裝配式建筑智慧建造信息化管理研究

趙俊杰，李德衛，盧俊楠，汪勇超

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

科學技術的不斷進步助推建筑行業迅猛發展，城市建筑不斷刷新著新的高度，各種大型造型建設復雜的建筑正在成為一個個城市新地標。正是由于互聯網+、大數據等新技術被廣泛應用到建筑工程領域，使建筑行業告別了傳統的高能耗、高成本、管理粗放、產品單一的局面。BIM技術因其具有可視化、三維模型、模擬預演等優點被廣泛應用到現代建筑管理中。在裝配式建筑中引入BIM技術，提高了裝配式建筑的質量、降低資源能耗、節約了成本和工期[1-4]。

2 裝配式建筑

裝配式建筑施工方法就是按照建筑項目實際需求，在工廠內進行建筑構件預制生產，然后將預制件運輸至工地進行裝配搭建。如樓梯、預制梁柱和內外墻板等在工廠進行預制，然后工地現場組裝，減少了工地的澆筑作業環節。裝配式建筑類型主要有板材類、骨架板材類、砌塊類、盒式和升層升板建筑。裝配式建筑采用標準化設計，在保證工程質量同時，降低成本、縮短工期，實現了建筑施工的低碳高效和綠色環保。BIM技術作為一種建筑施工與管理的科技化方法，在裝配式建筑施工中應用BIM技術可以實現建筑的高質高效，確保項目構建精確、布局合理、信息暢通。

3 裝配式預制構件的分類

3.1 預制構件的分類

在進行裝配式建筑的施工過程中，采用工廠預制構件進行現場組裝，因此，做好預制件的入場與管理工作至關重要。施工現場要按照構件庫的設計原則，建設和管理好標準化構件庫，對工程項目不同類型的構件按照要求進行合理分類管理，發揮構件庫的使用價值。

①裝配式建筑的預制構件種類多，因此要對不同預制構件進行分類搭配。對相同類型構件進行合并，并選擇通用性能較好的構件，對于特殊形狀的構件進行另外分類。

②裝配式建筑預制構件的結構類型較多，因此，對不同結構體系的預制件之間不能相互混用，在構件庫內要按照不同結構類型對預制件進行種類劃分。

3.2 預制構件的分類方法

裝配式預制構件主要分為砌塊建筑、板材建筑、盒式建筑、骨架板材建筑、升板升層建筑。其砌塊建筑適用于3層～5層建筑；板材建筑由大型內外墻板、樓板、屋面板裝配而成；盒式建筑將所有房間分成承重盒子，再與墻板、樓板組成整體；骨架板材建筑由預制的骨架和板材組成；升板升層建筑多用于商場、倉庫、工廠等。

在裝配式預制構件的分類中，必須對預制構件的性能和功能進行全面了解，才能對預制構件進行進一步分類。預制件可以分為以下幾種基礎的功能用途，預制板、預制柱、預制基礎、預制梁、預制剪力墻以及預制門窗等。此外，根據預制構件的類型和外形尺寸分為六類：

一類，4m以內空心板、實心板；

二類，6m以內的樁、屋面板、工業樓板、進深梁、基礎梁、吊車梁；

三類，6m以上至14m的梁、板、柱、樁，各類屋架、桁架；

四類，天窗架、擋風架、側板；

五類，裝配式內、外墻板；

六類，隔墻板。

因此，施工現場預制構件庫的建設應考慮到不同的預制件結構體系，保證詳細具體的劃分構件，更好地提高和服務施工效率。

3.3 預制構件的選擇

裝配式預制構件應參考預制構件的顯著特點進行預制構件的選擇和分類。例如，預制梁的分類可以按照截面尺寸、截面形狀和跨度大小等進行劃分。按照截面形狀的不同，可以分為工字形、十字形、T形和矩形截面梁。在對預制梁的截面尺寸進行確定時，應遵循以下原則：梁截面尺寸選擇取決于梁的跨度，框架結構的主梁截面高度h可按1/12～1/18的跨度來確定，梁凈跨與截面高度之比不宜小于4；梁的截面寬度不宜小于200mm，梁截面的高寬比不宜大于4。預制梁的截面形狀選取應盡可能采用高腹板、窄翼緣的截面形式，同時腹板的壁厚可以取的小一些，因為腹板有屈曲后的強度可以利用。因此，提高預制梁的通用性，降低相關預制梁尺寸種類等，使裝配施工高效便捷。

預制構件庫可以為裝配式建筑結構施工高效化與標準化的實現提供科學保障，構件庫的標準化建立和科學化使用具有預制構件自動跟蹤和查詢功能，實現對工程進度和物料情況的實時監測，有效節約了施工成本，提高了工作效率。

4 預制構件的編碼與信息創建

裝配式預制構件分類與劃分，只是完成了構件庫當中的材料分類工作。基于BIM技術預制構件庫實現信息化管理，采用BIM技術搭建構建庫的信息化管理，實現構件從入庫、倉儲到出庫的信息化流程。每一個預制構件的二維碼為唯一識別碼，作為預制構件庫中分類、存放與出庫的唯一標識，可以查閱該預制構件的設備詳細數據和裝配施工的狀態信息。

4.1 預制構件的編碼

為了實現對預制構件的分類與統一管理，需要對所有預制構件進行編碼。預制構件的編碼需要遵循相關原則，預制庫管理人員可以通過計算機系統掃描預制構件編碼，實現對預制構件的操作管理。預制構件的編碼原則有以下幾個方面：

①預制構件的編碼具有唯一性，通過掃描預制構件編碼可以獲得其參數信息、存放位置、使用狀態等；

②構件編碼要簡明，采用統一規則對所有預制構件進行編碼；

③編碼工作要統一規范，通過統一規則對構件進行編碼，且保證每個構件的編碼、信息清楚完整；

④構件編碼實用性，方便管理人員便捷查找構件存放位置和信息。

4.2 預制構件信息創建

預制構件編碼的創建可以保證每一個構件具有獨特標識，構件庫管理人員以該編碼為載體，在計算機中對該構件的參數信息進行等級標注。根據國家信息系統的相關規范，對預制構件的參數信息建立要嚴格按照IFC標準。IFC標準指的是采用一套復雜的數據信息體系，實現對抽象或者描述困難的實物進行數字化的描述，該數據可以詳細精確表達構件的具體信息。因此，IFC標準可以實現對預制構件的分類和分層次描述，首先，對構件的材料構成和尺寸參數等進行描述，對其種類進行準確的區分；其次，對構件的可交互性進行描述，確定預制構件的使用場景和其他預制構件的安裝匹配參數，提高預制構件的安裝使用效率。

預制構件庫的建設采用IFC標準體系，能夠精確區分和描述預制構件的詳細信息，可以實現在BIM系統中的信息傳遞和互通，相關權限部門可以獲取預制構件的詳細信息，實現預制構件在不同環節之間的信息實時共享，為下一步預制構件的出庫、運輸、裝配等提供了便利性。

5 預制構件入庫與管理

預制構件入場后的第一環節就是驗收入庫，同時入庫驗收也是對預制構件的各參數的最后一次檢驗校核。在預制構件生產環節已經對預制構件進行了分類和編碼，但是生產環節的分類標準會有出入或者漏洞等，因此，需要在預制構件入庫前，按照工程的結構體系特性對預制構件進行檢查。預制構件的編碼信息一般在工廠生產環節完成，入庫之前，相關人員要對預制構件進行逐一檢查，判斷預制構件的編碼規范性和科學性。通過審核的預制構件進入入庫信息錄入環節，將預制構件的信息上傳至基于BIM的預制構件數據庫中，同時在標注好預制構件在構件庫的存放位置，便于進行后續盤庫或者出庫管理。

構件庫管理人員要及時對BIM環境下的預制構件庫進行信息維護和權限配置等，方便預制構件在使用過程中的信息流轉和實時數據跟蹤。只有科學合理地使用預制庫管理系統，才可以有效提高裝配施工管理的效率、降低不必要的工作量，發揮構件庫信息化管理的高效作用。

6 結語

基于BIM技術的裝配式建筑施工可以滿足當前社會快速發展對建筑施工的需求，其在保證建筑施工質量的基礎上，將傳統的需要現場澆筑與施工的部分進行工廠定制化生產，減少了施工現場的工程量和安全管理壓力。裝配式建筑采用BIM技術后，可以實現對裝配預制構件以及裝配全過程的數字化、信息化和動態化的管理和監測，使裝配式建筑施工更加精確高效，有效避免了建筑施工中物料浪費、工序返工、工期延誤等問題。基于BIM技術的裝配式建筑實現了建筑施工的高效、綠色、環保目標。