預制裝配式墻板應用BIM技術的安裝過程及質量保證措施

王東海

（甘肅新瑞城市建設有限公司）

1 引言

預制裝配式墻板是在工廠里預先制造的墻板，然后將其運輸到建筑工地進行裝配和安裝。由于其制造過程在控制良好的工廠環境中進行，因此能夠確保墻板的質量、精度和一致性。預制裝配式墻板的主要優點包括施工速度快、質量控制好、減少現場浪費和環境影響小，在多個應用領域都得到了廣泛的應用，特別適用于快速發展的城市和住宅小區。此外，預制墻板還廣泛用于商業建筑、辦公樓、酒店、學校、醫院和其他公共建筑，提供快速施工的優勢，還可以滿足特定的設計和性能要求，如防火、隔音和能效。

2 預制裝配式墻板的BIM建模過程

2.1 數據收集

在預制裝配式墻板的BIM 建模過程中，數據收集是聚焦于收集所有相關和必需的信息，確保后續的建模過程既準確又高效。材料信息，如材料種類，來源、成本、可持續性等關鍵屬性應進行詳細梳理。墻板的高度、寬度、厚度，以及其中可能存在的開口、插口等特殊設計，都需要詳細測量和記錄，使得預制墻板完美適應其預定的位置，避免現場的尺寸調整和修改。與此同時，墻板的承重能力、抗壓強度、抗拉強度等，都決定了其在建筑結構中的角色，以及如何與其他部分相互作用。數據收集的過程中，通常需要與供應商、制造商、工程師以及其他專業人員緊密合作，提供關于材料、制造工藝以及墻板性能的專業知識，確保所有收集到的數據是準確可靠的[1]。

2.2 建模工具和軟件選擇

在當今的建筑信息模型技術迅速發展的背景下，有眾多的BIM軟件可以為工程師、設計師和承包商提供支持，其中的選擇應基于項目需求、預算和團隊的技能。Autodesk Revit是BIM建模的行業標準，功能全面且可與其他Autodesk產品無縫整合為復雜的項目團隊協作提供了便利，支持從初步設計到施工文檔的所有階段，具有參數化功能，使得預制元件如墻板可以輕松調整并在整個模型中更新。Tekla Structures 是專注于預制和鋼結構建模的強大工具，適合需要進行精確制造和組裝的項目。其高度的詳細化和準確性使得制造商可以直接從模型中提取生產信息。而ArchiCAD也是受歡迎的選擇，尤其在建筑設計領域，提供了快速的建模工具和強大的可視化功能。考慮到模型與實際施工現場的數據交換和與其他系統的整合，Navisworks 項目審查工具在施工階段進行碰撞檢測和施工模擬變得尤為重要。

2.3 創建模型

從幾何的角度看，模型必須精確地反映墻板的尺寸、形狀和位置，精確建模墻板的主體，還要考慮到孔洞、缺口和其他細節，確保了后續的施工和生產過程中，所有的元件都能完美匹配。屬性定義是BIM 模型中不可或缺的部分，為模型提供了關于其材料、成本、生命周期以及其他關鍵信息的元數據。例如，預制墻板的混凝土類型、強度、熱傳導率以及任何與其相關的環境認證等信息都可以被嵌入到模型中。關系的定義確保模型中的每一個元件都是相互連接的，形成整體系統，例如，預制墻板之間的連接、與地基或其他建筑元件的關系都被明確定義，決定如何正確地安裝墻板，以及如何處理潛在的沖突或交叉，通過這種方法，BIM模型確保了預制墻板在整個建筑中的正確定位和性能。

2.4 模型檢驗及優化

預制裝配式墻板的BIM 建模過程中，模型的檢驗與優化是確保質量和準確性的關鍵環節。每一個建筑模型，無論其復雜度如何，都必須經過嚴格的檢查以保證其反映的信息與實際需求和現實條件相匹配。模型檢驗主要關注模型的完整性、精確性和準確性。在完整性方面，檢查的重點是確保模型中的所有必要部分都已包含，并且每一部分都被正確地表達，檢查模型中的數據是否準確地反映了真實的設計意圖和規范要求，對比模型與設計圖紙、材料規格和施工要求，確保一切都在正確的軌道上。模型的檢驗只是過程的一部分，一旦檢測到任何問題或不匹配，應進行優化模型，修改模型的某些部分以確保其更加準確，或者調整模型的結構以使其更加高效和可操作。

3 基于BIM 技術的預制裝配式墻板安裝過程

3.1 安裝前準備

BIM模型也為施工團隊提供了虛擬的環境用于進行施工模擬和碰撞檢測，模擬墻板的搬運、吊裝和定位過程，以識別并解決可能的障礙或沖突，預先了解施工流程，確保現場作業的順暢進行。與此同時，工具和設備的準備也至關重要。雖然BIM技術為施工過程提供了指導，但在實際操作中仍需要適當的工具和設備來支持。此外，為確保安裝過程的安全和效率，施工團隊需要熟悉BIM模型的使用、解讀模型中的數據，以及如何將這些數據應用于現場操作，不熟悉預制墻板安裝的施工人員需要進行專門的培訓，以掌握墻板的特性、安裝方法以及可能遇到的問題。

3.2 預制墻板布置和定位

在BIM 模型中，施工團隊可模擬墻板吊裝和搬運路徑，確保這些路徑是安全且有效的，當實際搬運和吊裝工作開始時，團隊已經有了清晰的方向和策略。一旦墻板到達了指定的位置，BIM 技術則幫助團隊進行精確地定位，如墻板本身的方向和角度、與其他預制部件或現場施工的元件之間的接口。BIM模型中的數據，如連接點、連接件類型和固定方法，都為團隊提供了寶貴的指導，確保了墻板的穩定、安全且持久地固定。

3.3 預制墻板的連接方法和步驟

預制墻板的連接通常包括數種方法，如螺栓連接、焊接或特殊的連接件，其中，螺栓連接適用于需要可拆卸連接的情況，通過在墻板的連接點鉆孔，然后使用螺栓、螺母和墊圈將墻板連接在一起，靈活性較強，可以在需要時進行調整和更換；焊接是將兩個墻板通過熔化金屬材料并使其凝固來實現連接，效果更堅固，適用于需要更高強度和耐久性的情況，然而可能會限制構件的拆卸和移動；預制墻板的連接有許多專門設計的連接件可供選擇，例如榫卯連接、插銷連接、卡扣連接等。BIM 模型為施工團隊提供了清晰的視圖和指導，顯示每個連接點的位置、所需的連接件類型及其規格，簡化施工流程。除了連接細節，BIM模型還為團隊提供了連接的順序和方法。例如，某些墻板可能需要先進行某個角度的連接，然后再進行其他連接，以確保整體結構的穩定性。模型中的這些信息使得施工團隊可以避免現場的試錯，提高了施工的效率和安全性。此外，由于BIM技術能夠提供實時的反饋和更新，施工團隊可以在連接過程中隨時與設計團隊溝通。如果現場出現了任何不符合模型的情況，或者團隊遇到了意外的挑戰，都可以快速地在模型中找到解決方案，確保項目的連續性。

4 質量保證措施

4.1 設計階段的質量控制

基于BIM技術的預制裝配墻板安裝在設計階段的質量控制關乎整個建筑項目的成功。BIM技術支持多方參與者共同查看和修改模型，這種協同工作方式有助于及時發現并解決設計中的潛在問題。此外，BIM還支持對設計方案的模擬和分析，如能效分析、日照分析等，在BIM模型中添加建筑的能源相關屬性，如材料熱性能、保溫層、窗戶類型等模擬建筑的能效表現，有助于設計團隊了解墻板設計對整體能效的影響，并優化設計以減少能源消耗；BIM軟件可以模擬建筑的日照情況，預測不同時間段和季節內陽光的照射情況。對于預制墻板的設計，日照分析可以幫助確定墻板的擺放位置、窗戶和開口的大小、遮陽設施等，以最大程度地提供舒適的室內環境。幫助設計團隊評估其決策，并確保預制墻板的性能和可持續性。同時，通過BIM模型，設計團隊可以更好地與客戶和其他干系人溝通，確保其需求和期望得到滿足。

4.2 制造過程的質量管理

制造階段是確保墻板滿足預期質量和性能的關鍵階段，隨著生產的進行，BIM模型可以與制造工廠的自動化系統集成，許多制造過程，如切割、裝配和檢測，都可以通過自動化技術完成，BIM也支持與供應鏈管理工具的集成，確保所需材料的質量、時效性和成本效益，使得預制墻板的每個組件，無論是混凝土、鋼筋還是絕緣材料，都可以在最適當的時候、以最優的質量和成本得到采購和使用。此外，還可以應用BIM 技術詳細記錄制造過程的每一個環節，為項目團隊、業主和維護人員提供完整的、可追溯的記錄，有助于后期的維護、審計和質量保證。

4.3 運營與維護的質量保證

在建筑工程完工后，運營與維護階段的開始意味著長期確保建筑功能、安全和舒適性的重要時期的到來。在此階段，基于BIM 技術的預制裝配墻板安裝的質量保證發揮著不可或缺的作用。利用BIM模型，建筑的運營者可以輕松地訪問與預制墻板相關的所有維護記錄和推薦的維護周期，使得維護計劃的制定變得更為簡單和精確，確保了建筑的持久性和可靠性。此外，BIM 技術還支持與建筑自動化系統和傳感器網絡的集成，建筑運營者得以實時監控預制墻板的狀態和性能。例如，如果墻板中的絕緣材料出現問題或者存在裂縫，相應的傳感器可以及時報警，提高建筑的運營效率和安全性[2]。

5 結語

通過數字化的模型輕松地進行施工規劃、資源分配和進度管理，為現場工作人員提供了清晰、詳細的指導，確保墻板的正確和安全安裝。當談到質量保證時，BIM 技術在預制墻板的生命周期中發揮了不可或缺的作用。從設計階段到制造、安裝、運營以及維護，BIM為所有相關人員提供實時、準確的數據和信息，加強團隊間的協作和溝通，在每個階段都能作出基于數據的決策，實現項目的高質量目標。此外，預制墻板和BIM 的結合也為建筑行業帶來了可持續性的新機會。通過優化材料的使用、減少現場浪費以及提高建筑的能效和性能構建更為綠色、可持續的建筑環境，降低建筑的整體碳足跡，滿足現代社會對綠色建筑和可持續發展的日益增長的需求。