装配式建筑工程(装配式建筑与BIM技术如何深度融合)

BIM与装配式，强强联手，还是抱团取暖？

最近装配式建筑火了，BIM的热度也跟着水涨船高。这两个技术有什么关联？BIM能给装配式建筑帮什么忙？工程中它们实现的程度又怎么样？

今天，咱们就带着几个问题，来聊聊装配式建筑和BIM技术。

建筑业和工业有什么本质的区别？

你上网搜一搜，装配式建筑还有好几个其他的称呼，比如建筑工业化，比如住宅产业化。严格来说，这几个概念说的不是一个层面的事儿，不过它们的核心思想是一样的，就是像制造汽车一样去制造房子。

其实造汽车和造房子本质上没什么不同，都是把一堆零件按照一定的方式组装到一起，形成更复杂的功能。它们唯一的区别，就是同样的设计、同样的劳动，重复的次数不一样，也就是规模化的区别。

一辆汽车，在设计的时候会投入非常大的成本，可一旦量产，这个设计成本就可以被均摊到每一辆汽车，不同车型之间的设计也可以一定程度的套用。工厂中一旦确定了汽车的加工流程，就可以用精细的分工合作，现代化的机械，和数字化制造去提高效率。

工业产品并不是天生就比建筑产品设计的更好，质量更高，管理更高效，污染更低，这些优点都是在规模化生产之下，在一道道工序的打磨中逐渐提高的，所以工业产品产量越大，成本就越低。

建筑业就不一样了，它的每一件产品都是独一无二的，无论是设计还是制造的流程都很难在下一个产品中沿用。一方面会在单独的项目中带来低效；另一方面，由于产品不可量产和不可复制，导致经验的积累没办法达到工业的量级，这也进一步影响整个行业的进步速度。

「装配式建筑」有多新潮？

建筑业一直很羡慕工业的高效，于是聪明的建筑师们就开始琢磨，整个建筑当然没法量产，可我们能不能在一个建筑里面，找出一部分一模一样的零部件，把它们的生产搬到工厂去呢？

这就是装配式建筑思想诞生的开始。

你得知道，装配式建筑可不是新鲜东西，它的历史可以一直追溯到一个多世纪以前，在这一个多世纪里，有几个事件推动了建筑工业化的发展。

第一个是工业革命。

19世纪的时候，大英帝国取得了工业革命的辉煌成果，女王维多利亚就打算在伦敦举办一场博览会，把全世界不同国家的工业和艺术产品放到一个建筑里，主要就是显摆一下大英帝国家大业大，这就是第一届世界博览会。

于是，1851年，在伦敦海德公园，不到九个月的时间就竖起了一幢7万多平米的建筑，外墙和屋面都使用玻璃，看上去明亮透明，被人们称为「水晶宫」。

▲ 水晶宫

这么短的时间内建成这样大规模的建筑，一下子就震惊了全世界。它的秘密就在于，整个建筑用了3300根一样粗细的铁柱，30万块一样大小的玻璃，一种木质框架和铁梁。这些标准构件在工厂全部生产好，再运到建筑场地组配到一起。

▲ 水晶宫建造

水晶宫无论是外形，还是建造过程，都充分彰显了工业革命带来的力量，引领了一次全球装配式建筑的思潮，这一波，女王赢了。

第二个事件，是战后重建。

战争之后，伤员、退伍军人都急需大量的住房，这要求一个国家短期内能够建起大量住宅。

1921年，法国建筑大师柯布西耶提出了「像造汽车一样造房子」的想法。

1930年间，德国在柏林建造了战争伤残军人住宅区。共有138套住宅，这个项目采用现场预制混凝土多层复合板构件，算得上是德国最早的装配式建筑了。

二战后的德国在1950年开始大面积使用装配法建造住宅，到1970年建筑工业化水平就达到了90%。

日本在1968年提出了装配式住宅的概念，1990年开始采用部件化，大力发展建筑中的通用部件，木结构占比较多，达到40%。

1976年，美国国会通过了国家工业化住宅建造及安全法案，也出台了一系列行业规范标准，发展到2001年，全美装配式住宅数量达到了1000万套。

第三个事件，是共产主义思想带来的城市化建设。

以苏联为代表的东欧国家，希望快速建立起一个发达的工业文明社会，当时大量农民成为工人阶级，莫斯科住房严重短缺。

1950年，由苏联最高领导人赫鲁晓夫亲自监督，达成了前苏联建筑师公约，目标就是低成本、高效率的建造住房。

1961年，苏联开发出著名的「赫鲁晓夫楼」，就是一种五层预制混凝土建筑。

▲ 赫鲁晓夫楼

咱们再看看中国的情况。

1956年，国务院发布了《关于加强和发展建筑工业化的决定》，前建工部也出台了一系列政策来大力发展建筑工业化。从时间上可以看出来，这是受前苏联的影响，历史原因咱们不细说了。

1957年，北京就进行了装配式大型砌块试验住宅建设，创造了8天盖好一套4层住宅的速度记录。这种数字在那个时代很抓眼球，原因你懂的。

1958年，一种新的装配式建筑登上了历史舞台，它是一种通过预制钢筋混凝土大板拼接而成的结构，名字叫大板房屋，到1964年国内开始大范围推广，从70年代到90年代，光是北京一个城市，就建成了1000多万平方米的大板房屋。

到了90年代，装配式大板房屋由于户型单一，无法满足户型多样化的需求，再加上技术的不成熟，尤其是防水、抗震、连接等关键技术存在重大缺陷，大板建筑被彻底否定，退出了历史舞台。

此后的三十年，「装配式」这个概念在中国神秘的消失了，历史原因咱们不必深究，也没那么重要。

直到2016年，国务院办公厅印发了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》文件，「装配式」这个词才又回到了人们的视野，为响应国务院的号召，各地区纷纷出台政策，在中国未来十年内，装配式建筑占新建建筑的比例要达到30%。

于是，你又能看铺天盖地的，关于装配式建筑的文章了。

装配式重出江湖，历史问题解决了？

从这一个多世纪的发展来看，装配式建筑根本就不是什么新的概念，甚至还因为失败而退出过历史舞台。

如果说装配式就是把房子拆成块，搬到工厂去生产，然后运到现场像搭积木一样装到一起，建筑工业化就能实现，那这一个多世纪无数工程师的脑子一定是进了水了，才一直没有实现它。

过去几十年的技术咱们不说，就说说当下最火的PC装配式，这个PC，就是precast concrete，预制混凝土的意思。

随便搜一下「PC装配式」这个关键词，你能看到它无数的优点，安全性更高、质量更好、成本更低、施工速度更快、环境污染更小，等等等等，还有很多人把德国、日本的先进经验拿出来，套一个「黑科技」的壳子，冲击你的神经。

这类的文章看多了，你会有一种错觉，那就是：PC装配式是一种新概念，只要应用了这种全新的黑科技，什么成本问题、管理问题、工期问题、质量问题，就统统解决了。

然而事实却不是这样。在这个技术的每一个优点背后，都藏着一句潜台词，那就是：「在未来的理想状态下」。换一个说法就是，「在当下的一些技术细节问题被解决之后」，这些优点才能落地。

咱们来举几个例子，说说实现PC装配式需要解决的问题，和当下的真实情况：

1.装配式设计

可能你会觉得，装配式设计就是把设计好的楼拆成单元块，发给工厂加工就完了，可要是这么直接拆，工厂根本就没法生产，即便生产出来，也不能用。

在装配式建筑发展先进的日本，设计院在出建筑图纸时，还会直接作出PC厂的构件加工图，在做这一步设计的时候，除了要考虑构件的种类越少越好，也就是所谓的「模数」，还需要考虑机械怎么生产，未来到现场的吊装点，模块之间该怎么连接，连接点的安全性能和防水性能，等等。

而国内还有很多的项目，真的跟你想象的一样，施工单位拿着设计院出的建筑图，去进行二次深化，也就是把本来不是模块化设计的建筑，硬拆成装配式，究其原因，一是要凑装配率响应政策，二是因为懂装配式设计的设计院实在是太少了。

2.构件生产

在生产这个环节，首先要解决的就是材料问题，绝大多数工厂多年处理的都是塑料、橡胶、钢铁这样的材质，而PC构件是复合材料，而且混凝土的性能是在养护中逐渐生长的。这种对时间和节奏的把握，对传统工厂是一项很大的挑战。

另外，PC构件的生产需要很大程度的自动化，怎样开发出自动化的生产线是一个问题，生产线能不能低成本的灵活变化又是另一个问题——因每个项目的构件不一样，所以每个项目都要重新设计模具和自动化生产方式，这对工厂的设计优化能力和管理能力也是不小的挑战。

实际上，目前能够大批量生产PC构件的工厂很少，成本也非常高。

3.运输环节

对于施工现场来说，吊装的次数越少、需要处理的连接点越少，当然就越好，但是划分的模块越少，每块也就越大。

而在我国，货车总高度4米以上、总长度18米以上、总宽度2米5以上属于极限超载车辆，是不能上路的。

所以你看到国外整个房间都预制好到现场吊装的，清一色都是小面积的单间公寓。

那如何协调解决大构件需求和运输困难这对矛盾，包括构件装箱的成本优化，都是需要考虑和提高的地方。

4.施工要求

对于国内很多施工单位来说，装配式还是在「说起来又快又便宜，用起来又慢又贵」的阶段。

有很多的原因，比如现场的养护和堆放要专门管理，安装顺序要严格安排，这就带来更高的管理和人员成本。由于工厂生产方面的原因，预制构件的采购成本也是很高的。

多数施工单位在「满足装配率要求」这个前提下，尽量做横向构件的装配——也就是梁、楼梯、叠合板等，像墙和柱这种竖向构件能不做就不做。

究其原因，是因为现在还没有针对装配式的规范，来计算装配节点，设计师还是按照现浇的方式来计算。既然这么计算，就得按照现浇的方式来组装。

所以，竖向构件如果采用装配式，那在横竖向构件连接这个位置还是需要灌浆，而且灌浆料的成本非常的高，节点的防水等施工要求也更高，在目前的施工水平下，建造速度还赶不上传统的方式。

其实这也很容易讲的通，如果一项技术已经成熟的实现了低成本、高效率，那也就不需要政府大力扶持了，大家自然会抢着用。

上面这几点，只是大概描述了几个不同阶段的单点困难，更大的困难，是不同专业之间的整合。

说白一点，想把生产搬到工厂，是要在项目的一开始，就把设计、施工、工厂甚至包括物流，都统筹到一起，共同设计，并通过信息化技术，把设计思想和统筹管理贯穿整个项目。

说到信息化，你知道，➔BIM要出场了。

BIM能帮装配式什么忙？

如果你去查BIM和装配式，那结果同样是一片大好。这两个目前建筑业如日中天的火热词汇，似乎只要一碰撞，就能产生出无限的火花。

这二者的结合，目前能拿得出手的，主要有这么几点：

➤ 利用BIM在设计阶段精细化建模，拆分模型；

➤ 利用BIM的模块化设计来设计出可重复利用的构件，建立自由组合的模块库；

➤ 利用BIM技术的自动统计功能和加工图功能，实现工厂精细化生产；

➤ 利用BIM技术实现现场吊装和施工模拟，优化装配式施工。

这几点你都可以查的到，咱们也就不展开说了，可是这些应用背后有一个很关键的问题，那就是：

这些拆分模型、精细化设计、生产加工图、吊装模拟等工作，由谁来完成？

BIM可以提高这些工作的精确度和效率，但BIM不能帮你思考。如果一个团队没有人知道该怎么拆分模型、连接节点该怎么处理、现场该怎么管理、施工该遵循什么工序，那无论他们是否使用BIM，该解决的问题，还是没有解决。

在当前国内的实际情况下，BIM和装配式有很多相似的地方，比如：

➤ 同样有大幅度的政策扶持——这间接证明了他们还不是人们自愿接受的技术；

➤ 同样有中国特色，为了获取政策优惠，有人做「先设计，后翻模」的「假BIM」，也有人做「先整体，后拆分」的「假装配式」；

➤ 同样是听起来很简单，很新潮，实际上还有大量尚待解决的技术难题；

➤ 同样缺乏普遍有力的行业规范；

➤ 同样尚未打通不同生产角色的协作环节；

➤ 同样在国外有成熟经验，被很多人看好，但还需要时间逐步发展。

用一句话来概括就是：这两个技术在国内，都还不成熟，都还有多方面的问题需要被解决。

用BIM助力装配式，就是用一项不成熟的技术去帮助另一项不成熟的技术。这两者目前与其说是两位大侠强强联手，不如说是难兄难弟抱团取暖。

可能你会说，不对啊，你看人家万科，BIM加装配式，搞得风生水起啊。对于大多数企业来讲，正如你不是正在开发无人驾驶的谷歌，也不是正在造宇宙飞船的Space-X,一项技术越是经常作为一流公司的技术被报道，越证明它还没有普及。

那么未来它们真正的结合会是什么样子呢？咱们通过这几张图来预测一下：

本来IT业、制造业和建筑业是三个独立的行业，后来人们在这几个领域的跨界处找到了各自提升自己的方法：

IT业和制造业的跨界处，就是数字化制造；

制造业和建筑业的跨界处，就是装配式建筑；

建筑业和IT业的跨界处，就是BIM技术。

你看，中间还有一个区域，那里代表了未来。但是想要进入「跨界的跨界」这个中间区域，就需要在第一层跨界的地方，发展到足够深才行。

刚才咱们说了这么多，你能知道，建筑业和制造业结合处的装配式，还有很多的问题需要解决，比如设计规范、比如怎样通过规模化降低成本、比如安装和管理、比如建筑思想和工业思想的融合等等。

同样，建筑和IT行业跨界处的BIM技术，也还有大量的问题需要解决，比如跨专业协同、比如信息编码的统一、比如数据输入和传递的规范等等。

未来，随着BIM技术的发展，不仅是跨专业设计人员之间的数据可以被管理，设计和施工之间、施工到运营维护之间，整个行业中所有的数据都能够无缝的传递和管理，只有这样，BIM才能够进一步把数字化这只手伸向行业之外——也就是制造业领域。

而那个时候，作为建筑业和制造业跨界处的装配式技术，必须发展出合理的设计施工方法和管理模式，让BIM可以去「数字化」。

同样，装配式建筑和数字化制造这两者也必须深入合作，互相渗透出一套同时满足两个行业的生产模式。

这三个跨界领域进一步的结合处，就是建筑产业化。

还没完，等待在未来的，还有3D打印技术，一旦它成熟的应用到装配式建筑中，那「模数」就不再是阻碍工厂批量生产的难题了，任何形状的构件对于工厂来说，加工成本都是一样的。

还有大幅度提高制造效率的机器人技术，给计算机学习能力的人工智能技术，未来这些技术再融合到这个产业圈里，跨界再跨界的结合，我们已经无法预测它会成为什么样子，只能胡乱给它起个名字叫“超建筑”。

所以，今天BIMBOX给你讲了这么多，目的不是泼现在装配式和BIM的冷水，恰恰相反，我们认为这两个技术都是朝阳产业。

区分朝阳产业和夕阳产业很简单，首先看它是不是还有很多尚未解决的问题，然后看这些问题被解决后是不是可以让行业进步。

我们有幸生活在一个技术爆炸的时代，每天都有新的技术在世界的角落诞生。这让不愿学习的人充满愤怒和焦虑，也给了终生学习者无限的机会。

但是你需要知道的是，跨界和技术飞跃，绝不是咱们画这几张图这么简单。每一个行业之间的结合，都有成百上千的具体问题需要被解决，任何一个人，也都只能成为这个变革浪潮之中一滴小小的水珠。

打一个不太恰当的比喻，比如有这么个理念：未来科学可以把人类寿命延长到200岁。你可以对这句话深信不疑，并立志当一个科学家，但无论你把这个事怎么吹上天，它都永远不能自动实现。

你想要在这个领域有所建树，只能投身进去，去解决大背景下的一个小问题，比如，计算机模拟基因运算，比如器官克隆移植技术。只有这样，将来科学把人类寿命延长到200岁这个事，才有你的一份。

当下，无论是想投身于装配式浪潮还是BIM浪潮，我们给出的忠告都是：未来很美，机会很多，面对具体问题沉下心来精耕细作，不要被大概念冲昏头脑。

如果你想详细了解装配式建筑的技术发展，光看几篇公众号文章是远远不够的，在这儿给你推荐一本书：《从砌砖到装配-亲历我国建筑工业发展六十年》，作者陈振基教授是中国住宅建筑和新型墙体材料、建筑工业化的先驱，这本书凝结了陈先生六十多年的探索和心血，绝对是满满的干货。

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