浅谈BIM在装配式建筑中的运用

浅谈BIM在装配式建筑中的运用

文/天马建设集团有限公司  刘刚 张昌唯 刘诗蕊

近年来，随着社会经济技术的飞速发展，城市现代化进程不断加快，建筑业也取得了快速的发展。人们对建筑产品功能需求、高品质和可持续发展的要求越来越强烈，建筑行业正逐渐的向工厂集中生产方向发展，并逐步推进工业化、智能化进程。而作为智能建造产业体系中的预制装配式建筑体系，具有生产效率较高，建筑质量更有保障，资源更加节约、能耗减少，绿色生产，噪声污染小等优点。满足用户对建筑功能的多方位需求，具有良好的发展应用前景。

党的十九大报告提出“新时代我国社会的主要矛盾，已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾”，并且提出“幼有所育、学有所教、劳有所得、病有所医、老有所养、住有所居、弱有所扶”的要求，不断取得新进展的创新理念。消费者对于优质生活空间的向往，外加这十年人才的红利，仅这两项就为建筑业往智能化发展提供了巨大动力。

但在设计与施工过程中大量的沟通资源浪费，地产开发与施工方面临的更大问题是：产品性能欠佳、建造人力物料资源浪费、环境污染、用工流失和安全问题等。这些更加棘手的问题不是单个环节优化可以解决的，因为每个环节都存在优化空间。作为解决方案，BIM技术可以提高装配式建筑协同设计效率、降低设计误差，优化预制构件的生产流程，改善预制构件库存管理、模拟优化施工流程，实现装配式建筑从设计到生产、施工等全过程的数字化、智能化管理，有效提高装配式建筑设计、生产和施工的效率。

天马建设集团紧跟时代脚步，秉承勇于开拓的进取精神，为提高工程质量，努力尝试装配式建筑在工程项目中的运用。公司新承建的居住项目（石桥村城中村改造还建H4+TJ1西地块）建设规模约12万方，装配式构件主要包含预制楼梯，预制板，外墙板等。由于工期较紧，项目一号楼酒店部分使用装配式预制构件，不仅缩短了施工时间，也缩减了许多现场工序，为集团公司推广装配式建筑和BIM技术的运用进行了积极探索。

石桥村城中村改造还建H4+TJ1西地块项目效果图

在石桥村城中村改造还建H4+TJ1西地块项目的装配式建筑施工阶段结合BIM技术的应用主要集中在以下几个方面：

1改进预制构件设计优化构件使用

构件设计阶段在装配式建筑建设过程中，装配式构件的生产是以工厂为基础的规模化生产，当出现变更问题或装配式构件发生变化引起无法装配，就会造成成本和资源的浪费。

在此设计开始投入到施工阶段，利用BIM信息平台对装配式构件的设计、深化设计进行质量控制，可以保证装配式构件的正确性与可生产性，确保各个零部件都能准确放置且没有错误与遗漏。

结合本项目装配式特点，针对PC构件梳理建模规则，PC构件的搭建反映出外露钢筋、预留洞口、预埋线盒等元素的空间位置关系，并与其他专业合模进行碰撞检查，有效解决了预留预埋定位问题、钢筋碰撞问题。根据预制构件过程管理需求，基于“简便、易辨识、可延续”的特点，建立预制构件编码体系，并与RFID芯片结合，植入PC构件中，有效解决了PC构件放置准确性问题，也使得每种构件数量统计有了更为准确的依据，能够明显的节省成本。

2构件生产运输与安装紧密衔接

装配式建筑施工阶段是从构件厂开始的，在构件厂生产的构件质量直接影响到之后现场装配的质量。在装配式生产阶段，质量管理的重点主要包括装配式构件生产信息的准确提取和装配式构件模具的数字化设计。

以本项目为例，在项目设计阶段已经建立了所有单体的装配式构件深化设计信息模型，此项目模型等级定为LOD400，并进行拆分模拟，构件生产方在生产时，可从BIM模型中直接查看到需要生产的装配式构件的数量、尺寸、混凝土、钢筋、保护层厚度等与生产相关的装配式构件基本属性信息，辅助生产制造。利用BIM协同管理平台，结合RFID技术，对构件生产环节进行逐一扫码确认及资料挂接，包含原材料合格证明、隐蔽验收资料、出厂资料等进行管理，确保了生产全过程可追溯。

3构件现场吊装及远程可视化监控

施工方案断定后，将储存构件吊装方位及施工时序等信息的BIM模型导入到平板手持设备中，根据三维模型查验施工方案，实现施工吊装的无纸化和可视化辅佐。构件吊装前必须进行查验，手持机更新当日施工方案后对工地堆场的构件进行扫描，在准确识别构件信息后进行吊装，并记载构件施工时刻。构件装置就位后，查看员校核吊装构件的方位及其他施工细节，查看合格后，通过现场手持机扫描构件芯片，承认该构件施工完结，同时记载构件竣工时刻。所有构件的拼装进程、实践装置的方位和施工时刻都记载在体系中，以便查看。这种方法减少了过错的发生，提高了整体施工效率。

4 在预制构件安装中的运用

在构件出产过程中，先期出产的产品可能就要发往工地，如何从工厂堆场上精确迅速地把不一样类型、标准和数量的预制构件直接运送到项目施工现场，经过BIM技术可以完成这一方案。使用信息控制体系与各个部门进行联动，完结信息同享。施工现场项目部经过BIM平台把项目现场的待装置的预制构件传递给预制构件公司信息控制体系，工厂有关管理人员及时做好准备工作，了解自己的库存，实时反映到体系中，提前完结出产、堆积等工作，然后按时发货，完结直接送达项目现场的任务。出产中对每一块构件进行编码，预制构件每件都有独一无二的标签代码，经过信息控制体系记载每一块预制件的运送状况，施工公司依据代码装置，手持终端施工公司管理人员能随时检查装置状况，使施工进度在体系平台上能以虚拟化模型形式将内容可视化，项目经理将随时能把握施工进度。

依据BIM技术，在施工前可以进行PC构件吊装施工模拟。依据PC装置计划，制造PC构件吊装施工模仿，在施工前优化施工计划，因为构件尺度不能太大，拆分后的预制构件品种数量较多，装置复杂。吊装模仿动画可以形象地表达一个施工规范层的施工工艺流程，可作为实践施工的辅导。另外，在模仿过程中也能发现一些问题，有利于项目部在现场吊装前对施工计划进行必要的调整。

5利用BIM技术提高装配式建筑全过程施工管理

现场装配施工阶段的质量控制主要是对装配式构件的质量验收和构件装配过程的监控，包括进场质量验收、施工方案模拟、质量控制清单、可视化技术交底等。

本项目装配式构件进场需进行严格的质量验收，以确保现场装配时所用构件合格。通过扫描RFID标签，将读取出的质量管理数据与BIM平台中存储的验收质量标准对比，减少了管理人员水平层次不齐带来的风险，极大地提高了装配式构件的验收效率。施工仿真模拟即通过BIM直观的三维动画模拟指导复杂的装配施工过程，可对目前的施工方案进行可行性验证并对方案进行优化和完善。通过仿真模拟提前发现施工方案问题，事先解决了施工中可能遇到的碰撞，实现了各专业及构件的协调，降低项目损失。

经过对装配式施工方案模拟后，施工方在模拟过程中对模型设置标记质量控制点并生成质量控制清单。施工管理人员依据生成的质量控制清单，指导施工，对这些质量控制点进行控制。通过本阶段装配式建筑施工质量管理平台的应用，实时更新模型质量检查点和质量隐患，使得各管理人员和各单位在此平台上进行沟通与协调。

随着BIM技术的高速发展，特别是它的三维可视化设计及可视化施工的特点，有效地降低了装配式建筑的设计难度，兼顾了产品的独特性设计特点，解决了土建、机电安装及给排水的合理融合问题，优化了建筑预制构件的设计合理性，降低了各构件拆分的难度。同时，可视化吊装模拟施工有效地降低了吊装施工的难度。由此可见，BIM技术很好地推进了装配式建筑的发展步伐。

推广采用装配式建筑是时代发展的必然要求，对于民营企业来说，现阶段更重要的是培养更多的装配式应用型复合人才，为加强装配式的设计队伍、施工操作队伍添砖加瓦，优化装配流程，提高生产效率，整合资源。今后，天马建设将会继续朝着精装一体化、建筑智能化等成套技术方向做出尝试，并在更多的项目上积极探索，以实现装配式建筑技术和BIM技术成熟运用到今后更多的集团承建项目中，为企业走科技发展道路打下夯实基础。