裝配式人才公寓設計施工一體化項目綜合應用研究*

馮婷婷（閩南理工學院，福建 泉州 362700）

裝配式建筑即“像搭積木、造汽車一樣建房子”，代表建筑業未來的發展方向，已成為當下我國建筑業備受關注的熱點。鋼結構以其優越的力學性能，能夠較好地研究標準化設計、工廠化生產、現場拼裝連接施工，結構更加安全，抗震性能優越，技術體系成熟，符合裝配式建筑的建造方式與特點，同時，也是國家能源戰略儲備的重要導向。相較于PC剪力墻結構體系，裝配式建筑能耗低、綠色環保、工程質量品質優越，技術體系成熟可靠，抗震性能優越[1]，裝配式鋼結構住宅是中國裝配式建筑的主導發展方向。

1 項目概況

裝配式人才公寓項目位于福建省，基地西側為中清路，北側為三清路，東側為潁州南路，南側為府前路。項目分為東西兩個地塊，總用地面積為110630m2（合約166畝），總建筑面積35.3萬m2，綠地率≥35%。示范面積26.6萬m2：住宅22.3萬m2；公建及配套4.3萬m2。該項目裝配式建筑為地上所有建筑，包括G-1#～G-21#住宅、S-1#～S-9#商業及附屬、1#～5#配電房、開閉所。

2 一體化技術應用總體方案

2.1 BIM應用方法

結合裝配式人才公寓建筑的特點，以關鍵技術、關鍵工藝、管理模式為突破點，全過程實施設計施工一體化技術，最終達到項目實施綠色環保、快速施工、保證工程質量以及降本增效的目的[2]。設計施工一體化應用方法主要如下。

（1）經過認真總結施工經驗，制定ALC板隔墻安裝施工方法，并通過對兩榀ALC墻板鋼框架在反復動力加載的模擬，研究ALC墻板與鋼框架之間擁有良好的連接性能。

（2）關鍵技術、關鍵工藝等技術措施的制定，通過必要的試驗、樣板先行等手段，研究例如連接件設計、ALC保溫裝飾一體板設計、接縫防水防火節點處理、單元安裝法施工技術、安全防護施工設計等，形成技術報告及知識產權成果。

（3）工程總承包管理模式的探索與應用：以BIM三維信息模型為基礎，建立工程總承包項目管理平臺，研究項目的可視化與信息化數字化管理模式。

2.2 技術路線

在實施中，利用設計施工一體化深化設計技術，研究鋼構件的設計制造安裝一體化。利用設計院的項目經驗，建立了大量的標準化模塊庫，為標準化戶型的建立奠定了基礎。和福州大學等高校建立長期科研合作關系，針對墻板、空調板進行了大量的試驗，對連接件的設計、墻板的構造設計和節能設計具有豐富的試驗數據。建立以裝配式建筑總承包管理模式為牽引，充分發揮技術策劃、設計、加工、安裝環節的高效率密切對接作用，形成成套裝配式鋼結構建筑集成技術與管理經驗。技術路線主要應用示范任務如下：

（1）形成裝配式高層鋼結構居住類建筑、裝配式鋼結構公共類建筑和裝配式低層住宅集成技術體系。

（2）形成裝配式鋼結構建筑集成技術清單、操作規程及產品說明書等。

（3）在外墻的材料密度方面具有較大突破，并兼顧外墻的耐久性、隔音、保溫、防火、抗滲等建筑功能。

（4）在信息化管理方面，建立系統的總承包運營管理創新中心；管線集成技術方面，通過管線分離施工技術的實踐與總結，形成適于我國居民習慣的集成衛浴等裝配化裝修。

（5）通過模數化與標準化的統一，使得協同設計真正能夠在BIM正向設計中實現，使得數字化生產成為可能。

（6）逐步完善三維激光掃描技術在裝配式鋼結構建筑建造過程中的應用，有效控制主體鋼結構的安裝精度，提高裝配精度。

3 基于BIM的設計施工一體化協同建造與場景化應用技術

由于鋼結構裝配式住宅建造在實踐應用中，缺乏并行化的集成深化設計、多專業協同，不能充分發揮鋼結構裝配式技術體系的優勢，出現了住宅舒適度低、適應性差、裝配化程度低等問題[3]。因此本文借助BIM技術的應用特點，系統性地探討提出適宜鋼結構住宅工業化、標準化、信息化及個性化發展的建造策略。首先，通過查閱圖籍資料、工程現場實地進行調研，分析闡述鋼結構住宅協同建造與場景化應用的必要性，并指出BIM信息模型在裝配式住宅中具有的技術優勢；其次，闡明了BIM與協同建造相關理論，以場景化應用為切入點，提出了基于BIM的住宅集成建造方法及應用流程，為鋼結構住宅集成化設計提供了“協同”建造的理論依據；最后，按照協同建造的總體流程，探討BIM平臺下的鋼結構住宅協同建造的要點，借助BIM模型參數化、模塊化、可視化優勢，從模塊化集成建造角度出發，對鋼結構住宅結構體系按類別有針對性地開展重點場景應用，主要包括施工場地布置模擬、重難點施工方案編制及可視化交底、管線綜合和智慧工地。下面將逐個分述各個重點場景的技術應用。

3.1 施工場地布置模擬

如圖1所示，施工平面布置模擬是對施工各階段的場地地形、既有建筑設施、周邊環境、施工區域、臨時道路、加工區域、材料堆場、臨水臨電、施工機械、安全文明施工設施等臨時設施進行模擬布置和優化，以實現施工平面的科學布置。

圖1 施工場布模型

3.2 重難點施工方案編制及可視化交底

在局部重點防水施工工藝、自承式無立桿樓板支撐體系等重難點專項施工方案編制過程中創建施工模型，并應用BIM可視化技術對管理、作業人員進行可視化的技術、安全交底[4]。圖2所示為預制板施工方案可視化交底，由圖2可清晰知曉主龍骨、次龍骨、木模板等構件的安裝位置，能夠使施工人員更加明確工藝手法。

圖2 重難點施工方案可視化交底

3.3 管線綜合

圖3所示為管線綜合模型，全專業模型創建、合模，碰撞檢查，依據優化原則深化管綜模型，為機電預留預埋作業、安裝作業提供指導。

圖3 管線綜合模型

3.4 智慧工地

智慧工地包括基于BIM技術的輕量化的管理平臺與數據云圖，綜合形成對項目的全方位數字化管控。資料管理、圖紙管理、變更單管理、模型管理、進度管理共同構成了輕量化的管理平臺，從平臺上直觀看到項目的進度情況，輔助現場進度管理[5]。數據云圖則集成了現場的項目情況、勞務管理、環境管理、視頻監控管理，為現場的平面管理提供了幫助。

通過電控公司及科技公司，建立裝配式建筑全產業鏈的部品部件高品質供應與基于BIM技術數字化EPC管理模式平臺，具備了裝配式鋼結構住宅項目的運維與管理的能力。

通過系統性的信息模型搭建、平面布置模擬、重難點施工方案可視化模擬等為施工方案、施工要素提供信息化、數字化、可視化支持，借助于BIM技術與智慧工地平臺，提高施工作業與管理的技術性、策劃性，進而達到降本增效的應用目標。

4 設計施工一體化管理體系與保障措施

福建建工針對裝配式鋼結構建筑的戰略發展，從2015年提上公司戰略發展的重要方向，2017年～2020年是關鍵發展階段[6]，該階段，福建建工在裝配式建筑的市場開拓、工程技術、人才培養等方面，將全面發展并趨于成熟，總體目標如下所述：

（1）針對別墅建筑、住宅建筑和公共建筑，開發福建建工特色的建筑結構體系，并形成相應的集成技術系統，形成穩固的設計團隊、技術管理團隊及項目管理團隊，建立與完善BIM協同設計與管理信息平臺，真正研究BIM技術的工程應用并得到成效，適當引入智能建筑因素，重在控制裝配式建筑的專業協同與建造過程中的整體精度控制研究，提升裝配式建筑的建造水平和工程質量。

（2）針對公司自行研發的裝配式復合節能外墻板和裝配式復合隔聲內墻板，建廠自行生產，生產工藝流程形成企業標準并提煉出企業產品定額，該墻板廠供公司承建的工程和其他公司承建的裝配式工程，隨著板廠的技術成熟和工程訂單的增加，可在其他省份建廠。

（3）形成裝配式建筑預制等部品部件的成熟技術標準，申報地方標準，鋼梁自支撐桁架施工模板的成熟產品，應用于裝配式建筑工程并對外銷售或租賃。

（4）培養若干梯隊的產業化工人，形成懂技術的專業化施工隊伍，為公司承建的裝配式建筑工程開展奠定良好的基礎，并為公司當地解決就業問題。

（5）積極利用公司的門窗公司、木業公司和電控公司的資源優勢，將裝配式建筑的其他部品部件的供應、技術集成、上下游供應等，建立健全福建建工裝配式建筑部品部件的上下游供應合作關系，并形成穩定的合作模式。

為更好便于課題管理，有利于課題的推進，成立由業主代表、項目經理、總監為代表的研究小組，一支工程經驗豐富、踏實肯干、銳意進取隊伍。另外，課題實行負責制，建立內部協調機制和人員管理制度。

5 結語

綜上所述，在本項目實現裝配式人才公寓設計及施工一體化的過程中，得出以下結論。

（1）對本項目中PC構件（PC剪力墻、PC陽臺板、PC樓梯、PC裝飾柱、PC空調板)進行結構深化設計，將其應用于生產實踐。

（2）總結本項目的PC構件的生產質量通病，提出相應的解決方案。

（3）將裝配式建筑設計施工一體化鋼結構生產線項目應用在產業基地的實施中，利用BIM深化設計技術，研究鋼構件的設計制造安裝一體化。利用裝配式人才公寓的項目經驗，結合裝配式鋼結構建筑特點，建立了大量的標準化模塊庫，為標準化戶型的建立奠定了基礎。

（4）對連接件的設計、墻板的構造設計和節能設計提供了豐富的試驗數據。

（5）在項目實施過程中健全EPC項目總承包管理機制，采用BIM協同設計與信息化精確管理方式，形成裝配式鋼結構建筑集成技術體系，推動國家及福建省裝配式建筑產業不斷發展和科技進步，提升建筑工業化科技水平和工程實踐。