裝配式建筑施工進度問題及基于BIM的對策分析

張 萌 邱小秦 蘆新月

（河北農業大學理工學院 河北滄州 061000）

0 引言

裝配式建筑，亦稱工業化建筑、模塊化建筑，采用預制這一現代化施工方法，相比于以現澆工藝為主的傳統建筑，增加了具有模塊化設計和標準化接口的預制構件的生產、運輸和安裝環節[1]。裝配式建筑施工工期短、資源利用率高、符合綠色建筑的理念，但是項目參與方多、施工工序復雜，而BIM（Building Information Modeling）技術以其可視化、參數化、協同化、動態信息化等特點，能夠有效解決這一問題。

針對于裝配式建筑，預制構件管理及現場安裝環節中的施工問題均影響施工進度，研究裝配式建筑施工進度管理問題不能僅從進度計劃編制和進度計劃控制的流程出發，需綜合考慮預制構件及安裝技術等多種具體因素。而目前尚缺乏對影響裝配式建筑施工進度的因素及對應解決方案的系統性分析研究，本文通過對BIM技術裝配式建筑施工的文獻分析，系統地論述了裝配式建筑施工進度問題，旨在為我國裝配式建筑理論研究提供一個全新的思路。

1 裝配式建筑施工進度存在的問題

1.1 預制構件設計與生產

裝配式建筑采用裝配化的施工方式，預制構件模型由多參數進行控制，因此對其設計與生產的精確度有很高的要求，傳統的二維設計圖無法快速精確地更新一系列修改的參數，影響施工進度及安全性。另外，預制構件的拆分是設計的第一步也是關鍵的一步，傳統的設計方式無法充分地考慮構件的可生產性、可運輸性、可吊裝性及可安裝性[2]。例如，自動拆分出的預制墻板，需要滿足模臺和運輸車輛的形狀尺寸要求和施工現場起重裝置的重量要求。

1.2 預制構件供應與堆放

裝配式建筑，將部分現場工作轉移到工廠，生產具有標準化接口的預制構件，再運輸到施工現場，進行組裝澆筑，因此在生產和施工過程之間出現了新的脫鉤點：由于施工單位不易直接控制預制構件的供應進度，從而可能導致構件供應不及時或者供應過剩的現象。其次，由于施工現場環境復雜，難以及時確定預制構件的進場方式及最優堆放場地布置。例如，高層建筑項目，預制構件吊裝最理想的狀態是能夠備料一層[3]，但由于項目的預制構件由多家工廠供應，易出現供應進度不合理的現象，導致建筑標準層施工周期延長。

1.3 鋼筋碰撞和構件碰撞

在初步設計階段，圍護、主體等各個結構的設計分別由不同的設計人員完成，而且傳統的二維設計圖在傳遞項目參數時存在一定的誤差，因此導致在節點區域和構件搭接的復雜區域可能出現碰撞問題。包括實際的鋼筋硬碰撞，例如在型鋼混凝土梁柱節點處，鋼筋數量眾多，且因為型鋼的存在，造成縱向鋼筋與型鋼碰撞；也包括由于間距影響工作面的軟碰撞，例如套筒與外伸鋼筋位置不協調。這些問題通常在具體施工中才會被發現，嚴重影響了施工進度。

1.4 偏位鋼筋糾正

裝配式建筑現場安裝，目前多采用較為成熟的套筒技術。在實際情況中，疊合板就位及板鋼筋和管線鋪設完成之后，澆筑上層混凝土時會出現外伸鋼筋偏位的現象[3]，為確保下方構件的外伸鋼筋順利對準上方構件的灌漿套筒，需要對豎直方向偏位的板面預留外伸鋼筋進行復核和大面積糾正，用水泥砂漿填充鋼筋與現澆混凝土之間的縫隙，導致施工進度的延后。

2 基于BIM技術的對策分析

（1）充分發揮BIM技術可視化、參數化和協同化的優勢進行預制構件的初步自動拆分和深化設計細節控制，包括：三維建模、明確結構自動拆分標準并將其數據化、預制構件建立、節點標準化等[2]。再將預制構件模型作為基本元素，將滿足實際要求的幾何尺寸、材質等信息作為參數，利用族創建功能中的拉伸、旋轉等命令建立構件族模型[4]，以達到信息可視化表達和快速準確系統地修改變動參數的效果。

（2）目前，BIM-RFID集成技術對預制構件進行跟蹤管理應用較為廣泛，馮曉科[1]等已通過某小區建造項目的實例證明了該技術的適用性。利用RFID技術進行實際時間及進度的信息化采集：實時記錄預制構件的出廠、進場、吊裝等時間信息，及時反饋預制構件信息，以便盡快發現供應進度中存在的問題，并根據多方的實際情況進行調整。另外，應用BIM-RFID集成技術，對施工現場進行模擬，再綜合考慮堆場容量、構件運輸及起重裝置占用等實際要素，可以及時確定預制構件的進場方式及最優堆放場地布置。

（3）由于鋼筋碰撞等問題通常在具體施工中才會被發現，因此，能夠應用先進的技術信息及相關工具方法進行施工前的模擬分析，對有效控制施工進度起到了極為重要的作用。在項目深化設計階段引入BIM技術，應用Revit軟件和Navisworks軟件，建立虛擬模型，對預制結構進行預拼裝，加強對節點區域和構件搭接復雜區域的軟硬碰撞檢查，經“檢測→修改→檢測”的重復過程，不斷完善設計，直到碰撞檢測的結果為零[4]，起到了有效的施工預測作用。這一技術目前應用也較為廣泛，劉丹丹[4]等已在裝配整體式剪力墻結構建造項目中成功加以應用，解決了實際問題。

3 基于BIM技術的裝配式建筑的不足與發展方向

（1）預留鋼筋的偏位包括兩方面問題：①套筒與預留鋼筋位置不協調，水平方向偏位；②澆筑上層混凝土時外伸鋼筋豎直方向偏位。第一類問題可以通過優化預制構件廠的模具、進行施工前的碰撞模擬，在一定程度上提升定位精度；而施工現場目前多存在的是第二類鋼筋偏位現象，只能通過施工人員的經驗操作加以避免或糾正。

（2）由于我國的裝配式建筑預制構件生產尚未形成統一的標準，目前側重于將BIM技術或BIM-RFID等集成技術與管理信息系統相結合，并未實現預制構件的全自動化生產[5]，我們需借鑒國外自動化生產的經驗，結合我國裝配式建筑的發展現狀，研究出符合我國實際的預制構件自動化生產線。

（3）目前國內建筑工程的生產流程正因BIM技術的變革而進行提升與轉換，未來終端使用者會因為BIM技術的引入而更具多樣化，例如物業管理、軟件信息服務、技術培訓等行業，均可因此進入到工程產業鏈當中，但就目前情況而言，國內相關企業雖然在大力推動BIM技術的研究、應用和推廣，但在短期內仍因BIM技術標準不完善、專業技術人員缺乏等問題阻礙BIM技術全面、高效地推行。

4 結語

BIM技術能夠將設計數據直接轉換為加工參數，解決了傳統的二維設計圖難想象、易遺漏及效率低的問題[1]；BIM技術輔以RFID技術，不僅能夠實現對預制構件進行跟蹤管理以及對預制構件進行最優堆放場地布置的效果，還可以對構件安裝精度進行監測和控制[6]，真正地實現設計、采購、施工一體化，在施工進度、成本、質量管理方便都起到了有效的作用。

因此，基于裝配式建筑施工進度問題分析與對策研究，BIM技術能夠有效地推動裝配式建筑的發展，但未來需要進一步研究預制構件生產的標準化與自動化問題，需要進一步引導企業由BIM技術理論研究轉為實踐，真正地做到全面推行BIM技術應用，促進我國建筑行業的發展。