出将BIM技术和精益模块化制造结合起来，能够提高构件生产效率，减少或消除浪费，还能减少变更、优化设计；RizalSebastian[17]在某试点项目中，引入BIM技术可以提高各参与方的协作效率，节约工程成本，提高设计质量；RaymondIssa[18]提出如果从设计阶段开始应用BIM技术，并得到各方认可，那么将会大大节省工程造价；SuLivan[19]认为以BIM技术为基础，对建筑进行可视化协调设计，能提高设计效率，为项目参与方提供协作平台。在构件生产阶段：MohamedAL-Hussein[20]采用BIM4D模型，连接预制构件生产和现场施工，优化施工进度；PeterPodbreznik[21]认为将BIM技术应用在构件制造、施工过程中能够提高项目各方的合作性，从而提高施工效率；BenedictD.Ilozor[22]从装配式建筑供应链的角度出发，运用BIM技术进行了分析，指出建设方能够依据构件信息向生产商定制构件。在施工阶段：NanLiW[23]认为将RFID芯片植入构件中能减少投资、提高特定对象数据的一致性、更好地与其他信息技术集成，以及更简化的技术辅助施工流程；JochenTeizer[24]通过在BIM软件中建立安全识别系统，在项目实施过程中为管理人员提供预警信息，并有针对性地进行预防，能够减少施工现场安全事故；ThomasOlofsson[25]指出VR（VirturalReality）技术可以模拟规划建筑布局，并选择技术解决方案，在随后的设计审查会议中进行讨论、跟进和评估。在运维阶段：SalmanAzhar[26]提出BIM技术可实现维修作业单管理、紧急服务请求管理、空间规划与管理、库存管理与检查、移动管理、设备信息的准确查询，为设备更新和建筑物改造提供依据；IbrahimMotawa[27]利用BIM技术开发一套集成系统，可用于在进行维修时获取有关建筑物维修工作的信息和知识，以了解建筑物维修情况，支持预防性维修决策，通过监测组件的预测(组件的使用情况、故障状况等)，提供有关建筑物维修的信息；JaneMatthews[28]运用BIM技术，在运营阶段构建了资产管理应用框架流程。BIM技术应用于建筑工业化国内现状关于BIM在提高全寿命周期管理的研究：李天华[29]将建设信息模型(BIM)与无线RFID技术结合起来，以此作为技术平台连接了工程全生命周期管理，使得工程资料能被及时共享；熊诚[30]探讨了BIM技术在装配式住房产业化中的应用可能性和途径；齐宝库[31]以某装配式保障房项目为例，阐述了BIM技术在整个装配式建筑生命周期管理的设计、生产、施工和运行维护环节中，具有广阔的应用前景；夏海滨[32]结合一个大型PC项目，介绍了BIM技术在从设计、深化设计、生产、施工到运行全生命周期的全过程中的应用，有效地加快了施工进度，提高了工程质量。关于BIM有利于深化设计的研究：李玉娟[33]认为BIM模型的广泛应用，可以更有效地对住宅空间进行设计；张德海[34]以模块化的设计方法，将传统住宅产业的施工图设计和拆分深化设计结合起来；薛兆明[35]提出采用BIM技术对结构构件进行设计和指导生产，能准确地把握结构件的性能特点，从而大大提高了工程质量；姬丽苗[36]通过利用BIM技术建立起装配式建筑族库，可以大大减少设计误差，实现绘图效率的提高。关于BIM有利于施工管理的研究：；蔡大伟[37]利用BIM技术对施工现场进行模拟，更加直观的进行平面布置，减少了空间冲突；周文波[38]在上海装配式研发中心，利用TeklaStructure进行了细致管理，优化了施工顺序；杨刘[39]分析了BIM技术在装配式建筑全生命周期的应用流程，找出了BIM技术在装配式建筑的应用价值。关于BIM有利于装修及运维管理的研究：王廷魁[40]在某精装修项目中，用RFID阅读器扫描构件二维码，从而获取构件信息，通过将构件信息传输到BIM信息化管理平台，以此来管理对象组件相关的活动；段创峰[41]通过在相关软件导入BIM模型数据，可以对结构性能、口照、风流、能量消耗、消防疏散等进行分析，为后期的运营管理提供决策依据。通过以上文献分析，总结了BIM技术在装配式建筑中设计、生产、施工、运维阶段的国内外应用现状，指出BIM技术目前的应用主要以BIM技术的优势和重要性为理论依据，而对BIM技术在装配式建筑各个阶段的应用效益评价研究还比较少，因此，本文将着重探讨装配式建筑施工阶段BIM应用效益评价体系。本文研究主要内容尝试通过对相关文献和理论知识的学习研究，建立起适合我国的装配式建筑施工阶段BIM应用效益评价指标体系和评价模型，为开展我国装配式建筑施工阶段BIM应用效益评价工作提供参考。研究内容如下：（1）本文简要总结了目前国内外BIM相关技术在装配式建筑中的研究和应用发展现状,分析得到目前对于BIM相关技术在装配式建筑中的研究和应用主要是集中于BIM相关技术本身的特征上,对于BIM相关技术具体在装配式建筑中能够带来怎样的经济效益,尚缺乏一个有效的评价体系,然后通过综合分析相关的文献,从施工准备阶段、建造实施阶段、竣工交付阶段三个方面归纳分析总结了BIM技术对于装配式建筑的施工阶段中效益评价的主要影响因素。（2）在分析以往评价方法不足的基础上，将“SEM-FCEM评价模型”（结构方程—模糊综合评价模型）应用于装配式建筑施工阶段BIM应用效益评价。SEM-FCEM评价模型用AMOS软件进行运算得到的路径系数为基础来计算和确定各个指标的权重，令各个指标权重的确定变得更加客观。而以模糊综合评价法来对具体工程实例进行评价，则解决了评价过程存在的笼统、不确定问题。首先初步筛选了装配式建筑施工阶段BIM应用效益评价指标，然后运用AMOS软件建立了装配式建筑施工阶段BIM应用效益评价的理论假设模型，经软件计算验证了模型的合理性，完成了结构方程模型的构建，最后结合AMOS软件计算得到的指标权重进行二次模糊综合评价。（3）结合广州市番禹区工程项目，检验了SEM-FCEM评价模型的实用性。该模型操作步骤简洁，评价结果清晰明了，可为装配式建筑施工阶段BIM应用提出建议。本文研究方法（1）结构方程模型-模糊综合评价法先用AMOS软件运算得到的路径系数来确定指标权重，令指标权重的确定变得更为客观。而后以模糊综合评价法来对具体工程实例进行评价，则解决了评价过程的存在的笼统、不确定问题。（2）案例分析法结合国内成功案例，运用结构方程-模糊综合评价法对工程案例施工阶段BIM应用效益进行评价，从评价结果出发，提出项目案例BIM技术应用的改进措施。本文研究技术路线基于大量国内外有关BIM技术和装配式建筑的相关文献，构建评价指标体系，最后运用模糊综合评价法和结构方程模型对实际项目进行评价。见图1-10。图1-10技术路线示意图参考文献刘占省.装配式建筑BIM技术应用[M].北京:中国工业出版社,2018.张鹏飞.基于BIM的大型工程全寿命周期管理[M].上海:同济大学出版社,2016.许轶旻.信息化与工业化融合的影响因素研究[D].南京大学,2014.孙钰钦.BIM技术在我国建筑工业化中的研究与应用——以某PC住宅建筑为例[D].西南交通大学,2016.赵霞.建筑工业4.0视角下基于BIM的建筑集成设计方法研究[D].北京交通大学,2015.李利丹,岑晓倩,植凤娟.装配式木结构在黔东南民居建筑中的应用前景[J].凯里学院学报,2015,33(06):125-126.顾小娟.扬州天山馨村装配式住宅项目成本控制效果评价[D].扬州大学,2019.全球十个国家的装配式建筑发展现状[J].砖瓦,2017,(04):76-78.倪君照.装配式建筑发展趋势分析及其管理思路初探[J].浙江水利水电学院学报,2020,32(04)：61-65.何关培,李刚．BIM应用将给建筑业带来什么变化[J].中国建设信息,2010(02).何关培.《中国工程建设BIM应用研究报告2011》解析[J].土木建筑工程信息技术,2012(1):15-21.陈宣亦.预制装配式耗能剪力墙抗震性能试验研究[D].沈阳建筑大学,2019.何关培,李刚．BIM应用将给建筑业带来什么变化[J].中国建设信息,2010(02).何关培.《中国工程建设BIM应用研究报告2011》解析[J].土木建筑工程信息技术,2012(1):15-21.于静.以装配式住宅为突破口发展绿色建筑[J].墙材革新与建筑节能,2014(04):12-15.MansoorehMoghadam.IntegratedBIMBaseProductionLineScheduleModelforModularConstructionManufacturing[J].ConstrutionResearchCongress,2012(5):271-280.RizalSebastion.BIMApplicationforIntegratedDesinandEngineeringinSmallscaleHousingDevelopment[J].ResARchGATE.2009,12:1-11.RaymondIssa.ReturnoninvestmentanalysisofBuildingInformationModelinginconstruction[J].BuildingConstruction,2009,20:147-158.SuLivan.IntegratedBIMandDesignReviewforSafer,BetterBuilding：EducationAdvertisingSection,2012,(3):191-199.MohamedAL-Hussein.BIMbasedintegratedapproachfordetailedconstructionschedulingunderresourceconstraints[J].AutomationinConstruction,2015,(3):29-43.PeterPodbreznick.IntegratingresourceproductionandconstructionusingBIM[J].AutomationinConstruction,2010,(19):539-543.BenedictD.Ilozor.BuildingInformationModelingandIntegratedProjectDeliveryintheCommercialConstructionIndustry：AConceptualStudy.JournalofEngineering,Project,andProductionManagement,2012,(1):23-36.NanLi,BurcinBecerik-Gerber.Life-CycleApproachforImplementingRFIDtechnologyi