建筑垃圾占用大量土地资源、影响空气质量、污染水域、破坏市容环境卫生，并存在安全隐患，而装配式建筑与传统建筑相比显著减少了建筑垃圾的数量。因此进一步解决装配式建筑垃圾难题对社会公众和国家具有重大意义。根据研究发现，目前建筑垃圾主要有以下四种处理途径。

一是直接填埋。该途径处理速度快、成本低，但导致严重的环境污染与资源浪费。二是经再生技术处理和不经技术处理的资源化利用，如再生骨料、路基回填等方式。该途径局限于建筑垃圾产生后的利用和处理技术的革新，未考虑从源头控制其产生量。三是基于建筑信息化思想提高建筑行业对建筑垃圾的管理水平。该途径较好的利用BIM等各类信息化手段实现对建筑垃圾精准定位和信息收集，但研究范围局限于全寿命期某阶段，未充分考虑全局的建筑垃圾决策管理问题。因此，基于BIM技术协同建筑各参与方，优化设计、收集与处理信息、实现建筑垃圾信息档案管理与可追溯性管理，有效统筹全局制定建筑垃圾解决方案，弥补局部管理的缺陷非常必要。四是基于装配式建筑工业化的思想在构件生产阶段控制建筑垃圾数量。然而该途径下全寿命期各阶段的协同以及建筑垃圾处理体系不够成熟，因此将BIM技术应用于装配式建筑能更好地实现建筑垃圾全寿命期的协同与管理。

基于以上对当前建筑垃圾处理途径及装配式建筑相对于传统建造模式的比较与分析，研究将结合BIM技术，解决装配式建筑垃圾问题，构建装配式建筑垃圾全寿命期管理系统，以制定最佳处理方案，系统不断优化升级，实现装配式建筑垃圾全寿命期管理水平的提高。

建筑垃圾是人们在从事拆迁、建设、装修、修缮等建筑业的生产活动中产生的渣土、废旧混凝土、废旧砖石及其他废弃物的统称。装配式建筑垃圾是建筑垃圾的一类，是装配式建筑构件生产、运输、装配、运营、拆除等阶段产生的废混凝土及拆除的建筑构件等建筑垃圾。为节约篇幅，下述建筑垃圾均指装配式建筑垃圾。

装配式建筑的构件主要采用工厂预制并现场装配，可实现较高程度的机械化、数字化、一体化和标准化，提高生产效率，减少施工作业，节约建筑材料，显著降低建筑垃圾数量，有利于对构件生产、运输、装配、运营、拆除等阶段进行信息化管理，有利于降低建筑垃圾的琐碎程度，便于分类和感知，通过植入GIS定位、二维码、感知原件等器件，结合BIM、物联网、大数据、云计算等技术，可实现建筑全寿命周期内的信息收集、存储与处理，提高建筑垃圾的质量、价值和再利用率等，实现经济和生态效益最佳的管理方式。

从系统功能特性角度对装配式建筑垃圾全寿命期管理系统功能进行层次划分，具体划分为：感知层、存储层、处理层、模型层和应用层，如图1所示。

基于物联网技术的感知层结合视听资料，通过各类感知仪器比如传感器、二维码、无线射频技术、GIS以及借助手机、平板等智能终端，实现智能化信息录入代替传统的人工录入，负责全寿命期建筑垃圾数据的采集，自动实时收集海量数据，有效提高了数据的完整性、实时性、可靠性。

传统的存储方式以集中式数据库或数据中心为主，而基于公有云、私有云或混合云的云计算技术的存储模式，通过分布式技术为异构海量数据存储、数据所有权控制、多参与方跨地域协同等带来了新方法。

基于大数据技术的处理层负责对建筑垃圾数据进行分析处理，大数据技术的引入为海量BIM数据的深度挖掘、分析与可视化提供了新的技术，并可有效发现数据的潜在价值。

模型层以BIM技术为核心，在统一的数据组织、描述与建模方法的前提下，构建各个阶段、多种业务需求的子模型，进而构建整体BIM模型。模型层基于BIM技术结合装配式建筑流程，实现整体BIM模型及子模型的可视化。

应用层通过可视化交互的方式，针对不同阶段、不同用户提供BIM平台的各类应用功能，实现针对建筑垃圾数据精准全面的控制与管理，并从实际应用角度出发，制定最佳处理方案，进一步与各阶段人员交流反馈，实现全寿命期设计、技术、管理、法律、标准规范等水平的提高，从源头控制建筑垃圾数量。

综上，感知层实现装配式建筑全寿命期建筑垃圾信息的精准感知收集，它是存储层和处理层的数据来源；存储层和处理层高效存储与处理海量建筑垃圾数据并提供有价值的信息，服务于模型层和应用层；模型层是建筑可视化及建筑垃圾管理与决策、系统优化的有效辅助工具；应用层是基于其它几层的功能与价值，落实、制定、执行建筑垃圾最优处理方案和优化升级全寿命期各阶段最重要的部分。

如图1所示，感知层由建筑全寿命期各阶段结合物联网等各类信息技术构成，各阶段具备对建筑垃圾的控制与管理的能力。在全寿命期各阶段中，构件生产到建筑拆除四个阶段直接产生建筑垃圾，其它阶段间接影响建筑垃圾的产生，根据各阶段建筑垃圾的种类，综合全局制定相应处理策略。如可再利用建筑构件在运输单位、建筑垃圾处理终端等多方的协同下，确定目前最佳处理方案且随着系统升级持续优化方案。感知主要指基于物联网技术以及人借助各类信息技术对建筑垃圾问题的收集汇总。

建筑全寿命期各阶段基本功能与意义。招投标、合同管理阶段，针对建筑垃圾问题，发包方需要依据国家政策、标准、法律法规在招投标文件中形成针对性处理规范，以合同契约的形式实现强制约束力，同时发现收集问题，借助系统反馈，明确标准规范、国家政策、法律法规的不足之处，相关人员进行针对性完善与发展。设计阶段，该阶段依据IFC数据实现装配式建筑构件的标准化设计，设计出易于制造、安装的标准构件，减少构件规格和种类，使得建筑拆除后，部分建筑构件可以重复利用，同时通过系统感知分析收集问题，反馈优化构件的设计。模拟仿真创建构件信息阶段，利用BIM相关软件构建各类模型，包括装配式建筑构件、建筑安装和建筑拆除模拟仿真等子模型与整体模型构建，感知并有效减少因构件设计不合理、建筑安装和拆除工序混乱产生的建筑垃圾，同时借助反馈体系完善构件信息，模拟建筑精准高效安装与拆除过程，提高实际应用水平。设计发放阶段，该阶段将设计成果与装配式建筑工厂生产制造进行衔接，感知分析工厂技术水平、环境，改进设计或升级建造技术，将设计方案落实，同时依靠系统反馈优化设计和制造过程，从源头控制建筑垃圾数量。预制工厂工艺规划阶段，感知不科学的工艺规划导致建筑原材料浪费、构件残次品增多等问题，构建科学全面的系统的建造流程，将有效降低建筑垃圾数量，同时通过系统反馈优化工厂预制构件的工艺，进一步提高效率，节约资源。

构件生产阶段，该阶段需要与建筑材料、设备供应商交流合作，做好生产准备工作，实现人、材、机的高效协作，工厂生产装配式建筑构件，解决了传统建筑现场施工产生的大量建筑废弃物的问题，同时通过严格把控各个生产环节的质量减少原材料的浪费，收集问题，通过反馈保证建筑构件质量，针对性改造建筑构件，提高建筑拆除阶段建筑垃圾利用率。预制装配阶段，主要借助RFID、GIS、二维码、传感器等技术和完善的物流系统，将建筑构件准确运输到指定建筑场地，装配在建筑体相应的位置，同时感知运输过程不当和复杂高难度的施工导致构件损坏与弃用而产生建筑垃圾的问题，收集信息，通过系统反馈优化装配过程，解决建筑垃圾问题。运营维护阶段，基于BIM模型可视化、远程控制与管理的整个建筑运营维护，高效感知解决建筑体维修以及建筑垃圾回收处理问题，通过系统反馈提高建筑维护以及建筑垃圾回收再利用水平。建筑拆除阶段，该阶段基于建筑构件在建筑物中的GIS定位与感知，基于拆除后装配式建筑构件具备较高再利用价值的特点，综合考虑建筑拆除顺序、建筑垃圾分类分级、处理成本、运输计划、处理地点、处理技术水平等各方面因素制定完善地处理方案，提高拆除构件的重复利用率，同时通过系统反馈，明确建筑拆除方案的弊端，制定更优的建筑拆除方案。

建筑垃圾分类分级阶段，感知建筑垃圾信息并加强施工现场分类分级工作，建立分类分级管理体系，解决处理终端分类难题，通过系统反馈精细化分类分级体系，进一步发挥其价值。建筑垃圾运输阶段，依据其分类分级状况、处理终端技术水平与容量、经济效益分析、物流系统等各方面因素，合理制定运输方案，选择合适的消纳地点，避免重复运输，通过系统反馈优化运输方案以及处理终端的选择。建筑垃圾处理终端，根据建筑垃圾原料复杂和工艺水平，进一步分类分级处理，选择处理效果显著、综合效益最佳的处理措施，需要综合考虑企业、社会公众，国家等各利益相关者利益，最终促使建筑垃圾得到最佳处理，建立反馈机制，形成可追溯性的管理体系。

各阶段相关人员的协同以及对建筑垃圾数据、信息的收集。将BIM信息交互平台作为协同装配式建筑全寿命期各参与方的工具，实现各阶段的集成与应用，协同政府、业主、建设单位、施工单位、运营单位、监理单位、供应商、设计单位、咨询单位、建筑垃圾处理厂、建筑拆除单位、构件预制工厂、运输单位等相关人员，实现多专业协同、并行和异地设计，考虑可制造及装配性、优化设计、管理决策等多方面问题。在信息收集方面，收集建筑垃圾相关信息于BIM中心数据库，如材质、用途、排放量、时间、地点，处理终端位置、处理种类、处理容量、处理费用，建筑拆除单位设备数量、使用费用、工作效率，建筑垃圾运输单位车辆的数量、运输费用、使用效率，建筑垃圾处理各类技术信息等，再将信息按照交换编码进行信息标准化，存储于BIM中心数据库，进一步分类存储到建筑垃圾数据库，实现各参与方基于BIM平台动态交流与协作。

如图1所示，存储层基于云计算技术，将收集的信息存储在构建设计、模拟仿真、预制生产、质量控制、物流运输、现场建筑安装、建筑拆除模拟、建筑垃圾处理终端等子数据库构成的建筑垃圾数据库，其内容包括：现阶段装配式建筑设计、技术、法律、标准规范以及装配式建筑14个阶段与建筑垃圾相关的信息，并将存储信息在处理层中进行信息深度挖掘以及作为模型层建模数据支撑。处理层通过大数据技术分析建筑垃圾产生原因，分析属于源头建筑构件设计疏忽、工艺制造粗糙、生产准备不足、工序不科学、运输损坏、构件装配搭接、建筑拆除工艺、拆除计划、分类分级、处理终端、处理技术等哪一类问题，将有价值信息传达至模型层和应用层，进行模型优化以及为决策管理阶段方案的制定提供可靠依据，并形成可追溯性的建筑垃圾管理。

模型层基于BIM技术构建各个阶段、多种业务需求模型，实现子模型及整体BIM模型的可视化，包括建筑构件设计、施工模拟、建筑流程优化、建筑拆除模拟、建筑垃圾数据可视化及处理方案拟定、远程管理等功能。

应用层由综合分析、决策管理阶段和系统优化升级阶段构成。该层以建筑垃圾的基本信息、产生原因分析、分类分级管理、处理终端信息、拆除单位信息，运输单位信息6个模块为基础，制定建筑垃圾最佳处理方案和实现全寿命期各阶段优化升级。前一阶段针对已产生的建筑垃圾，结合目前分类分级管理体系、运输单位状况、处理终端技术水平，确定科学处理模式，制定现阶段符合实际情况的最佳处理方案。后一阶段进行系统优化升级，包括向政府反馈并加强政策、相关法律法规的制定与完善，促进企业规定及标准的改进；实现招投标、合同管理阶段标准规范继续完善；装配式建筑构件设计水平继续提升；模拟仿真效果的增强；装配式建筑工艺、工序等生产状况的改善；制定运输过程中减少构件损坏的保护措施，提高构件运输效率以及构件安装精确度；加强与建筑垃圾处理厂等各单位的协同与合作，制定各参与方的高效合作模式，保证各企业、社会公众与国家的利益。

感知层主要负责建筑垃圾数据的采集，有效提高了数据的完整性、实时性、可靠性；存储层负责对收集的数据进行存储与管理，实现建筑垃圾数据存储、数据所有权控制、多参与方跨地域协同；处理层负责借助大数据技术实现对海量建筑垃圾数据的深度挖掘，发现数据的潜在价值；模型层基于BIM技术解决建设项目全生命期工程特性、建设过程与决策方式的建模问题；应用层基于其他几层具体功能及价值，制定现阶段最优建筑垃圾处理方案，实现装配式建筑全寿命期各阶段优化升级。

人在整个系统中的作用重大。一是人依据现阶段技术、设计、法律、标准规范等各方面水平构建装配式建筑垃圾管理系统。二是在一的基础之上，人借助各类信息技术进行建筑垃圾信息的收集、处理、挖掘，分析原因。三是在二的基础之上，人统筹全局制定最优建筑垃圾处理方案，制定解决策略，反馈并完善相应技术与理论，进一步应用到实践中，形成循环正反馈。

本文在已有研究成果的基础上，提出建立装配式建筑垃圾全寿命期管理系统，统筹全局综合分析，制定装配式建筑垃圾最佳决策方案，实现装配式建筑建造系统以及建筑垃圾管理全寿命期各个阶段的优化升级。通过采用该系统可以有效解决装配式建筑垃圾难题并实现其再利用价值，满足政府、建设单位、社会公众等各参与方的利益需求，贯彻落实建筑绿色可持续发展的工程理念，实现节约大量自然资源、保护环境卫生、解决建筑安全隐患的目标。然而，该管理系统尚处于理论研究阶段，该系统在建筑行业的实际应用是一项复杂的系统工程，需要继续加深理论研究与实践操作。针对传统建筑垃圾应用的问题，建议政府采取强制力措施降低直接填埋的数量；各利益相关者加速处理技术的革新、合理选择和完善传统与装配式建筑垃圾处理模式以及促进盈利模式的形成与发展；在建筑工业化和信息化的背景下，未来装配式建筑将更好地结合BIM等各类信息技术，形成全寿命期的建筑垃圾决策与管理。