装配式混凝土建筑设计阶段BIM技术的应用

王际雄 徐建男

摘 要：混凝土建筑是传统的建筑技术，它已经远远落后。相比于装配式建筑而言，它的缺点显而易见。而装配式建筑是指用预制的构件在工地装配而成的建筑。它建造速度快，受限制小，质量高。但随着社会的不断进步，产生了装配式混凝土建筑，装配式混凝土预测建筑实施的关键是装配深化设计；可以通过BIM的设计，采用的设计理念是从整体到构件，中建·深港新城项目深化设计就是其中的一个实例，该工程是一个公司实施总承包管理，包含前期规划设计，施工图设计，构件生产，施工，后期运营等全过程。BIM技术在其中起着很重要的作用。

关键词：装配式混凝土建筑；建筑设计；BIM技术应用

中图分类号：TU17 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）11-0277-02

1 某项目中存在的问题

装配式混凝土建筑也在公租房项目住宅结构产业化技术体系中存在，预制构件有很多不同的种类，包括叠合楼板、叠合阳台板、空调机搁板、楼梯梯段、夹心保温外墙板、内墙板、女儿墙板、PCF板、装饰板等不同种类。在建筑中存在着一些问题，这个时候BIM便有着很重要的地位。

建筑中因设计施工、构件加工对接不足造成的资源浪费的问题可以通过建立BIM技术解决问题，BIM技术将深化施工模型的设计，可以利用三维施工模拟、提取构件工程信息等手段解决建筑中深层问题。在这个建造过程中，工期能够得到合理的缩短，劳动力能够得到合理的利用，工程质量也能得到提高而且在能耗降低和成本控制方面也存在优势。

在中建、港深新城项目建筑中，BIM技术得到了充分发挥，他的主要优势建立在对族模型要求符合高度精度标准，将BIM技术应用与设计与施工过程中，让施工更加完美，更好的设计蓝图模型，提高其工程的质量。

中建深港新城项目在产业化施工方面遇到的问题有预制构件进行精细化管理比较困难，设计与施工对接难度比较大，专业化施工能力培养难度也比较大。

2 BIM技术

2.1 BIM技术的介绍

BIM一词在2002年有著名的BIM软件公司欧特克提出，此后这个概念便迅速在全球普及与发展，我国也不例外，将BIM技术应用于施工阶段，并向运维发展。BIM技术具有可视化、模拟性协调性等特点。BIM系统就是通过参数化概念运用面向对象技术，建立一个富含海量建筑数据信息的可视化模型，通过对该模型的应用加强对项目全生命周期中各阶段的管理，实现精细化管理。

2.2 用BIM技术解决中建深港新城存在的问题所使用的方案

2.2.1 建立参数化构件族

构件族的参数化建立是装配式混凝土结构工程主要的体现，通过BIM模型将构件加工图纸与构件模型信息双向连接。它与常规现浇混凝土工程的BIM模型存在差异。在创建混凝土浇筑板时，你会发现，混凝土板为实心板，但绑扎的钢筋占用了空间，就会多出一部分混凝土量，导致板的混凝土用量增加。对此采用参数化族的方式，可以精确混凝土的用量等。

2.2.2 构件模型的管理

信息化技术是产业建筑集成技术体系的重要环节，而管理全过程信息化，在其项目中更是发挥的淋漓尽致。采用BIM结合物联网技术便实现了这一目标。例如对施工人员吊装定位的指导，随时查询构件参数属性，做到随时查询信息。

（1）建立高精度模型，表现各阶段构件安装。

分离每一个步骤的模型并加以组合，实现用模型反映构件安装过程的不同阶段。

（2）通过施工过程模拟，论证施工方案。

当前住宅产业化缺乏基础数据，还没有有效的可指导施工的基础数据：比如机械设备的分配、场地物资的堆放承受能力等。该项目建造过程中，首先是出现了一次运输构件施工现场码放不开寻找指定安装构件的困难；二次搬运增加构件破损，耗费了大量人力及时间等问题。通过BIM4D预测施工进度，结合构件厂产能与场地条件控制，可控制构件到货量；通过BIM技术进行吊装测算，调整构件的码放顺序和位置；通过BIM模型，依据塔式起重机工作半径范围，统计构件型号，模拟验证构件码放位置的合理性和吊装顺序，合理布置构件码放区的放置顺序（高层构件在下，底层构件在上）。

（3）模拟构件及机械的空间关系制订施工方案。

通过引入构件参数与人及机械设备、施工材料的关系，可提前发现问题；通过BIM技术管理构件进场、堆放与搬运，分离每步骤模型并加以组合，用模型反映构件不同阶段的安装过程，模拟构件吊装时与工人的空间关系，制订吊装方案。

（4）构件可视化安装模拟。

目前工人对构件拼装顺序和三维空间坐标准确性操作尚存在难度，主要表现在：构件的钢筋与现浇部分的钢筋穿筋节点不清；安装垂直构件时，工人对垂直构件找平及找标高缺少数据支撑。

对构件拼装顺序和三维空间坐标准确性操作有难度的问题，在现场通过三维可视化模拟模板构件拼接，实现同类构件不同公差的安装方案。通过质检测量数据录入BIM模型，实现构件还原实际构件条件，用于指导选择安装方案，减少了返工率。

2.2.3 基于BIM技术的装配式混凝土结构三维技术交底

通常情况下劳务队伍对于产业化方面没有足够的了解，且没有很好的技术储备，就可以很好的利用BIM技术进行模拟施工的演示，通过三维的演示对接劳务的交底工作，并且产生知识库。

2.2.4 构建构件质量跟踪平台

结合物联网技术，质量跟踪平台在构件中设置RFID芯片。对构建不同周期的质量和运维情况进行实时跟踪

3 应用BIM的主要效果

3.1 产业化建造工期可控，效率提高

本工程的設计方案采用了众多大型项目都使用的BIM技术，建立标准构件库，通过数字信息模拟建筑物所具有的真实的信息使得设计单位、构件厂和施工企业协调运作，实现将生产工艺集中在流水线上。以安装构建为主的住宅产业目标减少了工程的资源浪费，人力也进行了缩减。机械化操作提高了生产效率，减少了成本的输出。

经过研究，在设计阶段之初完成对施工阶段劳动力的总体分析，采用BIM技术对CSI住宅产业化虚拟三维模拟建造的过程中引入劳动力、物资、和场地的概念，继而减少劳务选择风险以及施工进度明显滞后的问题，提高设计功能对施工过程的指导，这样一来，工期就大大缩短了。

3.2 实现设计、施工一体化建造

本工程在BIM的CIS设计的基础上表现出来的特点是精度高、覆盖设计、构件加工、现场施工等。这些关键的环节把以前住宅设计图纸不具体、现场施工指导效果差的问题解决了。通过强化设计来达到施工过程的有效性，搭建在BIM技术的基础上预制装配式设计施工一体化协调平台。这个平台根据设计阶段完成的施工图，搭建预制装配式BIM模型，包括构件模板图、预埋预留件图，模型等级定为LOD400等级标准，并进行拆分模拟。根据设计阶段的BIM成果，完成PC运输、施工过程中各种工况的相关深化设计计算；通过结构计算确定脱模、存放时的吊装和支撑位置。根据PC的BIM模型搭建及深化设计，生成完整的BIM信息模型，形成深化设计图纸，用于指导后期生产和施工。

3.3 培养专业队伍

当下，相关施工单位在装配式混凝土结构施工方面仍然有很多的不足之处，在现场施工时，结合工程的特点以及技术操作的难易程度来对不同的技术交底形式进行选择，例如：套筒灌浆技术、叠合板支撑技术、各种构件（外墙板、内墙板、叠合板、楼梯等）的吊装等相关环节的施工方案都可以利用BIM技术进行三维直观的展示，对于施工现场构件安装的过程以及施工现场的周边环境进行模拟。针对劳务队伍，要采用三维的技术交底方式，对工人安装过程一步步指导。将交底的内容直观的表现出来，大大提升了施工现场和分包项目的质量的控制以及有效性。

本工程采用三维技术交底的方式，完善一种产业化的施工标准，结合产业化的设计施工队伍，培养了相关专业化的人才，很大程度的提高了工程质量水平。

4 结束语

就当前的情况来看，装配式混凝土结构在住宅方面的应用逐渐的在我国越来越普遍，建筑行业对于资源的节省，以及利用新技术提升住宅品质，是我国建筑行业发展的一个大的方向。对于BIM技术的推广很好的帮助我国产业化的发展，同时也是住宅进行产业化的重要手段之一。

本工程利用BIM技术的是以构件族作为技术核心，确保设计和施工之间良好的协调，将和构件厂以及业主等几个相关方的沟通很好的强化；依据BIM的参数化以及可视化的优势将各种可能出现的情况模拟出来，确保可以达到快速的决策；确定一个和本项目特点相符合的BIM标准是对该项技术实施的一个关键点；相关的工程经验以及施工的设备等信息也一定要和BIM模型信息之间很好的结合才可以达到指揮施工的目的；该项技术可以很好的将承载知识和经验记录下来，对后续工作也提供很好的帮助。

收稿日期：2018-3-10