BIM技术在装配式墙体中的应用

盛伟健

(金陵科技学院 建筑工程学院，江苏 南京 211169)

1 引言

BIM，即建筑信息模型，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，通过数字信息技术仿真模拟建筑物的真实属性信息，进行建筑模型的建立，从而得到更加具象化的参考数据。在此基础上，进一步对数据信息进行集成化处理，形成有完整架构的数据库。相比之下，传统作业模式下的信息并不是完整的，其结构化程度也不高。利用完整的数据结构，可对诸多施工过程，比如墙体的装配，起到一定的指导作用。

BIM技术作为一种高效、先进的项目管理技术，在当前的建筑施工管理中已经逐步被推广应用，极大的提高了施工企业的施工精细化管理水平。

2 装配式墙体

2.1 装配式墙体的概念

装配式墙体是采用现浇式剪力墙的原理，利用镀锌轻钢龙骨作为支撑骨架，高强玻镁平板作为免拆面板，在玻镁平板内部浇注环保、阻燃轻质浆料后最终成型的墙体。

2.2 装配式墙体的优点

相较传统砌筑墙体来说，装配式墙体所需物料堆放场地小，施工噪音相对会小很多，有利于节约资源和环境保护。并且装配式墙体的施工只需对构件做出一些相关的处理之后即可进行组装，施工速度快，劳动强度低。进而可以促进建筑行业的节能型转变，在不断突破传统施工工艺的情况下既保证墙面的平整度，又提高墙体的整体性、隔音性和抗震强度，有效提高整体施工环境的整洁度，改善周边居民生活环境，符合发展趋势。通过工厂标准化、机械化、高精度的生产方式保障了墙体的质量以及建筑物的整体质量[1]。标准化装配方式的使用，有效降低了现场施工中的工作难度，减少施工工人的工作量。同时，有效改善冬天对于建筑施工的限制，一定程度上解决了建筑施工的技术性问题，减少墙体施工周期。

2.3 装配式墙体的不足

装配式墙体的应用也存在很多问题。例如，施工进度受构件厂商生产的速度、运输的方式等多方面因素的制约。施工过程中现场条件的变更也会打乱生产计划，间接对构件的生产产生不利影响；装配式建筑材料，无论是制作还是安装都具有很强的技术性和专业性，我国建筑产业化进程尚处于初级阶段，缺少一批懂工业化技术并熟悉装配式建筑的专业型人才。因此安装过程中容易出现“错、 漏、 碰、缺”等情况，安装精度要求较高时，短期内可能会出现能胜任的工人数量相对缺乏的情况。

3 BIM技术在装配式墙体中的具体应用

3.1 BIM技术在构件施工策划阶段的应用

策划阶段，考虑到由于在实际操作过程中，轻钢龙骨安装后需要根据规范对龙骨进行验收。如果骨架不符合要求，需要及时加以调整，这也势必会导致安装效率降低，影响施工进度。利用BIM技术进行预拼装，提前得知安装过程中可能会出现的问题，提前得出相关处理方案，以加快现实施工时的速度。

在保证速度的同时，还需要保证质量。材料的材质以及组装后的龙骨骨架强度，刚度是关系到墙体质量的关键因素。因此，利用BIM系统对墙体的承压及受力进行分析总结。如果出现承压不合理，导致墙体功能无法正常发挥的情况，可以由设计师对相关的参数进行修改，以对墙体质量提供一定的保障，使施工方案更加合理可行。

3.2 BIM技术在构件设计阶段的应用

设计阶段，利用BIM技术可以实现设计信息的开放并且建立共享预制构件的“族”库，实现装配式墙体的标准化设计。由于墙体轻钢龙骨系大批量机械生产，故其规格的标准化将会使得施工更加简便，快速，并能与各种龙骨配件灵活组成墙体轻钢龙骨骨架，质量轻，尺寸偏差小。利用标准化的“族”库，设计人员也可以节约设计和调整龙骨，板材类型，尺寸等的时间，更好地满足居住者多样化的需求。

对于剪力墙而言，由于剪力墙的竖向连接方式对墙体稳定性，安装效率等影响较大。所以采用标准化的施工方法，可以提高构件连接的可靠性以及墙体安装效率和连接的质量。连接设计是装配式剪力墙结构设计的重要环节。预制剪力墙构件之间的连接必须有效地将单个结构构件互相连成统一的整体，使整个建筑结构协调一致。为保证连接部位可以充分发挥其连接功能，平顺传递内力，连接设计必须要保证荷载作用下的连接部位自身的强度不能成为结构的薄弱环节。其次，连接部位还要求具有足够的刚度以及良好的恢复力特性。因此，合理的连接形式是预制装配式剪力墙结构得以良好应用的关键。利用BIM系统的数据库，针对于不同剪力墙的竖向连接方式，施工人员可从数据库中调取相关的信息，提前进行包括节点受力状况等的数据模拟，检测剪力墙结构的稳定性，传递受力的稳定合理性，从而保证剪力墙这一重要的结构构件的设计安装能够达到预定的标准，更好的实现剪力墙的功能与价值。

设计人员也可以利用BIM技术对安装配件诸如支撑卡、卡托、角托等进行精细化设计，减小在施工阶段容易出现的装配偏差问题。同时可以进行方案比较得出最合理的拼装方案，做到提前规划从而节省现场拼装的耗时。

由于设计过程中需要对预制墙体进行各种预留的设计，因此更加需要各专业的设计人员密切配合。利用BIM技术所构建的设计平台，各专业设计人员能够快速地传递各自专业的设计信息，对设计方案进行“同步”修改。

但即使使用同一族库，由于各设计师之间没有达到很好的沟通，经常会在随后不同专业的设计中出现施工图纸的交叉等问题。例如，暖通等在管道布置过程中，需要在施工的图纸上绘制施工线路，但是在实际的操作过程中管线的布置位置可能与房屋的整体架构发生冲突，而利用BIM的碰撞检测功能，便可提前将这些因素考虑在内，通过协调数据来进行相应的调整，从而大幅度减少这些冲突[2]。利用BIM技术的碰撞检测功能，也可以细致分析墙体装配过程中连接节点的可靠性，排除龙骨，板材与其他构件之间的装配冲突，从而避免由于设计粗糙而影响到龙骨板材的安装定位，减少由于设计误差带来的工期延误和材料资源的浪费。

BIM可对安装工程进行4D虚拟施工，检查总进度计划是否存在不合理之处模拟整体工程的施工进度，在工程的重难点部位及时期进行反复对比，以此合理编制和调整工程的进度计划。还可以通过3D打印的方式，直接将BIM模型打印出来，并可根据打印出的模型校验原有设计方案的合理性[6]。

3.3 BIM技术在现场施工阶段的应用

施工阶段，通过BIM对互联网技术的运用，能够在第一时间查询到墙体安装所用的龙骨型号，板材种类及机械设备等信息，并对比出施工现场所用的材料与机械设备是否一致，确保各项材料及设备能够合理使用。

在预制墙体构件，包括龙骨，面板等的生产过程中，先期生产的产品可能就要发往工地，怎样从工厂堆场上准确快速的把不同类型规格和数量的预制构件直接运送到项目施工现场，通过 BIM 可以实现这一目标。预制构件生产厂家可以从装配式BIM模型中直接调取墙体构件的几何尺寸、材料等参数信息[3]。而所有的设计数据及参数可以通过条形码的形式直接转换为加工参数，从而制定相应的生产计划，实现预制墙体构件设计信息与生产系统直接对接，提高装配式建筑预制构件生产的自动化程度和生产效率。

利用信息控制系统与各个部门进行联动，实现信息共享，从而在生产的同时，向施工单位传递生产进度信息。施工现场项目部通过 BIM平台把项目现场的待安装的预制构件需求传递给预制构件企业信息控制系统，工厂有关管理人员及时做好准备工作，了解自己的库存，实时反映到系统中，提前完成生产、堆放等作业，然后准时发货，完成直接送达项目现场的任务[4]。

再之后便是BIM在实地的装配操作中的应用。

安装竖向龙骨时，竖向龙骨间距根据石膏板宽度而定，一般在板中板边各设置一根，间距不大于600mm。竖向龙骨用拉铆钉与沿地、沿顶龙骨固定。

由于板材的宽度是按模数设定的，实际操作过程中，往往要保证龙骨间距符合纸面石膏板宽度的模数。而在BIM技术的精准控制设计下，可以减少龙骨间距与石膏板尺寸不是十分契合的情况的出现，提高施工效率和材料利用率，降低成本。

安装施工中间，应保证已装项目不受损坏，传统施工常常会对墙内电管线及设备位置产生一定的碰动。利用BIM技术提前进行管线布置优化，可以很大程度的为之后的板材安装提供便利，保证板材的施工基本不会影响到已经布置好的管线的功能的同时，提高板材安装效率，进而缩短工作时间。

对于刚性墙体而言，比如由于根据设计图样要求，在安装龙骨之前，应先将与龙骨的接触部位(梁、板、柱及楼地面)处理平整。利用BIM系统的整体控制的特点，可以精确规划，减少因为协调工作不到位造成的预处理粗糙或者在准备安装时出现还未处理等情况。再如，在安装C形龙骨时，由于要求调整尺寸，精确定位，垂直放置。同时，在每根竖向龙骨上，沿龙骨长度方向隔一定距离应设置有预留设置的H形切口方孔，以便在隔墙内穿线、穿管。而利用BIM系统的控制，不仅可以做到精确定位安装位置和切口位置，还能保证管线排布不会冲突，实现不同专业的统一协作。在预料会由于结构走动发生开裂的地方，还要求轻钢龙骨石膏板隔墙做成柔性墙体。而同样的，利用BIM技术，也可对柔性墙体的全部建设过程进行计划与控制。

特别地，对于曲面墙的施工而言，由于曲面墙的施工相对复杂程度会高出普通的平面墙。因此，在进行曲面墙龙骨安装时，应按设计弧度，将沿地、沿顶龙骨切割成缺口以方便安装连接。对于这一过程，BIM系统可

以通过数据模拟，得出最合理的曲面墙安装施工方式，保证墙体功能的同时，降低曲面墙的施工难度。

3.4 BIM技术在运行维护阶段的应用

运行维护阶段，通过应用学校技术建立有效的运行维护系统，可对墙体以及其附属各种功能的构件进行资料管理以及应急管理等。如在发生火灾危害的时候，消防人员可以通过学校信息管理系统中相关的信息，精确到某一块墙体的程度，从而对火灾发生的位置进行更加准确的定位，采取有效的措施进行灭火，减少火灾造成的损害。同时，运行管理人员在进行有关设备的维修和维护的过程中，可以从系统中调取预制构件和设备的信息，大大提高维修效率[3]。

4 结语

由于BIM技术是对建筑物物理实体与功能特性的数字化表达，集成了建筑项目全生命周期从建筑设计到运营维护的各种相关信息的工程数据模型，可以实现不同阶段、不同部门的数据传递和共享，因此在进行预制墙体安装时，可以更好地将各方面的因素综合考虑在内，实现最合理化的装配选择。随着BIM技术的不断完善，其在建筑工程领域的先进性、适用性和高效性受到了工程师、承包商业主的广泛关注和认可。近年来我国装配式建筑迅猛发展，装配构件需要各专业间高度协调配合，各个阶段有机衔接，严格管理。BIM技术为装配式建筑项目提供一个协调工作的平台，提高工作效率，减少设计错误，避免返工作业，降低工程成本，成为推动建筑工业化可持续发展的必然要求。