信息技术成就建筑之美

文｜本刊记者 陈昕

所谓“像造汽车一样造房子”，就是通过部件的拼装，节点的处理，从而形成共同作用的整体，满足结构性能的需要。装配式施工是采用工业化生产的方式，在工厂内完成构件或部品部件的生产，运输到施工现场后，进行现场安装的施工方式。建筑结构从构成材料进行分类，可以分为木结构、砌体结构、混凝土结构、钢结构以及混合结构，在这些结构形式中，除了砌体结构外，其他结构都适合采用装配式施工进行建造。

装配式施工的核心是“集成”，而建筑信息模型则是“集成”的重要手段，利用建筑信息模型串起设计、生产、施工、装修和管理全过程，可以服务于建筑设计、建筑、运维、拆除的全生命周期。

装配式施工在解决传统施工方式问题的同时，对施工管理和施工技术也提出了要求和挑战。采用装配式施工的住宅，其建设过程不同于传统方式，增加了深化设计、构件生产、物流运输阶段，施工阶段的主体结构施工由现场浇注转变为以装配式施工为主。

中建八局把建筑信息模型应用于装配式建筑构件外观、内部结构、生产效率、运输安全、施工便捷、设备预埋等多个环节。过去，采用传统的二维设计方法在深化设计阶段进行PC构件拆分时，由于装配式体系的差异以及工程规模的大小不同，会产生数量不等的各种形式的PC构件。每个PC构件预留的管线、孔洞、连接节点、吊装工艺等都会有所不同，外观一样的PC构件也要设置唯一的编码，标明其规格型号、安装楼层、安装部位等详细信息，因此一般的住宅项目会产生上百种型号的PC构件，设计及管理工作量很大。由于PC构件是整个建筑中不可缺少的一部分，PC构件的生产管理及物流运输对工程进度有着直接影响，构件按计划正常的生产、质量合格并运送到施工现场是保证工程进度的关键因素，需要进行有效的管理。在现场装配施工时，采用传统的二维图纸及文字方案进行构件吊装、构件节点连接等技术交底时，工人不容易理解吊装工艺及节点连接工艺，交底难度大，对施工安全、进度、质量有着很大的影响。从上述问题可以看出，装配式施工采用传统的管理方法和技术，工作量大，管理难度大，效率低，通过使用建筑信息模型可以很好的解决这些问题。可以解决建筑项目设计、构件生产、施工工期紧、质量要求高的难题。

直观地对构造外形及预留预埋进行设计，分析各种预留预埋位置的准确性。在中建八局没有应用建筑信息模型前，在工业化方面，工人使用的构件加工图都是二维图纸；现在，中建八局给工人做的构件加工图全是二维图纸+三维图纸，这样工人对于预埋件和钢筋的搭建可以看得非常直观。对于检查人员来说，也可以非常清楚地看到构件钢筋的搭配、预埋件。

在施工准备阶段，可以直接利用BIM模型，进行施工场地布置模拟，优化场地布局，提高构件的安装效率；通过进行施工方案模拟、提前发现吊装中可能发生的碰撞等问题，优化施工方案和施工计划。在施工过程中通过进行专项吊装方案模拟，优化吊装方案以及进行方案的可视化交底；通过对构件的生产与配送进行全过程管理，优化构件生产及运输计划，合理安排施工进度。还可以通过可视化技术交底，使工人充分理解设计及安装要求，提高构件安装、连接的正确性及精度；通过现场质量检查与BIM模型关联实现数据的对比，提高质量管理水平。

此外，构件到达现场后，利用建筑信息模型可以实现预置构件数字化的制造。中建八局工程研究院副院长苗冬梅具体介绍到：“中建八局四年前做预置装置时，往往会在工厂搭建一个住宅楼单元一户，并会在工厂里试搭一下。现在利用建筑信息模型对现场组织以及施工工序，在电脑上进行虚拟模拟，及时发现装配过程中的一些问题，从而进行施工工序的检查。”

中建八局在实际操作中发现构件节点的处理直接关系到建筑物的质量。对此，中建八局给与了高度重视，并成立了预制装配施工建筑培训基地，对构件生产、运输施工、现场浇装以及处理方面进行了培训。在这个培训基地里，中建八局对工业化方面的产业工人进行集中培训，并在培训中设置建筑信息模型的应用，从而让工人看得更加直观。

在钢筋节点碰撞检查方面，项目团队可以通过建筑信息模型，快速、准确的把构件的数量、型号以及混凝土量、钢筋量清楚、直观的计算出来。“可以说BIM是设计、施工、管理人员的第19般武艺，前18般武艺不能丢。BIM技术可以帮助我们解决一些困难问题，对于BIM我们不能急也不能等，要在实际应用中不断提高对它的认识，而且这种认识也在逐步的趋于理性。”苗冬梅总结到。

在现场装配时，需要严格按PC构件编号吊装到对应的建筑部位进行安装，但由于施工现场的复杂性，PC构件在吊装时，有时会发生该安装的构件放在了吊装设备工作半径范围外，或构件被堆放在了其它构件下面，需要进行二次搬运。有的塔吊司机不熟悉PC构件的安装过程，会发生吊装偏差或吊装位置错误。另外，在构件的节点连接方式上，也有特殊性，工人不理解图纸或工艺，也会造成连接错误或效率低等问题，增加质量管理难度。

建筑信息模型里包含丰富的信息，在PC构件模型中除了3D建筑模型的几何信息描述外，还包含了施工阶段的很多信息（如安装时间、安装位置、安装质量要求）以及建筑构件对象之间的逻辑关系等。这些对象是可识别且相互关联的，如果某个对象发生变化，与之关联的所有对象都会随之更新，以保持模型的完整性和正确性。可以利用BIM模型的直观性、可分析性、可出图性的特点，通过场地布置、方案模拟、构件管理、可视化技术交底、进度管理、构件质量管理等解决上述问题。

相对于传统方式，在装配式施工中应用BIM技术，可以更有效地管控项目进度，提高质量管理水平，降低项目成本。在进度方面，通过施工方案模拟，可以优化施工计划；通过构件管理，可以及时下达、跟踪构件状态，避免因构件生产运输等问题影响进度；通过施工进度管理，可以形象直观地发现实际进度与计划进度的偏差，及时进行计划及相关资源调整，保证进度在可控范围内。

在质量方面，通过吊装模拟，进行形象化的交底，保证吊装的精度；通过可视化的技术交底，保证构件的节点连接质量；通过构件质量管理，实现质量数据可追溯，提高了质量管理水平。

在成本方面，通过场地布置，避免了构件的二次运输；通过施工方案模拟，优化了资源配置，避免了窝工、怠工等现象的发生；通过吊装模拟及可视化的技术交底，提高了工作效率和安装质量，降低项目成本。