装配式建筑及其信息化技术应用的思考

赵香仕

摘    要：通过对装配式建筑在设计、制作、施工过程中存在问题的思考，提出了BIM和VR技术解决装配过程中存在问题的途径，供同类工程借鉴和参考。

关键词：装配式建筑;建筑信息模型（BIM）;虚拟现实技术（VR）;三板;EPC

1  引言

传统的建筑工程施工，工人需要在噪音和粉尘等重污染环境下作业，工作效率不高，还存在着严重的安全风险。近年来，我国人口红利优势的不断弱化和人们生活水平不断提高，愈来愈多的人都不愿意从事建筑施工，从年龄结构上看，40岁以下建筑工人已是很少。随着我国对环境治理要求提高，扬尘治理迫在眉睫，各级政府都把大气治理目光紧盯建筑工地。建筑施工不仅造成环境污染，还浪费大量的资源和能源。在这样的背景下，建筑业粗放型施工改革势在必行。预制装配式建筑具有绿色环保、高效节能、降低成本、提高使用性能等优点，装配式建筑便应运而生。

2  装配式建筑概述

装配式建筑是由主体结构、内外隔墙、水电管线集成、厨卫部品各系统全面装配而成，坚持标准化设计、工业化生产、装配化施工、一体化装修理念，其特点就是装配化作业和高度集成。欧美各国和日本均有较长的发展史。比如德国框架结构建筑主要采用预应力混凝土装配式结构体系，装配率达到80%，脚手架用量减少50%，节能可达到70%。德国的装配式住宅主要采取叠合板、混凝土、剪力墙结构体系，剪力墙板、梁、柱、楼板、内隔墙板、外挂板、阳台板等构件均采用装配式。

3  装配式建筑存在的主要问题

我国装配式建筑发展还处于起步阶段，北京、上海、江苏、辽宁等地均有试点装配式建筑，积累了很多经验。但是，装配化进展并不顺利，尤其主体结构竖向承重构件装配式建筑存在不少问题。比如竖向承重构件预制不够精准，吊装施工难度大，节点钢筋连接可靠性不足，诸多原因使主体结构装配式难以得到推广。江苏省作为国家建筑产业现代化试点省份，加快了装配式建筑步伐，在全省范围内实施“三板”装配化，预制构件使用率不得低于60%，同时提出装修一体化。“三板”即是预制楼板（叠合板）、预制内墙板、预制楼梯板。实际上，除了预制楼梯板以外，叠合板和预制内墙板也都不是新概念，若干年前均有过推广与使用，现阶段重新推广，技术上尚没有明显改善。

《装配式混凝土结构技术规程》规定：预制构件深化设计的深度应满足建筑、结构、机电设备等各专业以及构件制作、安装、运输等环节的综合要求。设计单位初次接触装配式，经验缺乏，设计质量难以保证。预制内墙板安装手段原始，上下端充填砂浆质量难以保证。构件制作企业只提供600宽板一种规格，墙体长度不合模数时施工现场裁切，也有的设计用构造柱替代。强弱电管线没有整体解决方案，只能在板上开槽埋设;预制楼梯板均没有预埋件，需要二次采取锚固措施，浪费大量人工财力。目前设计与施工技术与装配式建筑理念并不相符。

4  BIM及VR信息化技术

BIM（Building Information Modeling）就是建筑信息模型，VR（Virtual Reality）即虚拟现实技术。BIM技术通过三维建模，将建筑工程全寿命周期中产生的相关信息添加在该三维模型中，对设计、生产、施工、装修、管理过程进行控制和管理，并根据项目在各阶段的完成情况，不断对已有数据库进行更新，最终可建立完整的多维数据模型。BIM与VR结合可以完成了建筑信息模型的动态可视化。

5  BIM及VR信息化技术应用探索

（1）建筑与装修一体化设计势在必行，设计机电管线预留、洞口预留、预埋件埋设应有系统性方案。从设计源头抓起，贯穿到构件制作和施工过程，减少二次开槽、开洞等作业。

（2）装配式建筑不仅要求构件装配化，同时还要求部品化，比如厨、卫整体工厂制作，防水等质量完全可以得到保证。阳台、外墙实现预制化，只关注拼缝渗漏，也可使外墙防水质量得到较大改善。

（3）“一体板”的推广使用。墙板与饰面一体化，楼梯间、走廊、外墙等部位墙体面砖或石材装饰可以采用“一体板”解决方案，尽量减少湿作业。石材等饰面材料可在工厂加工，厚度可以控制在10mm以内，在墙体或保温材料上薄贴，既节省石材材料又保证可靠的黏贴质量。饰面材料也可以是真石漆或涂料，工厂制作质量会大大提高。目前楼面做法大量的湿作业，可以研究预制装配，面层采用面砖薄贴方法，施工尽可能采用干法施工。

（4）装配式建筑在“三板”阶段，除了少量的管线预埋、洞口留设，基本上是独立的构件安装，施工起来相对简单，但是对于预制装配剪力墙、柱、梁、外墙时就复杂的多。在设计阶段BIM可以将原来平面的设计方式，转化为三维的信息模型，设计师可以直观的看到各个构件排布、构件的连接、管线的排布以及节点等细部构造。在这个阶段更好的进行建筑、装饰、结构、设备专业协调融合。各专业还可以从建筑标准化、系列化构件族库和部品件库中选择相互匹配的构件和部品件等模块来组建模型，优化设计，查出错漏碰缺，有效的提高标准化程度、设计质量和工作效率。对于大型公共建筑，建筑空间丰富、结构复杂、机电系统排布纵横交错等情况下，BIM在设计阶段会有更大优势。

（5）通过BIM搭建信息化管理平台，使设计机构、构件制作企业、施工企业技术各阶段设计沟通更加高效。BIM可以提供尺寸、材质、做法、数量的信息，也可以演示构件、部品拆分与组装过程。构件制作企业可以通过这些信息，直观地分析构件的设计情况和要求，探讨构件设计与制作的合理性，提出构件模数化、标准化方面的建议，真正做到少规格、多组合。可以将BIM设计信息直接导入工厂中央控制系统，并转化成机械设备可读取的生产数据信息。构件制作企业信息化管理系统可以结合物联网技术实现生产排产、物料采购、模具加工、生产控制、构件质量、库存和运输等信息化管理，以达到设计、生产、施工管理信息共享。构件制作企业可以更精准的进行构件制造，施工企业可以在圖纸会审中发现设计缺陷，发现不利于施工情况，协调设计机构和构件制作企业提出解决方案。

（6）BIM 可以进行施工过程模拟，实现精细化管理。施工企业制定施工组织方案时，将项目计划的施工进度、人员安排等信息输入BIM 信息平台，软件可以根据这些录入信息进行施工模拟，同时，BIM技术也可以实现不同施工组织方案仿真模拟，施工单位可以依据模拟结果选取最优施工组织方案。吊装等施工过程也可以输入模型，模拟吊装过程，检查塔吊位置和吊装路线合理性。

（7）施工单位可将施工过程中产生的相关信息实时输入到BIM信息平台，全面监控工程现场情况。在现场施工时，BIM技术可以作为施工进度监督表并指导现场施工，可以通过软件对现场实际施工进度与原计划进度进行对比分析，及时安排人员调配和各类物资运输堆放。通过BIM平台，可以将施工构件需求信息准确快捷传递给构件制作企业，根据需求有序供给构件，避免现场过多堆放和供给断流现象。

（8）EPC工程建造的信息化管理，可基于BIM的一体化信息管理平台，可以实现对装配式建筑设计、生产、装配全过程的采购、成本、进度、合同、物料、质量和安全的信息化管理，最终实现项目资源全过程的有效配置。

6  结语

装配式建筑发展尚处于发展阶段，即使“三板”也有很多问题有待探讨解决。BIM与VR给装配式建筑实施提供了有益的解决方案，有广阔的前景。通过BIM搭建平台可以实现设计、构件制作、施工有机融合，随着信息技术在装配式建筑中不断应用，BIM优势会不断体现。