基于BIM 的装配式住宅施工组织优化研究

2020-12-06张涵婷

建材与装饰 2020年33期

张涵婷，熊锐，徐萍，陈洁，李娜

（1.绍兴文理学院土木工程学院，浙江绍兴 312000；2.中建海峡建设发展有限公司，福建福州 350015）

0 引言

我国从20 世纪80 年代发展预制装配式建筑应用于各部件的配置，到20 世纪90 年代由于技术原因进入装配式建筑低潮时期，再到近些年我国建筑行业蓬勃发展带动装配式建筑应用的升温发展，结构复杂、工程量大、施工技术要求较高的建筑逐渐增多，施工进度也成为业主最为重视的因素之一[1]。将BIM 技术灵活应用于建筑工程施工进度上，是装配式建筑技术发展的全新突破[2]。

BIM 从某一方面可以说是提高管理效率的技术。将建筑物实体和功能特性通过数字化的方式表示，利用数字信息模拟建筑物的真实信息是BIM 建筑信息模型的核心技术。而其核心竞争力也在于其强大的信息集成能力[3-5]。传统信息交流方式靠的是一种分散式信息传递模式，每个参与者必须与其他所有参与者都交流交换信息，才能获取自己需要的信息并传递信息。而在BIM 中，参与者只需向BIM 信息数据库提交他们的信息数据，其他参与方就可以从BIM 数据库中获取所需信息[6-8]。这种信息交换的模式在极大程度上简化信息传递的复杂路径，从根本上提高信息传递的效率。

结合装配式建筑施工的特点，利用BIM 软件进行模拟优化，能够科学有效地对施工进度、施工现场资源情况调配、构件预制与现场施工之间的衔接进行管理控制，将资源利用率、装配式结构施工过程中的流畅性和连续性、节约成本等方面最大化。基于BIM 的装配式住宅施工组织优化技术研究，将工程与现代技术结合，使施工走向现代化、可视化、信息化以及模拟化[9-10]。

以在某装配式商业住宅综合项目中结合BIM 的应用为例，对基于BIM 技术的装配式住宅施工的组织优化进行深入研究。该项目地块PC 率按20%和30%分别考虑。为节省工期、节约成本、提高施工质量，本工程拟采用BIM 技术，为项目功能设计和性能提升、施工质量保障提供技术支撑。本文以此例，对BIM 技术应用于装配式建筑工程从而达到组织优化进行必要性分析，以达到社会资源优化配置、控制项目质量、工期、节约造价成本等有利于装配式建筑施工管理发展的作用。

1 装配式住宅施工的制约因素

1.1 标准化程度低

装配式建筑在实际应用中需要众多不同类型，不同尺寸的构件，同时还需要使用数目不小的模具，这就导致在生产、储存、运输和安装的各个环节管理相对比较困难，最终导致施工过程的生产效率降低，在模具摊销成本和人工成本上比传统的建筑模式花费得更多。而且由于装配式构件工作时间的限制，使工程产生一定得不可控性。装配式建筑的施工过程中，构件组装拼接和预制构件的管理等各方面因素也都会影响到构件的安装进度，从而影响整个施工过程的进度甚至是影响工期。

1.2 装配式建筑建造要求高

装配式建筑对施工模式的一体化程度要求较高，所以装配式建筑模式的前提要求总承包企业必须在设计、生产到施工方面的能力达到一定的水平，否则将导致装配式建筑产业链中各环节协同工作的可能性不大，所以也不能实现整体效益的最大化。

1.3 信息化发展滞后

装配式建筑在建筑信息化发展中担任着重要载体的角色。传统的方式仅仅采用CAD、Project 等二维软件进行进度控制和管理，由于信息模型的缺失，无法进行可视化动态模拟，不能直观地展现出当前进度存在的问题，存在滞后现象，对工期影响较大。

2 BIM 在装配式住宅施工组织设计中的应用价值及优势

2.1 BIM 在装配式住宅施工组织设计中的应用价值

（1）运用BIM 技术建立参数化模型，更直观地表现进度安排，合理规划预制构件的堆放位置以及塔吊的定位，降低后续返工情况的发生概率。

（2）更好地控制关键工序。应用BIM 技术，连接各个关键工序与BIM 模型，以三维动态的视角展现，对整个施工过程与施工现场进行动态模拟，从而及时发现潜在问题，并优化施工方案。

（3）利用BIM 技术对现场情况监测，若出现突发情况，及时进行调整和应对，保障施工进度，尽可能防止拖延的现象，由此更好地实现工期目标。

2.2 BIM 在装配式住宅施工组织设计中的优势

通过BIM 的信息集成，预制构件厂能够取得构件实时的实际需求情况，从而制定构件生产计划，使构件生产和施工进度能够互相匹配。杜绝了因构件到场不及时，造成的人员和机械窝工。防止因构件生产速度过快，供过于求，占用空闲的工作面，导致工作面资源浪费。通过BIM 技术施工方可以将施工进度与模型联合起来，进行施工模拟，将进度计划三维可视化，结合计划进度和实际进度的比较分析实时监控，达到动态进度监督的效果。

3 装配式住宅施工组织优化的BIM 应用

3.1 优化流程图

以BIM 技术在某装配式商业住宅综合项目中的应用为例，对基于BIM 的装配式住宅施工组织进行优化，优化流程图如图1所示。

图1 优化流程

3.2 优化项目应用

3.2.1 合理安排施工顺序

本项目的建筑主体结构施工时包括现浇结构施工和预制构件施工两部分，其中需要吊装的装配式混凝土构件包括预制墙、预制楼梯。先进行现浇结构的施工，再进行预制构件的吊装，可以很好地防止现浇结构和预制构件的施工作业工作面重叠，规避了因其带来的进度拖延风险。现浇构件采用流水施工的方式进行建造，交叉作业少，互相干扰少，有利于施工作业，施工速度可以得到提高。

为了施工进度的进一步优化，依靠网络计划，得出关键路线和关键工作，着重关注关键工作的施工进度。为了充分利用时间、空间和资源，在保证关键工作完成的情况下，采取非关键工作和关键工作平行施工的方式。通过应用广联达斑马进度计划软件，快速有效制定合理的施工工序，计算最短工期、推演最优项目方案，规避现场冲突，检查关键路径和工期是否正确，确保各阶段实施进度。在本项目中，机电、水暖等安装工程可以作为非关键路线贯穿与项目施工的始终，具体包括水、电、暖通、弱电智能化、消防工程施工、公共部位装修施工、门窗安装等。

3.2.2 实时跟踪进度情况以及人材机使用计划

在项目的建设过程中，现场的监督技术人员应及时跟进实际的施工进度，在施工现场对生产任务进行过程跟踪，并利用Project软件进行记录。比较分析实际与计划的进度，结合挣得值分析法得出进度偏差SV、进度执行指标SPI，通过数据分析得知当前的施工进度情况，同时利用BIM 5D 软件，全方面、多视角地模拟现场施工情况，通过动态分析，直观地了解到实际进度与计划进度的偏差，由此及时调整进度计划，降低所承担的风险和损失，避免任务漏项，保障项目的工期目标顺利完成。

同时，快速按照施工部位和施工时间以及进度计划等条件提取所需的混凝土、钢筋、预制构件及各种周材用量，合理编制劳动力计划以及物资投入计划，清晰明了，方便后续的施工。将材料、人员、机械等实时使用情况录入软件，防止某个环节因人、材、机资源不足而拖后进度，及时进行资源调配，保证进度按计划进行，也避免进场材料过多占用场地的情况发生。采用流水施工的方式，工人在自己的岗位上各司其职、团结协作，合理安排人员进出场，减少人员变更和窝工的情况发生。同时对机械进出场进行优化，在不影响工程进度的前提下，充分利用机械，降低机械的闲置率。从人、材、机入手，充分利用时间、空间和资源，追求最大效益，资源投入情况如图2 所示。

图2 资源投入情况

3.2.3 合理布置施工现场

为合理指导现场施工，应用BIM 施工现场布置软件，根据现场平面图对场地进行区域的划分，通过分析施工区域垂直运输要求及构件堆放位置定位塔吊位置，根据场地运输路线和吊装方案布置构件进出场。预制构件的堆放位置应科学合理，尽可能选取距离吊装部位最近的位置，并且堆放在塔吊的吊装半径范围以内，尽可能降低再次转移搬运的概率，由此做到人力和物力的节约。同时在塔吊的旁边要预留一块可供预制墙、预制楼梯构件进行吊装、翻转的作业面，避免吊装过程因安排不当无法顺利进行。