装配式建筑施工进度问题及基于BIM的对策分析

张 萌 邱小秦 芦新月

（河北农业大学理工学院 河北沧州 061000）

0 引言

装配式建筑，亦称工业化建筑、模块化建筑，采用预制这一现代化施工方法，相比于以现浇工艺为主的传统建筑，增加了具有模块化设计和标准化接口的预制构件的生产、运输和安装环节[1]。装配式建筑施工工期短、资源利用率高、符合绿色建筑的理念，但是项目参与方多、施工工序复杂，而BIM（Building Information Modeling）技术以其可视化、参数化、协同化、动态信息化等特点，能够有效解决这一问题。

针对于装配式建筑，预制构件管理及现场安装环节中的施工问题均影响施工进度，研究装配式建筑施工进度管理问题不能仅从进度计划编制和进度计划控制的流程出发，需综合考虑预制构件及安装技术等多种具体因素。而目前尚缺乏对影响装配式建筑施工进度的因素及对应解决方案的系统性分析研究，本文通过对BIM技术装配式建筑施工的文献分析，系统地论述了装配式建筑施工进度问题，旨在为我国装配式建筑理论研究提供一个全新的思路。

1 装配式建筑施工进度存在的问题

1.1 预制构件设计与生产

装配式建筑采用装配化的施工方式，预制构件模型由多参数进行控制，因此对其设计与生产的精确度有很高的要求，传统的二维设计图无法快速精确地更新一系列修改的参数，影响施工进度及安全性。另外，预制构件的拆分是设计的第一步也是关键的一步，传统的设计方式无法充分地考虑构件的可生产性、可运输性、可吊装性及可安装性[2]。例如，自动拆分出的预制墙板，需要满足模台和运输车辆的形状尺寸要求和施工现场起重装置的重量要求。

1.2 预制构件供应与堆放

装配式建筑，将部分现场工作转移到工厂，生产具有标准化接口的预制构件，再运输到施工现场，进行组装浇筑，因此在生产和施工过程之间出现了新的脱钩点：由于施工单位不易直接控制预制构件的供应进度，从而可能导致构件供应不及时或者供应过剩的现象。其次，由于施工现场环境复杂，难以及时确定预制构件的进场方式及最优堆放场地布置。例如，高层建筑项目，预制构件吊装最理想的状态是能够备料一层[3]，但由于项目的预制构件由多家工厂供应，易出现供应进度不合理的现象，导致建筑标准层施工周期延长。

1.3 钢筋碰撞和构件碰撞

在初步设计阶段，围护、主体等各个结构的设计分别由不同的设计人员完成，而且传统的二维设计图在传递项目参数时存在一定的误差，因此导致在节点区域和构件搭接的复杂区域可能出现碰撞问题。包括实际的钢筋硬碰撞，例如在型钢混凝土梁柱节点处，钢筋数量众多，且因为型钢的存在，造成纵向钢筋与型钢碰撞；也包括由于间距影响工作面的软碰撞，例如套筒与外伸钢筋位置不协调。这些问题通常在具体施工中才会被发现，严重影响了施工进度。

1.4 偏位钢筋纠正

装配式建筑现场安装，目前多采用较为成熟的套筒技术。在实际情况中，叠合板就位及板钢筋和管线铺设完成之后，浇筑上层混凝土时会出现外伸钢筋偏位的现象[3]，为确保下方构件的外伸钢筋顺利对准上方构件的灌浆套筒，需要对竖直方向偏位的板面预留外伸钢筋进行复核和大面积纠正，用水泥砂浆填充钢筋与现浇混凝土之间的缝隙，导致施工进度的延后。

2 基于BIM技术的对策分析

（1）充分发挥BIM技术可视化、参数化和协同化的优势进行预制构件的初步自动拆分和深化设计细节控制，包括：三维建模、明确结构自动拆分标准并将其数据化、预制构件建立、节点标准化等[2]。再将预制构件模型作为基本元素，将满足实际要求的几何尺寸、材质等信息作为参数，利用族创建功能中的拉伸、旋转等命令建立构件族模型[4]，以达到信息可视化表达和快速准确系统地修改变动参数的效果。

（2）目前，BIM-RFID集成技术对预制构件进行跟踪管理应用较为广泛，冯晓科[1]等已通过某小区建造项目的实例证明了该技术的适用性。利用RFID技术进行实际时间及进度的信息化采集：实时记录预制构件的出厂、进场、吊装等时间信息，及时反馈预制构件信息，以便尽快发现供应进度中存在的问题，并根据多方的实际情况进行调整。另外，应用BIM-RFID集成技术，对施工现场进行模拟，再综合考虑堆场容量、构件运输及起重装置占用等实际要素，可以及时确定预制构件的进场方式及最优堆放场地布置。

（3）由于钢筋碰撞等问题通常在具体施工中才会被发现，因此，能够应用先进的技术信息及相关工具方法进行施工前的模拟分析，对有效控制施工进度起到了极为重要的作用。在项目深化设计阶段引入BIM技术，应用Revit软件和Navisworks软件，建立虚拟模型，对预制结构进行预拼装，加强对节点区域和构件搭接复杂区域的软硬碰撞检查，经“检测→修改→检测”的重复过程，不断完善设计，直到碰撞检测的结果为零[4]，起到了有效的施工预测作用。这一技术目前应用也较为广泛，刘丹丹[4]等已在装配整体式剪力墙结构建造项目中成功加以应用，解决了实际问题。

3 基于BIM技术的装配式建筑的不足与发展方向

（1）预留钢筋的偏位包括两方面问题：①套筒与预留钢筋位置不协调，水平方向偏位；②浇筑上层混凝土时外伸钢筋竖直方向偏位。第一类问题可以通过优化预制构件厂的模具、进行施工前的碰撞模拟，在一定程度上提升定位精度；而施工现场目前多存在的是第二类钢筋偏位现象，只能通过施工人员的经验操作加以避免或纠正。

（2）由于我国的装配式建筑预制构件生产尚未形成统一的标准，目前侧重于将BIM技术或BIM-RFID等集成技术与管理信息系统相结合，并未实现预制构件的全自动化生产[5]，我们需借鉴国外自动化生产的经验，结合我国装配式建筑的发展现状，研究出符合我国实际的预制构件自动化生产线。

（3）目前国内建筑工程的生产流程正因BIM技术的变革而进行提升与转换，未来终端使用者会因为BIM技术的引入而更具多样化，例如物业管理、软件信息服务、技术培训等行业，均可因此进入到工程产业链当中，但就目前情况而言，国内相关企业虽然在大力推动BIM技术的研究、应用和推广，但在短期内仍因BIM技术标准不完善、专业技术人员缺乏等问题阻碍BIM技术全面、高效地推行。

4 结语

BIM技术能够将设计数据直接转换为加工参数，解决了传统的二维设计图难想象、易遗漏及效率低的问题[1]；BIM技术辅以RFID技术，不仅能够实现对预制构件进行跟踪管理以及对预制构件进行最优堆放场地布置的效果，还可以对构件安装精度进行监测和控制[6]，真正地实现设计、采购、施工一体化，在施工进度、成本、质量管理方便都起到了有效的作用。

因此，基于装配式建筑施工进度问题分析与对策研究，BIM技术能够有效地推动装配式建筑的发展，但未来需要进一步研究预制构件生产的标准化与自动化问题，需要进一步引导企业由BIM技术理论研究转为实践，真正地做到全面推行BIM技术应用，促进我国建筑行业的发展。