BIM技術在裝配式建筑項目管理中的應用

劉洋 LIU Yang

（北京城奧置業有限公司，北京 100029）

1 BIM技術與裝配式建筑

1.1 BIM技術

建筑信息模型（Building Information Modeling）簡稱BIM，是一種新技術，具有協調性、可視化、優化性、模擬性、可出圖性等特點[1]。BIM技術在國內外建筑界和學術界受到越來越多的關注，被認為是建筑業的革命性技術[2]。其廣泛應用于項目規劃、設計、施工、運維階段，涵蓋方案校核、深化設計、施工方案模擬、構件加工、成本管理以及物業管理等，是數字化技術在建筑行業的重要體現。基于BIM的項目管理采用了數據驅動的模式取代以往經驗管理的模式，為項目降本增效提供強大依據。

1.2 裝配式建筑

裝配式建筑具有綠色環保、施工成本低、施工進度快、施工安全隱患少等特點，同時也具有施工數據管理復雜的特征。政策端對于裝配式建筑的支持力度也在不斷增強，同時也相繼出臺了相應指導理念。2017年住建部《“十三五”裝配式建筑行動方案》提出“到2020年，全國裝配式建筑占新建建筑的比例達到15%以上，其中重點推進地區達到20%以上，積極推進地區達到15%以上，鼓勵推進地區達10%以上”[3]。裝配式項目一般分為木結構裝配式、鋼結構裝配式和混凝土裝配式結構等，本文針對的是預制裝配整體式混凝土項目。預制裝配整體式建筑對設計水平、構件加工精度、物流管理水平、現場吊裝與安裝管理等有著極高的要求。

1.3 BIM技術與裝配式建筑

BIM技術的深化設計前置化、構件運輸數字化、現場施工可視化等特點均與裝配式項目契合。通過提前將機電各專業模型進行深化設計，以保證結構預留洞的精準；將不同構件進行編碼，便于構件運輸與現場安裝；對結構構件模型進行動畫模擬，通過BIM+VR方式對現場工人進行技術交底，保證直觀和準確。

2 BIM技術在裝配式建筑中的應用點

本文以一住宅項目為例，項目共計地上住宅13棟、1棟配套樓及地下車庫配套公共服務設施。建筑用地面積38613.284m2，總建筑面積169071.705m2，其中地上建筑面積108117.195m2，其中有12棟高層建筑（27層4棟，18層8棟），1棟多層（13層）。采用的結構體系為裝配整體式剪力墻結構，裝配率不低于60%，主體結構預制構件應用比例不低35%，水平構件應用比例不低于80%，外圍護墻非砌筑非現澆比例不低于60%，內隔墻非砌筑比例不低于60%，實施裝配式建筑的單體全裝修比例100%。

2.1 模塊化設計

2.1.1 設計流程

項目采用基于BIM的正向設計，不同專業在Revit中心模型上進行各自專業模型建立，機電各專業區別于原有的二維設計方式，在施工圖設計模型中已進行了基礎的避讓工作，避免了現場后期一次結構開洞所產生的費用以及結構加固問題，對項目成本控制以及現場質量、進度控制均起到了大幅提升。

深化設計階段，裝配式設計單位對結構板塊進行拆分與編碼（如圖1），通過模型重心線合理設置吊鉤，保證吊裝過程的穩定性。校核機電專業與精裝專業點位，對預埋與一次結構內的線盒、線管以及部分設備進行點位復核，針對其中涉及到與鋼筋交叉的部位進行結構驗算，在結構安全的基礎上對精裝設計模型與機電設計模型進行調改。

圖1 預制構件拆分圖

最后利用深化設計模型，導出各專業圖紙指導現場施工，尤其是一次結構預留洞圖。相比于傳統的二維圖紙深化設計，基于BIM的正向設計可以減少因為圖紙深化不到位以及深化不及時導致的二次開洞，降低對預制構件的破壞，避免二次返工。

2.1.2 深化設計實例

區別于其他項目基于BIM的深化設計，本項目對預埋與疊合板現澆層內的電氣線管進行了排布（如圖2）。住宅項目對于室內凈高控制有著極高的要求，本項目樓板采用裝配式疊合板的結構形式。故控制好結構完成面高度，成為控制室內精裝凈高的重要基礎，項目采用6+7的疊合板形式，即60mm的預制混凝土樓板上現澆70mm的混凝土層。戶內強電與弱電線管均需要在70mm的現澆層內排布，除入戶強電線管為40mm外，其余直徑均為20mm，此外線管上層仍需布置φ8的上部鋼筋筋。如不對線管進行合理排布，則會出現多處3層線管交界處導致樓板澆筑高于設計要求，對結構上部的地暖管布置和精裝面層布置帶來難度。

圖2 電氣線管排布圖

針對以上現象，我們對線管走向進行優化，將線管穿插于桁架筋之中，并對3層的線管進行優化，優化至1至2層，以滿足設計要求。對仍不滿足凈高的部位，在保證功能的基礎上，優化配電箱位置，使其滿足設計標高。最后將模型導出平面圖，加強對現場工人的施工方案交底，嚴格按照圖紙所繪制線管路由進行施工，保證交付效果。

2.2 構件編碼體系

編碼是對某一項事物統一觀點、統一認識和信息交換的一種技術手段，最大限度地減少對信息命名、描述不一造成的誤解與損失，信息編碼直接關系到信息處理、傳遞和檢索的自動化效率與水平[4]。編碼的設計原則，又以在設計原理的基礎上，以構件編碼的唯一性、通用性、可操作性、可擴展性、可與計算機系統相連接性等為設計原則[5]。結合項目特點以及編碼設計原理與原則，本項目裝配式構件編碼規則如圖3。

圖3 構件編碼規則

編碼通過不同構件的樓棟、構件名稱、序號共5層代碼編號對構件進行編碼。首層代碼采用阿拉伯數字0-99和“#”來表示樓棟號，數字不足位由0來補足，如01#-14#；第二層代碼為構件類型，分為YZQ（預制墻）、YZB（預制板）等；第三層代碼為構件需要，由阿拉伯數字0-99組成，不足位用0補齊；第四層為是否為頂層構件說明，W為頂層標志、N為標準層標志；第5層為是否為鏡像戶型構件說明，F為鏡像戶型，I為非鏡像戶型。現場通過在構件上張貼二維碼的方式，確保裝車、卸貨與驗收等環節構件的一致性，后期通過構件臺賬與二維碼進行質量追蹤（如圖4）。

圖4 構件二維碼

在深化設計Revit模型中，通過ifc插件將模型編碼與相應構件關聯起來（如圖5、圖6），構件屬性不僅可在屬性瀏覽器中查詢，通過導出“門窗表”的方式，導出構件表，方便廠家統計以及生產、成本核對以及算量。

圖5 revit編碼插件

圖6 構件編碼

2.3 塔吊規劃

裝配式施工過程中，對相比以往現澆混凝土結構施工，其對塔吊的使用規劃是否合理，提出了極高的要求，本文將從塔吊最大載重量選型與塔吊吊次驗算上對吊裝方案進行說明。

2.3.1塔吊吊重分析

2.3.1 .1塔吊選型

表1 塔吊選型

2.3.1 .2預制構件最大重量

表2 預制構件最大重量

2.3.2 塔吊吊次計算

根據本工程工期計劃及塔吊初步選型，選取地下區域施工和地上裝配式住宅樓施工兩個階段進行吊次驗算。本工程水平構件（預制疊合板、預制樓梯）、垂直構件（預制外墻板、預制內墻板）一個預制構件按照一個吊次考慮，鋼筋一個吊次取2t；盤扣、鋼管、方鋼管一個吊次取2t；木方一個吊次取2m3；木模板一個吊次取120m2；結合工程量統計出垂直運輸所需要的吊次。

2.3.2 .1塔吊吊次能力分析

①構件分類說明。對所有構件進行如下分類：

表3 所有構件分類

②對塔吊吊次能力進行分析：根據塔吊起重性能，其起重速度為0m/min～69m/min。每吊裝一次所需時間按構件類別進行如下分析：

一類一吊次所需時間分配：

表4 一類一吊次所需時間分配

二類一吊次所需時間分配：

表5 二類一吊次所需時間分配

2.3.2 .2塔吊吊次核算

地上裝配式住宅樓施工塔吊吊次核算以一棟樓的一層標準層進行核算。

①施工吊次統計。

表6 施工吊次統計

②施工塔吊臺班分析。

表7 施工塔吊臺班分析

通過上述塔吊驗算，可得所選塔吊吊裝重量選型與吊次安排基本合理，可滿足施工工期的要求。

3 小結

BIM技術在項目管理中的應用，對于裝配式項目的推廣有著不可忽視的作用。本文依托實際項目案例，結合BIM技術的特點和裝配式建筑項目管理中遇到的重難點，著重通過模塊化設計、構件編碼體系以及施工現場吊裝三個應用點的分析與計算，為同類型項目的BIM應用提供了可參考的思路及應用方案。