BIM技術在某裝配式住宅小區施工階段中的應用

劉蘭杰，李毅

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 工程概況

某高層住宅小區為裝配式建筑，由14棟樓組成，總建筑面積1.4 萬m2。該裝配式建筑單體預制率不低于50%，預制構件由預制圍護墻、預制樓梯、預制疊合板和預制剪力墻。該住宅項目為滿足不同的市場人群需求，設計有4 種戶型，因此裝配式構件型號和種類較多，單體重量分布較分散。該住宅項目設計為精裝修住宅，要求標準較高，配套工程包含各類布線系統、給排水和通風空調等，需要合理規劃各類工程的工序、定位、預埋和預留孔洞。該高層項目建筑比較集中、樓間距相對較小，所有建筑同時施工將對塔吊選型、構件入場、材料設備堆場等提出挑戰[1-2]。

2 準備工作

2.1 BIM技術應用目標和設備配置

按照項目的施工設計圖紙進行項目模型搭建，對模型進行合理拆分和優化，以便提高施工效率。基于BIM 技術的模型模擬演示功能，及時對工序碰撞進行方案調整，提高施工可行性，降低施工安全風險。通過BIM技術搭建的平臺，可以實現對整個項目的全過程精細化管理。按照BIM技術要求，BIM平臺主要硬件為圖形工作站1臺、移動圖形工作站2臺、移動終端4臺。

2.2 BIM技術實施方案、標準

項目成立了專門的BIM管理團隊，專門編制與本項目相關的BIM 建模標準及實施方案，明確該應用的目標和方法。按照裝配式設計圖紙進行各種構件模型以及裝配式構件族庫的創建。如疊合板模型搭建時，可以通過參數模型三維立體化展示出內部結構以及各參數，施工現場進行技術交底時可以通過動畫方式演示現澆部位的鋼筋搭接錨固施工方法以及各結構部件，用于指導現場吊裝安裝及項目施工。同時，還對機電安裝、給排水等專業進行建模指導[3-4]。

3 BlM技術應用

3.1 場地布置

BIM 技術可實現三維可視化施工現場布置。面對施工現場場地狹小，針對裝配式建筑的特點，可以采用BIM技術動態模擬構件的進場、運輸和存放等，并確定最合適的場地布置方案。

例如，根據場地布置模型動態模擬結果，可以先在每一棟樓前堆放滿足一層施工的各類構件。嚴格按照施工進度并參照構件的型號類別、存放要求等并按照比例進行進場、施工吊裝。在有限的施工場地內，提高場地利用率。

3.2 設計優化

3.2.1 裝配式構件優化拆分

裝配式構件初步拆分設計時，存在疊合板拆分過于瑣碎、單重較小，而其他單個構件自重大，使塔吊施工效率降低。基于BIM模型搭建的參數模型，通過對構件拆分過程不斷進行模擬演示，將拆分過于瑣碎、單重較小的疊合板進行合并，減少構件總數，重新拆分單重較大的構件，降低使用塔吊的型號，最終確定現場使用QTZl25型號的塔吊，提高了吊裝效率，降低施工建造成本。

例如，7號樓的某塊墻板自重4t，吊裝時必須采用更高起重量的塔吊才可以進行施工作業，但是該型號的墻板每層只有一塊，為了單塊墻板提高塔吊型號，降低機械設備使用效率，使施工成本增加。為此，可以按照相關規范將該塊墻板拆分成兩塊2t 重的墻板，現場使用QTzl25 型號塔吊即可滿足施工要求，提高了機械利用率，每月的每臺塔吊租賃費減少5 千元，現場施工工期5個月計算，至少節約施工成本10萬元。

3.2.2 精裝修點位優化

精裝修住宅產品應確保各種管線施工的預埋和安裝點位精度與現場匹配。預制構件種類多，構件加工出廠前應進行碰撞檢查，檢查預埋盒與桁架筋的位置是否存在沖突，同時對精裝修戶型進行水電、管線等點位進行復核，主要是檢查墻板的管線定位、預埋盒位置是夠與現澆結構的管線口、預埋口相匹配，避免后期重新打孔開槽增加施工成本。

3.3 施工方案優化

3.3.1 群塔設備優化

本項目的14 棟住宅單元同時施工需要14 臺塔吊同時運行，現場建筑高度集中且樓間距比較小，對塔吊入場及工作時應進行合理安排，避免運行出現沖突碰撞。需要合理計算塔吊的位置、高度、臂長，對塔吊的施工作業進行動態模擬，并確定最終施工方案，確保塔吊在自身運行參數及工作范圍內的施工順利和安全（見圖1）。

圖1 群塔作業模擬施工

3.3.2 懸挑腳手架優化

本住宅項目工程的腳手架采用傳統的型鋼懸挑腳手架，因此在建筑外墻上需要預留洞口進行腳手架施工。傳統的現澆墻體搭設腳手架時比較簡單，直接預埋木箱便可將洞口預留好，對預制外墻應該在墻體預制出廠之前預留好洞口，并在洞口處做好防堵措施，避免影響澆筑時鋼筋綁扎和混凝土澆筑，否則將會給建筑工程帶來質量和安全隱患。通過利用BIM 技術，可以實現三維立體化的懸挑腳手架的設計，通過對安裝過程的模擬，可以精準定位洞口位置，并能合理避讓鋼筋和澆筑施工，使施工方案更加合理可行。經監理單位對施工澆筑質量進行檢查得出質量全部合格。如圖2 所示為模擬安裝示意圖。

圖2 透視安裝模擬

3.3.3 模板支撐體系優化

裝配式構件的型號和種類比較多，裝配建筑時依然需要混凝土的澆筑。模板支護是混凝土澆筑的必不可少的環節，該建筑施工時在疊合板處部分配置模板，混凝土澆筑部分需要全部支模，比較繁瑣復雜，且容易出錯造成材料和人工浪費。基于BIM 技術可以實現對模板支護的三維模擬預演，通過對支模過程進行演示和深化設計，可以自動生產模板下料數據，相較人工測量計算進行模板搭配，極大地提高了施工效率，有效縮短施工工期。

3.4 BlM信息平臺應用

裝配式建筑建設中構件的管理至關重要，直接影響到建筑的施工質量。為了進一步提高構件的制作和安裝精確性，確保預制構件與現場安裝進度的匹配性，需要對預制構件進行全過程管控。首先是對構件按照規范進行歸類編碼，然后對每一個構件賦二維碼，在構件的生產、出廠、進場、倉儲和安裝的每一個環節進行掃碼跟蹤，這樣可以從后臺監視到構件的全構成，并且可以加強現場的倉儲和安裝施工，實現數據流的共享。預制構件在進場入庫及安裝時會掃碼登記，并與BIM平臺數據庫聯動更新，這樣基于BIM技術的三維模型和進度計劃可以更好地指導安裝施工、材料供應和構件計劃，確保構件的生產和安裝過程安全可靠。同時，現場構件安裝情況與BIM平臺模型相關聯，可以通過現場每日的構件安裝速度，結合構件的工程量清單和造價，直接計算出現場施工進度與工程建設產值，結合三維模型可以更直觀展示施工進度，有利于對施工過程的糾偏和精準管理。

4 結語

在裝配式建筑中引入BIM 技術可以提高施工管理效率。通過三維模型進行模擬施工不僅可以對施工過程進行碰撞檢查，并對施工方案進行優化，避免工序和構件碰撞帶來的材料浪費和成本支出，有效提高了施工質量和效率。同時也存在相應問題。

①缺乏專業復合型人才，管理小組不僅需要具備建筑知識及現場經驗，還需要熟練掌握軟件；

②建模標準不統一，缺少統一的模板族庫；

③對于安裝過程中的細節控制不到位，例如，預制構件墻板應低于澆筑高度20mm，以便調整安裝誤差，因此設計階段無法完全與安裝結果相一致。隨著裝配式施工經驗的豐富和BIM 技術的不斷開發，BIM技術在建筑行業的應用將會更加深入和拓展。