装配式人才公寓设计施工一体化项目综合应用研究*

冯婷婷（闽南理工学院，福建 泉州 362700）

装配式建筑即“像搭积木、造汽车一样建房子”，代表建筑业未来的发展方向，已成为当下我国建筑业备受关注的热点。钢结构以其优越的力学性能，能够较好地研究标准化设计、工厂化生产、现场拼装连接施工，结构更加安全，抗震性能优越，技术体系成熟，符合装配式建筑的建造方式与特点，同时，也是国家能源战略储备的重要导向。相较于PC剪力墙结构体系，装配式建筑能耗低、绿色环保、工程质量品质优越，技术体系成熟可靠，抗震性能优越[1]，装配式钢结构住宅是中国装配式建筑的主导发展方向。

1 项目概况

装配式人才公寓项目位于福建省，基地西侧为中清路，北侧为三清路，东侧为颍州南路，南侧为府前路。项目分为东西两个地块，总用地面积为110630m2（合约166亩），总建筑面积35.3万m2，绿地率≥35%。示范面积26.6万m2：住宅22.3万m2；公建及配套4.3万m2。该项目装配式建筑为地上所有建筑，包括G-1#～G-21#住宅、S-1#～S-9#商业及附属、1#～5#配电房、开闭所。

2 一体化技术应用总体方案

2.1 BIM应用方法

结合装配式人才公寓建筑的特点，以关键技术、关键工艺、管理模式为突破点，全过程实施设计施工一体化技术，最终达到项目实施绿色环保、快速施工、保证工程质量以及降本增效的目的[2]。设计施工一体化应用方法主要如下。

（1）经过认真总结施工经验，制定ALC板隔墙安装施工方法，并通过对两榀ALC墙板钢框架在反复动力加载的模拟，研究ALC墙板与钢框架之间拥有良好的连接性能。

（2）关键技术、关键工艺等技术措施的制定，通过必要的试验、样板先行等手段，研究例如连接件设计、ALC保温装饰一体板设计、接缝防水防火节点处理、单元安装法施工技术、安全防护施工设计等，形成技术报告及知识产权成果。

（3）工程总承包管理模式的探索与应用：以BIM三维信息模型为基础，建立工程总承包项目管理平台，研究项目的可视化与信息化数字化管理模式。

2.2 技术路线

在实施中，利用设计施工一体化深化设计技术，研究钢构件的设计制造安装一体化。利用设计院的项目经验，建立了大量的标准化模块库，为标准化户型的建立奠定了基础。和福州大学等高校建立长期科研合作关系，针对墙板、空调板进行了大量的试验，对连接件的设计、墙板的构造设计和节能设计具有丰富的试验数据。建立以装配式建筑总承包管理模式为牵引，充分发挥技术策划、设计、加工、安装环节的高效率密切对接作用，形成成套装配式钢结构建筑集成技术与管理经验。技术路线主要应用示范任务如下：

（1）形成装配式高层钢结构居住类建筑、装配式钢结构公共类建筑和装配式低层住宅集成技术体系。

（2）形成装配式钢结构建筑集成技术清单、操作规程及产品说明书等。

（3）在外墙的材料密度方面具有较大突破，并兼顾外墙的耐久性、隔音、保温、防火、抗渗等建筑功能。

（4）在信息化管理方面，建立系统的总承包运营管理创新中心；管线集成技术方面，通过管线分离施工技术的实践与总结，形成适于我国居民习惯的集成卫浴等装配化装修。

（5）通过模数化与标准化的统一，使得协同设计真正能够在BIM正向设计中实现，使得数字化生产成为可能。

（6）逐步完善三维激光扫描技术在装配式钢结构建筑建造过程中的应用，有效控制主体钢结构的安装精度，提高装配精度。

3 基于BIM的设计施工一体化协同建造与场景化应用技术

由于钢结构装配式住宅建造在实践应用中，缺乏并行化的集成深化设计、多专业协同，不能充分发挥钢结构装配式技术体系的优势，出现了住宅舒适度低、适应性差、装配化程度低等问题[3]。因此本文借助BIM技术的应用特点，系统性地探讨提出适宜钢结构住宅工业化、标准化、信息化及个性化发展的建造策略。首先，通过查阅图籍资料、工程现场实地进行调研，分析阐述钢结构住宅协同建造与场景化应用的必要性，并指出BIM信息模型在装配式住宅中具有的技术优势；其次，阐明了BIM与协同建造相关理论，以场景化应用为切入点，提出了基于BIM的住宅集成建造方法及应用流程，为钢结构住宅集成化设计提供了“协同”建造的理论依据；最后，按照协同建造的总体流程，探讨BIM平台下的钢结构住宅协同建造的要点，借助BIM模型参数化、模块化、可视化优势，从模块化集成建造角度出发，对钢结构住宅结构体系按类别有针对性地开展重点场景应用，主要包括施工场地布置模拟、重难点施工方案编制及可视化交底、管线综合和智慧工地。下面将逐个分述各个重点场景的技术应用。

3.1 施工场地布置模拟

如图1所示，施工平面布置模拟是对施工各阶段的场地地形、既有建筑设施、周边环境、施工区域、临时道路、加工区域、材料堆场、临水临电、施工机械、安全文明施工设施等临时设施进行模拟布置和优化，以实现施工平面的科学布置。

图1 施工场布模型

3.2 重难点施工方案编制及可视化交底

在局部重点防水施工工艺、自承式无立杆楼板支撑体系等重难点专项施工方案编制过程中创建施工模型，并应用BIM可视化技术对管理、作业人员进行可视化的技术、安全交底[4]。图2所示为预制板施工方案可视化交底，由图2可清晰知晓主龙骨、次龙骨、木模板等构件的安装位置，能够使施工人员更加明确工艺手法。

图2 重难点施工方案可视化交底

3.3 管线综合

图3所示为管线综合模型，全专业模型创建、合模，碰撞检查，依据优化原则深化管综模型，为机电预留预埋作业、安装作业提供指导。

图3 管线综合模型

3.4 智慧工地

智慧工地包括基于BIM技术的轻量化的管理平台与数据云图，综合形成对项目的全方位数字化管控。资料管理、图纸管理、变更单管理、模型管理、进度管理共同构成了轻量化的管理平台，从平台上直观看到项目的进度情况，辅助现场进度管理[5]。数据云图则集成了现场的项目情况、劳务管理、环境管理、视频监控管理，为现场的平面管理提供了帮助。

通过电控公司及科技公司，建立装配式建筑全产业链的部品部件高品质供应与基于BIM技术数字化EPC管理模式平台，具备了装配式钢结构住宅项目的运维与管理的能力。

通过系统性的信息模型搭建、平面布置模拟、重难点施工方案可视化模拟等为施工方案、施工要素提供信息化、数字化、可视化支持，借助于BIM技术与智慧工地平台，提高施工作业与管理的技术性、策划性，进而达到降本增效的应用目标。

4 设计施工一体化管理体系与保障措施

福建建工针对装配式钢结构建筑的战略发展，从2015年提上公司战略发展的重要方向，2017年～2020年是关键发展阶段[6]，该阶段，福建建工在装配式建筑的市场开拓、工程技术、人才培养等方面，将全面发展并趋于成熟，总体目标如下所述：

（1）针对别墅建筑、住宅建筑和公共建筑，开发福建建工特色的建筑结构体系，并形成相应的集成技术系统，形成稳固的设计团队、技术管理团队及项目管理团队，建立与完善BIM协同设计与管理信息平台，真正研究BIM技术的工程应用并得到成效，适当引入智能建筑因素，重在控制装配式建筑的专业协同与建造过程中的整体精度控制研究，提升装配式建筑的建造水平和工程质量。

（2）针对公司自行研发的装配式复合节能外墙板和装配式复合隔声内墙板，建厂自行生产，生产工艺流程形成企业标准并提炼出企业产品定额，该墙板厂供公司承建的工程和其他公司承建的装配式工程，随着板厂的技术成熟和工程订单的增加，可在其他省份建厂。

（3）形成装配式建筑预制等部品部件的成熟技术标准，申报地方标准，钢梁自支撑桁架施工模板的成熟产品，应用于装配式建筑工程并对外销售或租赁。

（4）培养若干梯队的产业化工人，形成懂技术的专业化施工队伍，为公司承建的装配式建筑工程开展奠定良好的基础，并为公司当地解决就业问题。

（5）积极利用公司的门窗公司、木业公司和电控公司的资源优势，将装配式建筑的其他部品部件的供应、技术集成、上下游供应等，建立健全福建建工装配式建筑部品部件的上下游供应合作关系，并形成稳定的合作模式。

为更好便于课题管理，有利于课题的推进，成立由业主代表、项目经理、总监为代表的研究小组，一支工程经验丰富、踏实肯干、锐意进取队伍。另外，课题实行负责制，建立内部协调机制和人员管理制度。

5 结语

综上所述，在本项目实现装配式人才公寓设计及施工一体化的过程中，得出以下结论。

（1）对本项目中PC构件（PC剪力墙、PC阳台板、PC楼梯、PC装饰柱、PC空调板)进行结构深化设计，将其应用于生产实践。

（2）总结本项目的PC构件的生产质量通病，提出相应的解决方案。

（3）将装配式建筑设计施工一体化钢结构生产线项目应用在产业基地的实施中，利用BIM深化设计技术，研究钢构件的设计制造安装一体化。利用装配式人才公寓的项目经验，结合装配式钢结构建筑特点，建立了大量的标准化模块库，为标准化户型的建立奠定了基础。

（4）对连接件的设计、墙板的构造设计和节能设计提供了丰富的试验数据。

（5）在项目实施过程中健全EPC项目总承包管理机制，采用BIM协同设计与信息化精确管理方式，形成装配式钢结构建筑集成技术体系，推动国家及福建省装配式建筑产业不断发展和科技进步，提升建筑工业化科技水平和工程实践。