BIM技術在裝配式預制墻體施工策劃階段的應用研究

蘭夢茹 陳育瓊

(1.北京住總集團工程總承包二部，北京 100022)

(2.北京市勘察設計研究院有限公司，北京 100038)

1 工程概況

項目工程簡介：本工程為多層住宅小區(qū)，地下車庫2層，局部有夾層，住宅樓6、7、9層，配套商業(yè)、配電室等配套用房1～2層。

本工程地下部分為現澆混凝土剪力墻結構，地上首層及以上為裝配式剪力墻結構。預制部件為：標準層預制內墻、預制夾心外墻、預制樓板、預制樓梯、預制陽臺、預制空調板、預制外墻掛板。預制剪力墻分布如表1所示。

表1 預制剪力墻分布

施工重難點：

（1）工程體量大，臨時設施用地緊張。本項目為多層建筑小區(qū)，工期比較緊張，大部分樓需要陸續(xù)同時開工，平行施工，施工場地非常緊張。

（2）住宅樓裝配式產業(yè)化施工難度大。本工程住宅樓標準層預制內墻、預制夾心外墻、預制樓板、預制樓梯、預制陽臺、預制空調板、預制外墻掛板混凝土構件采用工業(yè)化裝配式結構，由于構件數量多、質量大，構件的深化、加工、運輸及吊裝等環(huán)節(jié)不確定因素較多，總體協(xié)調及部署難度較大。

2 預制墻體構件深化

2.1 模型拆分

本項目在施工階段策劃前期，通過運用BIM技術，采用三維建模軟件建立土建模型，并對預制構件進行模型拆分。在進行現場施工部署時，通過塔吊布置方案，對現場預制構件墻體的重量進行分析。

2.2 工程量統(tǒng)計

根據所拆分的預制構件模型，對預制剪力墻構件的混凝土工程量及單體預制率進行精確計算，并根據BIM三維模型對預制構件節(jié)點的搭接進行討論，最終確定出搭接方案。

將建立好的三維模型，導入到BIM 5D軟件中，根據劃分好的流水段，精確地提取出各個流水段的混凝土工程量，為工程人員下料統(tǒng)計，以及后期工程的決算提供準確的依據，同時也減少了每個流水段材料二次搬運或浪費。流水段梁下剪力墻混凝土工程量模型如圖1所示。

圖1 流水段梁下剪力墻混凝土工程量模型

2.3 鋼筋深化

（1）在預制構件深化時，對建筑節(jié)點構造部分的鋼筋進行深化，包括鋼筋形狀、長度、型號等詳細信息，及各構件的預埋件、吊點等模塊位置參數信息。

（2）在三維軟件中，通過直觀地查看三維模型，對施工轉換層的預制構件進行深化，在模型中精準地定位出轉換層插筋位置，并將確定后插筋位置的三維模型轉換成二維圖紙，有助于指導現場工人的施工。

（3）采用三維云翻樣軟件，建立預制構件鋼筋的三維模型，對預制構件的鋼筋、保護層、搭接長度等問題進行檢測，并導出鋼筋翻樣問題匯總單。針對發(fā)現的鋼筋問題，對Revit原始模型中的鋼筋幾何參數進行調整，直至滿足規(guī)范要求，達到機械可直接加工并生產的效果。

2.4 構件出圖

對預制剪力墻模型進行深化后，嘗試利用三維軟件進行BIM深化設計出圖，打通BIM預制構件深化設計流程，并指導現場人員施工。

3 預制墻體構件碼放

3.1 構件儲備

根據現場施工實際進度與施工產業(yè)化住宅經驗，預制構件廠目前無法做到預制構件“隨要隨到”的供貨效率，故在施工現場務必預留充足的構件堆放場地，保證有當前施工層級下一層預制構件的儲備。

預制構件的堆場主要考慮，施工流水段的劃分、塔吊覆蓋范圍、構件存放架體形式等方面因素[2]。下面以1#標準層為例，制定出墻體構件的堆放策劃方案。

通過BIM建模，可計算出1#樓標準層預制構件墻體的面積為115.28m2，則可計算出兩層預制墻體構件所需占地面積為230.56m2。

3.2 碼放措施

預制構件現場存放時，應按吊裝順序和型號分區(qū)配套堆放[3]。堆垛盡量布置在塔機工作35m范圍內，堆垛之間宜設寬度為1.2m的通道。

預制墻體的碼放措施選用構件生產廠家提供的槽鋼桁架，根據每個流水段預制構件安裝順序的先后順序，決定預制墻體的碼放位置，以提高吊裝、安裝的效率。碼放架尺寸務必考慮預制構件預留的鋼筋長度。

預制墻板采用垂直放置的方法，用槽鋼制作出滿足剛度要求的支架，墻板擱支點應設在墻板底部兩端處，現場堆放場地須平整、堅實。擱置點采用柔性材料，堆放好以后要采取臨時固定，場地做好臨時圍擋措施。因人為碰撞或塔吊機械碰撞傾倒，堆場內預制構件會形成多米諾骨牌式倒塌，故本堆場按吊裝順序交錯有序堆放，預制墻體之間留出一定間隔[4]。

4 預制墻體構件起吊

4.1 起吊工具

預制構件吊裝機械主要采用塔吊，型號要根據每個構件進行驗算，塔吊臂長及位置滿足卸車、構件安裝的需要，吊點須采用預制構件預埋專用吊釘的形式。

考慮到預制板吊裝受力問題，采用鋼扁擔作為起吊工具，這樣能保證吊點的垂直。鋼扁擔采用吊點可調的形式，使其通用性更強[5]。

鋼扁擔主梁采用工字鋼，鋼絲繩采用直徑為17.5mm（6×37鋼絲，繩芯1）的鋼絲。

具體材料需求量見表2～表7所示。

表2 吊裝扁擔

表3 鋼絲繩

表4 卡環(huán)

表5 吊鉤

表6 萬向吊環(huán)

表7 Pcf吊裝帶

4.2 塔吊選型及數量

4.2.1 塔吊型號

該塔吊型號為XGT7022-12S型塔式起重機，為平頭平臂變幅自頂升塔式起重機，自由高度下有效吊高60.2m（1+17，吊鉤高度），最大臂長70m時臂端額定載荷2.2t（2繩），工作臂長45m時，臂端額定吊載5.8t（2繩），完全滿足施工需要。

4.2.2 塔吊數量

依據本項目單個棟號的單個流水段預制墻體數量、預制板構件數量，塔吊按70吊次/天計算，可滿足半天（35吊次）完成單個流水段的吊裝工作。

4.3 構件起吊

吊裝時應確保各種吊具已可靠連接，保證構件能水平起吊，避免磕碰構件邊角和受力不均衡[6]。

構件起吊前應進行試吊，試吊正常后，開始進行吊裝。構件起吊平穩(wěn)后再勻速轉動吊臂，由吊裝人員用鉤子接住纜風繩后，將構件調整到安裝位置的上方，待構件穩(wěn)定后，緩緩降到安裝的位置[7]。

5 預制墻體構件安裝

5.1 墻體預留豎向鋼筋定位、調直措施

墻體預留豎向鋼筋定位、調直措施的選擇，直接影響預制構件安裝的速度與質量。首選使用定位鋼板，每塊預制墻體配套使用一塊定位鋼板，與預制墻體編號一致。定位鋼板預留圓孔，為減輕定位鋼板重量與振搗棒的插入。

5.2 預制墻體標高、水平位置、垂直度調整措施

標高調整使用預埋螺栓的方式，方便施工，精度更高。墻體安裝前使用水準儀進行抄平，保證墻體構件的標高準確。

水平位置、垂直度調整使用斜撐，事先策劃好斜撐兩端預埋件的位置。要考慮到相鄰縱橫墻的預埋位置的錯開，避免現場實際產生重疊。將預埋件位置圖紙發(fā)送至預制構件廠，進行溝通協(xié)調，在疊合板、預制墻體混凝土澆筑前預埋準確。

5.3 鋼筋灌漿套筒分倉

根據灌漿設備型號進行選擇。本工程灌漿設備只滿足灌漿2m左右，為保證套筒灌漿密實、飽滿，當墻體長度＞2m時，要進行座漿料分倉圖紙的深化設計。

5.4 現澆節(jié)點鋼筋綁扎

鋼筋接頭位置不錯開，100%處于同一斷面位置，使用人工掰彎豎向主筋后，將箍筋套入，可使箍筋正常綁扎或箍筋使用單支開口箍筋，搭接焊接，可使箍筋迅速完成綁扎施工。本工程擬采用單只開口箍筋綁扎方法，現階段正在征求設計單位的同意。

5.5 BIM可視化方案

可視化技術交底避免了復雜節(jié)點處施工工藝繁雜易出現施工質量不達標的發(fā)生，確保施工的質量。利用BIM技術可視化的特點，通過對剪力墻的吊裝工藝進行三維技術交底，規(guī)范了施工人員的作業(yè)標準，保證了施工質量，確保施工計劃的有序執(zhí)行，有效的指導現場施工。

利用BIM施工模擬，將實體模型與實際工程進度進行關聯，通過模擬建造過程從中發(fā)現施工進度安排不合理的地方，進行優(yōu)化，施工組織在保證質量與安全的前提下，縮短項目工期，優(yōu)化施工工人進場人數，為物資進場時間的合理安排提供依據[8]。

6 結語

本項目通過施工前期的策劃，體現了施工策劃在整個施工過程中所具有的重大意義。利用BIM技術的可視化、可出圖等特性有效地保障了策劃方案的可靠性和落地性，通過BIM技術直觀的進行構件拆分、圖紙優(yōu)化、鋼筋優(yōu)化、構件堆放部署以及三維可視化交底，為裝配式剪力墻的順利施工打下堅實基礎，并大幅提高裝配式建筑的剪力墻施工質量。