裝配式建筑及其信息化技術應用的思考

趙香仕

摘? ? 要：通過對裝配式建筑在設計、制作、施工過程中存在問題的思考，提出了BIM和VR技術解決裝配過程中存在問題的途徑，供同類工程借鑒和參考。

關鍵詞：裝配式建筑;建筑信息模型（BIM）;虛擬現實技術（VR）;三板;EPC

1? 引言

傳統的建筑工程施工，工人需要在噪音和粉塵等重污染環境下作業，工作效率不高，還存在著嚴重的安全風險。近年來，我國人口紅利優勢的不斷弱化和人們生活水平不斷提高，愈來愈多的人都不愿意從事建筑施工，從年齡結構上看，40歲以下建筑工人已是很少。隨著我國對環境治理要求提高，揚塵治理迫在眉睫，各級政府都把大氣治理目光緊盯建筑工地。建筑施工不僅造成環境污染，還浪費大量的資源和能源。在這樣的背景下，建筑業粗放型施工改革勢在必行。預制裝配式建筑具有綠色環保、高效節能、降低成本、提高使用性能等優點，裝配式建筑便應運而生。

2? 裝配式建筑概述

裝配式建筑是由主體結構、內外隔墻、水電管線集成、廚衛部品各系統全面裝配而成，堅持標準化設計、工業化生產、裝配化施工、一體化裝修理念，其特點就是裝配化作業和高度集成。歐美各國和日本均有較長的發展史。比如德國框架結構建筑主要采用預應力混凝土裝配式結構體系，裝配率達到80%，腳手架用量減少50%，節能可達到70%。德國的裝配式住宅主要采取疊合板、混凝土、剪力墻結構體系，剪力墻板、梁、柱、樓板、內隔墻板、外掛板、陽臺板等構件均采用裝配式。

3? 裝配式建筑存在的主要問題

我國裝配式建筑發展還處于起步階段，北京、上海、江蘇、遼寧等地均有試點裝配式建筑，積累了很多經驗。但是，裝配化進展并不順利，尤其主體結構豎向承重構件裝配式建筑存在不少問題。比如豎向承重構件預制不夠精準，吊裝施工難度大，節點鋼筋連接可靠性不足，諸多原因使主體結構裝配式難以得到推廣。江蘇省作為國家建筑產業現代化試點省份，加快了裝配式建筑步伐，在全省范圍內實施“三板”裝配化，預制構件使用率不得低于60%，同時提出裝修一體化。“三板”即是預制樓板（疊合板）、預制內墻板、預制樓梯板。實際上，除了預制樓梯板以外，疊合板和預制內墻板也都不是新概念，若干年前均有過推廣與使用，現階段重新推廣，技術上尚沒有明顯改善。

《裝配式混凝土結構技術規程》規定：預制構件深化設計的深度應滿足建筑、結構、機電設備等各專業以及構件制作、安裝、運輸等環節的綜合要求。設計單位初次接觸裝配式，經驗缺乏，設計質量難以保證。預制內墻板安裝手段原始，上下端充填砂漿質量難以保證。構件制作企業只提供600寬板一種規格，墻體長度不合模數時施工現場裁切，也有的設計用構造柱替代。強弱電管線沒有整體解決方案，只能在板上開槽埋設;預制樓梯板均沒有預埋件，需要二次采取錨固措施，浪費大量人工財力。目前設計與施工技術與裝配式建筑理念并不相符。

4? BIM及VR信息化技術

BIM（Building Information Modeling）就是建筑信息模型，VR（Virtual Reality）即虛擬現實技術。BIM技術通過三維建模，將建筑工程全壽命周期中產生的相關信息添加在該三維模型中，對設計、生產、施工、裝修、管理過程進行控制和管理，并根據項目在各階段的完成情況，不斷對已有數據庫進行更新，最終可建立完整的多維數據模型。BIM與VR結合可以完成了建筑信息模型的動態可視化。

5? BIM及VR信息化技術應用探索

（1）建筑與裝修一體化設計勢在必行，設計機電管線預留、洞口預留、預埋件埋設應有系統性方案。從設計源頭抓起，貫穿到構件制作和施工過程，減少二次開槽、開洞等作業。

（2）裝配式建筑不僅要求構件裝配化，同時還要求部品化，比如廚、衛整體工廠制作，防水等質量完全可以得到保證。陽臺、外墻實現預制化，只關注拼縫滲漏，也可使外墻防水質量得到較大改善。

（3）“一體板”的推廣使用。墻板與飾面一體化，樓梯間、走廊、外墻等部位墻體面磚或石材裝飾可以采用“一體板”解決方案，盡量減少濕作業。石材等飾面材料可在工廠加工，厚度可以控制在10mm以內，在墻體或保溫材料上薄貼，既節省石材材料又保證可靠的黏貼質量。飾面材料也可以是真石漆或涂料，工廠制作質量會大大提高。目前樓面做法大量的濕作業，可以研究預制裝配，面層采用面磚薄貼方法，施工盡可能采用干法施工。

（4）裝配式建筑在“三板”階段，除了少量的管線預埋、洞口留設，基本上是獨立的構件安裝，施工起來相對簡單，但是對于預制裝配剪力墻、柱、梁、外墻時就復雜的多。在設計階段BIM可以將原來平面的設計方式，轉化為三維的信息模型，設計師可以直觀的看到各個構件排布、構件的連接、管線的排布以及節點等細部構造。在這個階段更好的進行建筑、裝飾、結構、設備專業協調融合。各專業還可以從建筑標準化、系列化構件族庫和部品件庫中選擇相互匹配的構件和部品件等模塊來組建模型，優化設計，查出錯漏碰缺，有效的提高標準化程度、設計質量和工作效率。對于大型公共建筑，建筑空間豐富、結構復雜、機電系統排布縱橫交錯等情況下，BIM在設計階段會有更大優勢。

（5）通過BIM搭建信息化管理平臺，使設計機構、構件制作企業、施工企業技術各階段設計溝通更加高效。BIM可以提供尺寸、材質、做法、數量的信息，也可以演示構件、部品拆分與組裝過程。構件制作企業可以通過這些信息，直觀地分析構件的設計情況和要求，探討構件設計與制作的合理性，提出構件模數化、標準化方面的建議，真正做到少規格、多組合。可以將BIM設計信息直接導入工廠中央控制系統，并轉化成機械設備可讀取的生產數據信息。構件制作企業信息化管理系統可以結合物聯網技術實現生產排產、物料采購、模具加工、生產控制、構件質量、庫存和運輸等信息化管理，以達到設計、生產、施工管理信息共享。構件制作企業可以更精準的進行構件制造，施工企業可以在圖紙會審中發現設計缺陷，發現不利于施工情況，協調設計機構和構件制作企業提出解決方案。

（6）BIM 可以進行施工過程模擬，實現精細化管理。施工企業制定施工組織方案時，將項目計劃的施工進度、人員安排等信息輸入BIM 信息平臺，軟件可以根據這些錄入信息進行施工模擬，同時，BIM技術也可以實現不同施工組織方案仿真模擬，施工單位可以依據模擬結果選取最優施工組織方案。吊裝等施工過程也可以輸入模型，模擬吊裝過程，檢查塔吊位置和吊裝路線合理性。

（7）施工單位可將施工過程中產生的相關信息實時輸入到BIM信息平臺，全面監控工程現場情況。在現場施工時，BIM技術可以作為施工進度監督表并指導現場施工，可以通過軟件對現場實際施工進度與原計劃進度進行對比分析，及時安排人員調配和各類物資運輸堆放。通過BIM平臺，可以將施工構件需求信息準確快捷傳遞給構件制作企業，根據需求有序供給構件，避免現場過多堆放和供給斷流現象。

（8）EPC工程建造的信息化管理，可基于BIM的一體化信息管理平臺，可以實現對裝配式建筑設計、生產、裝配全過程的采購、成本、進度、合同、物料、質量和安全的信息化管理，最終實現項目資源全過程的有效配置。

6? 結語

裝配式建筑發展尚處于發展階段，即使“三板”也有很多問題有待探討解決。BIM與VR給裝配式建筑實施提供了有益的解決方案，有廣闊的前景。通過BIM搭建平臺可以實現設計、構件制作、施工有機融合，隨著信息技術在裝配式建筑中不斷應用，BIM優勢會不斷體現。