裝配式建筑施工的BIM應用

裝配式建筑施工與管理信息化的概念

信息化是以現代通信、網絡、數據庫技術為基礎，對所研究對象各要素匯總至數據庫，供特定人群生活、工作、學習、輔助決策等和人類息息相關的各種行為相結合的一種技術，使用該技術后，可以極大的提高各種行為的效率，為推動人類社會進步提供極大的技術支持。

裝配式建筑施工與管理信息化就是將裝配式建筑施工與管理的各類信息保存于數據庫，供政府主管部門、業主、構件生產單位、運輸單位、施工單位、監理單位等項目的相關方使用的方法。

根據目前施工管理發展分析，建筑信息模型，即BIM是整合管理的信息化工具之一。BIM是一種用于設計、建造、管理的數字化方法，這種方法支持建筑工程的集成管理環境，可以使建筑工程在其整個進程中顯著提高效率、大量減少風險，實現集成管理。

1、裝配式建筑施工與管理的BIM應用

1.1 BIM應用規劃

在裝配式建筑領域的BIM應用剛剛開始，由于人才、設備、軟件等各方面的不完備，決定了裝配式建筑領域的BIM應用過程具有的二個特點，一是從專家的BIM應用到全員的BIM應用，二是從個別應用到全員應用的過程。正因為有了這二個特點，所以對裝配式建筑領域的BIM應用無論是設計單位、構件生產單位、工程施工單位，都要有個BIM應用規劃。

BIM應用規劃應包括如何配置軟件和硬件，如何培訓人員，從哪個項目開始應用（也叫BIM應用試點），怎樣逐步展開應用。

1.2 BIM應用試點

有了BIM應用規劃之后，下一步的工作就是BIM應用的試點。因為裝配式建筑領域的BIM應用剛剛開始，所以，應用必須進行試點。試點項目的選擇應該具有指導意義，規模不宜過大，也不易過小。小項目沒有代表性，大項目一旦做不好，就會挫傷應用的積極性。選定試點項目之后，應該先從一種構件開始，進行應用的試點，通過試點積累經驗。待這類構件應用成熟之后，再把應用的經驗推廣到其他構件之中。這種試點的做法，是產業化建筑BIM應用的必由之路。

1.3 BIM在裝配式建筑施工與管理中的應用

1.3.1 BIM在裝配式建筑施工與管理中應用的基礎

BIM在裝配式建筑施工與管理中應用的基礎包括BIM平臺準備、構件庫準備、機械設備庫準備、數據庫準備等內容。

BIM平臺準備就是承載BIM應用的計算機軟件的準備。鑒于目前國內采用的軟件多數為Autodesk的Revit+Navisworks平臺，推薦Revit+Navisworks平臺。

構件庫準備就是準備在BIM應用中的構件庫，對Revit而言，就是準備裝配式建筑的構件庫。這些構件庫包括裝配式的墻板、柱、樓板和梁。如圖1所示。

1.3.2采用BIM進行規劃和設計

裝配式建筑在規劃設計階段的BIM應用的重點是模數化和構件化。模數化是規劃階段的應用重點，項目在進行規劃時應重點考慮模數化，避免構件選用中的不標準，避免或者減少現場澆筑混凝土的數量。

進入設計階段之后，應采用BIM軟件進行設計，對完全裝配式結構而言，應該重點考慮構件化，就是設計單位要建立本單位的墻、柱、梁、板、整體衛浴等的BIM構件庫，如圖3所示，設計過程要求采用BIM方法對墻、柱、梁、板進行布設，同時對給排水設備和管道、建筑電氣設備和管道、通風空調設備和管道進行建模和模型檢查，專業內模型檢查通過后，進行專業間的碰撞檢查，之后進行BIM的修改和優化。這樣，在設計進行中，就把不采用BIM設計的許多弊端解決了，避免了大量的設計變更和修改。

1.3.3裝配式建筑加工階段的BIM應用

1.3.3.1根據安裝順序排定加工計劃

在BIM指導下的裝配式建筑構件加工，可以根據構件的施工順序排定加工計劃，先安裝的先加工，后安裝的后加工。既可以避免停工待料，又可以避免構件在加工廠或者現場的積壓。

構件完成加工后，相關數據及時更新到BIM模型，可以使運輸單位和施工單位及時了解生產情況，及時調整運輸和安裝的順序和進度。

1.3.3.2 根據設計模型進行鋼筋下料、模具準備、構件生產和存放

（1）構件電子標簽建立。

根據當地主管部門要求或者合同約定，生產廠家應對裝配式建筑的構件進行編碼，構件編碼標準匹配電子標簽（RFID標簽ID編碼、二維碼），并錄入BIM模型及關聯數據庫。

（2）構件加工信息提取

根據設計模型進行鋼筋下料、模具準備，根據設計模型和設計構件，提取鋼筋的幾何尺寸、重量、材質等信息，提取預制構件的模板的幾何尺寸、形狀信息，用于模具的準備，提取給排水、建筑電氣、通風空調等專業的預留預埋信息，進行預留預埋的生產準備。

（3）裝配施工方案制定

依據BIM模型，選定最優裝配方案（裝配順序），并進行施工模擬，并把裝配順序更新到BIM模型，以利于生產單位依據其安排構件的生產加工和構件運輸單位依據進行運輸安排。

（4）生產管理

將構件生產工藝流程以數據庫表的形式存儲在BIM關聯數據庫，構件加工完成一道工序，采用標簽讀取等方式，對數據庫進行更新，使相關方及時了解構件加工情況。

1.3.3.3 根據設計模型進行出廠前檢驗

構件加工完成，生產單位根據設計模型對構件進行檢驗，檢驗合格后，安裝該構件的電子標簽（RFID標簽ID編碼、二維碼），并通知運輸單位運輸。

1.3.4裝配式建筑施工階段的BIM應用

1.3.4.1 構件運輸和驗收的BIM應用

（1）構件運輸

運輸單位在構件存放地點以掃描電子標簽的方式確定需要運輸的裝配式構件，吊裝至運輸車上之后，采用GPS或GPRS方式對運輸車輛進行定位。直至運輸到施工現場。

（2）構件驗收

預制構件運輸到現場后，通過掃描電子標簽，可以查閱結構性能檢測報告、外觀質量缺陷和尺寸偏差的允許值、預埋件、插筋、套筒與預留孔洞的規格、位置和數量等設計要求、吊環、吊裝預留焊接埋件的位置要求等構件驗收信息。

1.3.4.2 施工方案的BIM應用

（1）構件堆放地點的選擇

裝配式構件的堆放地點應靠近塔吊和建筑物，構件存放應便于卸車和吊裝，利用BIM建立構件堆放地點模型，包括空場、半滿載和滿載等不同情況下構件堆場的情況，對構件堆放地點進行仿真模擬，以滿足施工的各種要求。

（2）塔吊的選擇和分析

1）塔吊選型和定位

在裝配式結構施工中，垂直運輸工具的作用是舉足輕重的，根據目前我國裝配式建筑的施工情況，塔吊是首選的垂直運輸工具，并且塔吊的起重量、起升高度和吊裝半徑是選擇塔吊的三個重要參數。

通過BIM建立裝配式建筑的完工后的模型和塔吊模型，可以很好的輔助塔吊選型。下圖4是某工程的塔吊選型的BIM模擬。

一般構件的施工過程是：吊裝準備→吊裝→就位校正→支撐定位→鋼筋連接固定→拼縫處理→驗收，針對不同的構件可以采用BIM進行施工的吊裝過程模擬，并以此為技術交底，對工人和管理人員進行有關的交底和培訓。某工程疊合板的模擬如圖5所示。

（4）現澆混凝土施工的BIM應用

在裝配式混凝土施工中，存在一定數量的現澆混凝土，對這部分現澆混凝土的施工，可以采用BIM進行合理設計，提前對支撐或支架、模板、施工安裝順序等進行模擬，提高施工的效率，避免現場施工時的盲目。圖6是某工程的預制疊合板板間的現澆混凝土板帶的BIM模擬情況。

主體結構施工完成后進行裝飾裝修部分的BIM模型搭建，建筑裝飾裝修是敷設于建筑表面的裝修層，所以建筑裝飾工程的施工必須以結構主體為載體才能進行施工。

裝飾裝修施工受到建筑空間的限制，施工中工序平行、交叉、搭接頻繁、交叉施工，造成不安全因素多。通過BIM可以優化施工工序，進行質量管理和控制，進行安全的動態管理和控制。

1.3.4.3 質量驗收的BIM應用

（1）現場實測實量

BIM可以在裝配式混凝土結構施工中輔助質量管理和驗收，通過對質量控制要點的BIM模型進行標注和批注，可以在施工前提示有關人員重視相關的管理。

對驗收的檢查方法和驗收產生的數據，可以直接附著在BIM模型上，便于進行復驗和檢查。也方便裝配式建筑施工各相關方對工程施工質量進行監督檢查。

（2）三維激光掃描

在裝配式建筑施工的驗收階段，可以采用三維激光掃描儀對已經完工的建筑進行掃描，得到點云文件，將點云文件和BIM設計模型進行對比，得出施工的偏差，可以對施工質量進行綜合評判。

2、結論

裝配式建筑施工與管理信息化的意義非常重大。實現裝配式建筑施工與管理信息化可為主管部門的決策提供信息支持，可以為確保施工的質量、安全、進度提供第一手的數據，信息化可以使裝配式建筑施工與管理效率大大提高。