BIM技术在某装配式住宅小区施工阶段中的应用

刘兰杰，李毅

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 工程概况

某高层住宅小区为装配式建筑，由14栋楼组成，总建筑面积1.4 万m2。该装配式建筑单体预制率不低于50%，预制构件由预制围护墙、预制楼梯、预制叠合板和预制剪力墙。该住宅项目为满足不同的市场人群需求，设计有4 种户型，因此装配式构件型号和种类较多，单体重量分布较分散。该住宅项目设计为精装修住宅，要求标准较高，配套工程包含各类布线系统、给排水和通风空调等，需要合理规划各类工程的工序、定位、预埋和预留孔洞。该高层项目建筑比较集中、楼间距相对较小，所有建筑同时施工将对塔吊选型、构件入场、材料设备堆场等提出挑战[1-2]。

2 准备工作

2.1 BIM技术应用目标和设备配置

按照项目的施工设计图纸进行项目模型搭建，对模型进行合理拆分和优化，以便提高施工效率。基于BIM 技术的模型模拟演示功能，及时对工序碰撞进行方案调整，提高施工可行性，降低施工安全风险。通过BIM技术搭建的平台，可以实现对整个项目的全过程精细化管理。按照BIM技术要求，BIM平台主要硬件为图形工作站1台、移动图形工作站2台、移动终端4台。

2.2 BIM技术实施方案、标准

项目成立了专门的BIM管理团队，专门编制与本项目相关的BIM 建模标准及实施方案，明确该应用的目标和方法。按照装配式设计图纸进行各种构件模型以及装配式构件族库的创建。如叠合板模型搭建时，可以通过参数模型三维立体化展示出内部结构以及各参数，施工现场进行技术交底时可以通过动画方式演示现浇部位的钢筋搭接锚固施工方法以及各结构部件，用于指导现场吊装安装及项目施工。同时，还对机电安装、给排水等专业进行建模指导[3-4]。

3 BlM技术应用

3.1 场地布置

BIM 技术可实现三维可视化施工现场布置。面对施工现场场地狭小，针对装配式建筑的特点，可以采用BIM技术动态模拟构件的进场、运输和存放等，并确定最合适的场地布置方案。

例如，根据场地布置模型动态模拟结果，可以先在每一栋楼前堆放满足一层施工的各类构件。严格按照施工进度并参照构件的型号类别、存放要求等并按照比例进行进场、施工吊装。在有限的施工场地内，提高场地利用率。

3.2 设计优化

3.2.1 装配式构件优化拆分

装配式构件初步拆分设计时，存在叠合板拆分过于琐碎、单重较小，而其他单个构件自重大，使塔吊施工效率降低。基于BIM模型搭建的参数模型，通过对构件拆分过程不断进行模拟演示，将拆分过于琐碎、单重较小的叠合板进行合并，减少构件总数，重新拆分单重较大的构件，降低使用塔吊的型号，最终确定现场使用QTZl25型号的塔吊，提高了吊装效率，降低施工建造成本。

例如，7号楼的某块墙板自重4t，吊装时必须采用更高起重量的塔吊才可以进行施工作业，但是该型号的墙板每层只有一块，为了单块墙板提高塔吊型号，降低机械设备使用效率，使施工成本增加。为此，可以按照相关规范将该块墙板拆分成两块2t 重的墙板，现场使用QTzl25 型号塔吊即可满足施工要求，提高了机械利用率，每月的每台塔吊租赁费减少5 千元，现场施工工期5个月计算，至少节约施工成本10万元。

3.2.2 精装修点位优化

精装修住宅产品应确保各种管线施工的预埋和安装点位精度与现场匹配。预制构件种类多，构件加工出厂前应进行碰撞检查，检查预埋盒与桁架筋的位置是否存在冲突，同时对精装修户型进行水电、管线等点位进行复核，主要是检查墙板的管线定位、预埋盒位置是够与现浇结构的管线口、预埋口相匹配，避免后期重新打孔开槽增加施工成本。

3.3 施工方案优化

3.3.1 群塔设备优化

本项目的14 栋住宅单元同时施工需要14 台塔吊同时运行，现场建筑高度集中且楼间距比较小，对塔吊入场及工作时应进行合理安排，避免运行出现冲突碰撞。需要合理计算塔吊的位置、高度、臂长，对塔吊的施工作业进行动态模拟，并确定最终施工方案，确保塔吊在自身运行参数及工作范围内的施工顺利和安全（见图1）。

图1 群塔作业模拟施工

3.3.2 悬挑脚手架优化

本住宅项目工程的脚手架采用传统的型钢悬挑脚手架，因此在建筑外墙上需要预留洞口进行脚手架施工。传统的现浇墙体搭设脚手架时比较简单，直接预埋木箱便可将洞口预留好，对预制外墙应该在墙体预制出厂之前预留好洞口，并在洞口处做好防堵措施，避免影响浇筑时钢筋绑扎和混凝土浇筑，否则将会给建筑工程带来质量和安全隐患。通过利用BIM 技术，可以实现三维立体化的悬挑脚手架的设计，通过对安装过程的模拟，可以精准定位洞口位置，并能合理避让钢筋和浇筑施工，使施工方案更加合理可行。经监理单位对施工浇筑质量进行检查得出质量全部合格。如图2 所示为模拟安装示意图。

图2 透视安装模拟

3.3.3 模板支撑体系优化

装配式构件的型号和种类比较多，装配建筑时依然需要混凝土的浇筑。模板支护是混凝土浇筑的必不可少的环节，该建筑施工时在叠合板处部分配置模板，混凝土浇筑部分需要全部支模，比较繁琐复杂，且容易出错造成材料和人工浪费。基于BIM 技术可以实现对模板支护的三维模拟预演，通过对支模过程进行演示和深化设计，可以自动生产模板下料数据，相较人工测量计算进行模板搭配，极大地提高了施工效率，有效缩短施工工期。

3.4 BlM信息平台应用

装配式建筑建设中构件的管理至关重要，直接影响到建筑的施工质量。为了进一步提高构件的制作和安装精确性，确保预制构件与现场安装进度的匹配性，需要对预制构件进行全过程管控。首先是对构件按照规范进行归类编码，然后对每一个构件赋二维码，在构件的生产、出厂、进场、仓储和安装的每一个环节进行扫码跟踪，这样可以从后台监视到构件的全构成，并且可以加强现场的仓储和安装施工，实现数据流的共享。预制构件在进场入库及安装时会扫码登记，并与BIM平台数据库联动更新，这样基于BIM技术的三维模型和进度计划可以更好地指导安装施工、材料供应和构件计划，确保构件的生产和安装过程安全可靠。同时，现场构件安装情况与BIM平台模型相关联，可以通过现场每日的构件安装速度，结合构件的工程量清单和造价，直接计算出现场施工进度与工程建设产值，结合三维模型可以更直观展示施工进度，有利于对施工过程的纠偏和精准管理。

4 结语

在装配式建筑中引入BIM 技术可以提高施工管理效率。通过三维模型进行模拟施工不仅可以对施工过程进行碰撞检查，并对施工方案进行优化，避免工序和构件碰撞带来的材料浪费和成本支出，有效提高了施工质量和效率。同时也存在相应问题。

①缺乏专业复合型人才，管理小组不仅需要具备建筑知识及现场经验，还需要熟练掌握软件；

②建模标准不统一，缺少统一的模板族库；

③对于安装过程中的细节控制不到位，例如，预制构件墙板应低于浇筑高度20mm，以便调整安装误差，因此设计阶段无法完全与安装结果相一致。随着装配式施工经验的丰富和BIM 技术的不断开发，BIM技术在建筑行业的应用将会更加深入和拓展。