工業(yè)化住宅結(jié)構(gòu)自動(dòng)拆分與組裝技術(shù)研究

■ 惲燕春 Yun Yanchun

工業(yè)化住宅結(jié)構(gòu)自動(dòng)拆分與組裝技術(shù)研究

■ 惲燕春 Yun Yanchun

文章分析研究基本BIM技術(shù)工業(yè)化住宅結(jié)構(gòu)的自動(dòng)拆分和組裝技術(shù)。針對(duì)國內(nèi)工業(yè)化住宅的現(xiàn)狀和需求，分析BIM技術(shù)對(duì)于結(jié)構(gòu)自動(dòng)拆分和組裝技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，研究BIM技術(shù)在自動(dòng)拆分和組裝階段各自的標(biāo)準(zhǔn)和流程，并總結(jié)拆分和組裝過程中的注意要點(diǎn)。結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目的應(yīng)用，驗(yàn)證該研究的可行性和合理性。

BIM；工業(yè)化住宅；自動(dòng)拆分；組裝技術(shù)

0 引言

相較于傳統(tǒng)現(xiàn)澆住宅，工業(yè)化住宅的特點(diǎn)之一就是需要對(duì)構(gòu)件進(jìn)行拆分，以達(dá)到工廠生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)組裝的目的，這種特有的建造方式使其尺寸和配筋更加標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)量減少，人工及材料用量等都大幅度降低。雖然工業(yè)化建筑有諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于目前國內(nèi)對(duì)于工業(yè)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的不完善，各地采用的結(jié)構(gòu)體系、設(shè)計(jì)手法及對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)施工方式都大相徑庭，沒有統(tǒng)一的指標(biāo)，使其在應(yīng)用中存在諸多問題。如工業(yè)化構(gòu)件深化設(shè)計(jì)不合理、預(yù)制構(gòu)件廠區(qū)較遠(yuǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量精度無法保證、現(xiàn)場(chǎng)堆放無序、安裝工人經(jīng)驗(yàn)不足等問題，都在一定程度上影響了房屋質(zhì)量，妨礙了國內(nèi)工業(yè)化住宅的發(fā)展。

傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)手法無法在構(gòu)件拆分階段充分考慮構(gòu)件的可生產(chǎn)性、可運(yùn)輸性、可吊裝性及可安裝性，但在工業(yè)化住宅的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)全流程中，預(yù)制構(gòu)件的拆分設(shè)計(jì)是第一步，相當(dāng)于工業(yè)化住宅全流程中的鏈條。拆分設(shè)計(jì)的方式?jīng)Q定了后續(xù)各個(gè)階段的協(xié)調(diào)性和可操作性，如能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化住宅結(jié)構(gòu)合理的自動(dòng)拆分，設(shè)計(jì)階段將事半功倍。BIM技術(shù)的應(yīng)用恰恰能解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的盲點(diǎn)，且設(shè)計(jì)周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)方式，保證工業(yè)化建造方式多、快、好、省的特點(diǎn)。

BIM技術(shù)的應(yīng)用對(duì)工業(yè)化住宅的發(fā)展至關(guān)重要，可貫穿設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)全流程?；贐IM的可視化、協(xié)同性、模擬性特點(diǎn)，保證各專業(yè)、各工作成員間都在一個(gè)三維可視環(huán)境下的協(xié)同工作，并通過真實(shí)的模擬施工過程，預(yù)先發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，最大限度地減少因設(shè)計(jì)或施工方面的失誤帶來的遺憾；表明數(shù)據(jù)化的BIM技術(shù)應(yīng)用則是實(shí)現(xiàn)高效高質(zhì)低能耗建筑的前提。

鑒于國內(nèi)當(dāng)前工業(yè)化住宅產(chǎn)生的種種問題，BIM技術(shù)對(duì)于工業(yè)化住宅拆分和組裝的應(yīng)用迫在眉睫。基于此目的，本課題研究了BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)自動(dòng)拆分和組裝上的應(yīng)用，將BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)與結(jié)構(gòu)自動(dòng)拆分和組裝相結(jié)合，體現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值。

1 基于BIM技術(shù)的工業(yè)化住宅結(jié)構(gòu)自動(dòng)拆分技術(shù)研究

1.1 BIM技術(shù)自動(dòng)拆分的優(yōu)勢(shì)

在工業(yè)化住宅結(jié)構(gòu)拆分設(shè)計(jì)階段，由于工業(yè)化住宅設(shè)計(jì)協(xié)同難度大、設(shè)計(jì)質(zhì)量要求高、設(shè)計(jì)內(nèi)容要求全、對(duì)成本管控嚴(yán)的特點(diǎn)，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式無法滿足工業(yè)化住宅的要求。BIM技術(shù)則從可視化、協(xié)同化、參數(shù)化三方面使工業(yè)化住宅結(jié)構(gòu)達(dá)到自動(dòng)拆分目的。

（1）可視化：利用內(nèi)梅切克的三維可視模型，形象、直觀得表達(dá)構(gòu)件信息，對(duì)墻板拆分的合理性、正確性、完整性、一致性進(jìn)行審核。

（2）協(xié)同化：結(jié)合土建、裝修、部品設(shè)計(jì)的要求靈活調(diào)整拆分形式，協(xié)調(diào)各專業(yè)高效開展工作，設(shè)計(jì)深化、修改實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)更新，很大程度上避免了人為溝通不及時(shí)帶來的設(shè)計(jì)錯(cuò)漏。

（3）參數(shù)化：利用內(nèi)梅切克的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)置對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)拆分，如節(jié)點(diǎn)寬度、構(gòu)件超限設(shè)置、拼縫設(shè)置等，有效規(guī)避人為拆分可能造成的墻體過短、構(gòu)件過重等問題，通過軟件提前檢測(cè)組裝過程中的鋼筋碰撞等問題。

BIM技術(shù)將傳統(tǒng)的二維構(gòu)件設(shè)計(jì)用三維可視化設(shè)計(jì)替代，保證構(gòu)件之間的開槽、洞口連貫；同時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)族插入模型應(yīng)用，在構(gòu)件圖設(shè)計(jì)階段僅需將三維構(gòu)件圖導(dǎo)出二維圖形，經(jīng)過簡(jiǎn)單處理補(bǔ)充，即可完成構(gòu)件的平、立、剖視圖，大幅度降低了繁瑣的二維設(shè)計(jì)過程，且能保證各視圖間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

在完成初步拆分的基礎(chǔ)上，BIM技術(shù)對(duì)于拆分細(xì)節(jié)的控制相對(duì)于傳統(tǒng)方式也具有明顯優(yōu)勢(shì)。例如，其可視化特性在墻板轉(zhuǎn)角處的拼縫選擇上得到充分體現(xiàn)，不同位置的拼縫可以導(dǎo)致完全不同的立面效果，對(duì)細(xì)節(jié)的把控可以極大地提高建筑品質(zhì)。

1.2 BIM技術(shù)自動(dòng)拆分的標(biāo)準(zhǔn)

基于BIM技術(shù)的疊合板式剪力墻工業(yè)化住宅結(jié)構(gòu)體系自動(dòng)拆分，主要體現(xiàn)在墻板、樓板、梁以及陽臺(tái)板等結(jié)構(gòu)部件上，通過BIM軟件內(nèi)梅切克的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，使其實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件的自動(dòng)拆分。

1.2.1 結(jié)構(gòu)墻板的拆分標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于結(jié)構(gòu)墻板拆分，需在依托BIM技術(shù)基礎(chǔ)上達(dá)到以下幾點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.1.1 預(yù)制板厚度

由于疊合板式剪力墻預(yù)制板內(nèi)需要放置墻體分布筋,并充當(dāng)現(xiàn)澆模板的作用，因此其厚度會(huì)依據(jù)墻板總厚度的變化而變化。厚度較大的墻板（比如地下室外墻）就需要設(shè)定更厚的預(yù)制層（表1）。

1.2.1.2 預(yù)制板內(nèi)外葉板高差

樓板的厚度造就了疊合板式剪力墻內(nèi)外葉預(yù)制板的高差，預(yù)制板的尺寸標(biāo)準(zhǔn)是自動(dòng)拆分的必要因素之一。

1.2.1.3 預(yù)制板最大長(zhǎng)高值以及重量

自動(dòng)拆分出的預(yù)制墻板是否達(dá)標(biāo)，評(píng)判之一來自構(gòu)件廠生產(chǎn)設(shè)備條件，模臺(tái)的最大寬度限制了預(yù)制板的最大長(zhǎng)度或高度；評(píng)判之二是現(xiàn)場(chǎng)的塔吊能否吊起構(gòu)件，這限制了預(yù)制板的重量。

1.2.1.4 墻板連接節(jié)點(diǎn)

作為結(jié)構(gòu)拆分的標(biāo)志，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)可以顯著提高自動(dòng)拆分效率，即不需要對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行細(xì)微的二次調(diào)整。

1.2.2 結(jié)構(gòu)樓板

對(duì)于結(jié)構(gòu)樓板，其拆分標(biāo)準(zhǔn)要做到以下幾點(diǎn)。

1.2.2.1 預(yù)制板厚度

依據(jù)《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ1—2014）對(duì)于疊合樓板的厚度要求，保證預(yù)制最低厚度標(biāo)準(zhǔn)為60mm。但由于結(jié)構(gòu)樓板總厚度和樓板支撐體系的不同，預(yù)制板厚度會(huì)隨之變動(dòng)，因此結(jié)構(gòu)可以自動(dòng)拆分，對(duì)不同樓板總厚度的結(jié)構(gòu)設(shè)定相應(yīng)厚度標(biāo)準(zhǔn)（表2）。

1.2.2.2 預(yù)制板寬度

與疊合板式剪力墻相同，其最大寬度受到構(gòu)件廠生產(chǎn)模臺(tái)的最大寬度限制。但是由于預(yù)制板之間的拼接分為后澆型和密拼型，后澆型預(yù)制板寬度指的是面板寬度和外伸錨固鋼筋的長(zhǎng)度之和，而不僅僅是指混凝土構(gòu)件面板的寬度，因此在自動(dòng)拆分前，需提前考慮并設(shè)定對(duì)應(yīng)拼接方式的預(yù)制板最大寬度標(biāo)準(zhǔn)。

表1 疊合墻板厚度定義

表2 疊合樓板厚度定義

1.2.2.3 預(yù)制板重量

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)塔吊噸位和位置，設(shè)定預(yù)制板最大重量標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.2.4 預(yù)制板間接縫、預(yù)制板端部與支承墻板搭接長(zhǎng)度

根據(jù)不同的拼接方式，設(shè)定不同寬度的接縫，并確保其端部與支承墻板有不小于10mm的搭接長(zhǎng)度。

1.2.2.5 預(yù)制板拆分?jǐn)?shù)量

對(duì)于雙向板，為有利于樓板整體的結(jié)構(gòu)受力，可沿預(yù)制板次受力方向，將預(yù)制板拆分為奇數(shù)份。

1.2.3 結(jié)構(gòu)梁構(gòu)件拆分標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于結(jié)構(gòu)梁構(gòu)件，單跨梁即為一個(gè)完整的預(yù)制構(gòu)件，一般僅在主次預(yù)制梁交叉的情況下需要進(jìn)行構(gòu)件拆分。

1.2.3.1 預(yù)制梁端部與支承剪力墻或柱搭接長(zhǎng)度

預(yù)制梁端部與支承結(jié)構(gòu)有不小于10mm的搭接長(zhǎng)度。

1.2.3.2 次梁優(yōu)先主梁進(jìn)行拆分

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一般主梁高度大于次梁高度，因此，次梁的截?cái)嗖鸱挚墒怪髁罕３值撞客暾?，并給予次梁端部10mm的搭接長(zhǎng)度。

1.2.4 陽臺(tái)板、空調(diào)板等構(gòu)件的自動(dòng)拆分標(biāo)準(zhǔn)

此類構(gòu)件一般為單獨(dú)存在，可形成整體預(yù)制構(gòu)件而不需要拆分，唯一需要考慮的是預(yù)制構(gòu)件端部與支承墻板的搭接長(zhǎng)度不得小于10mm。

1.3 BIM技術(shù)自動(dòng)拆分的流程

在明確BIM技術(shù)自動(dòng)拆分的標(biāo)準(zhǔn)下，運(yùn)用三維BIM設(shè)計(jì)軟件內(nèi)梅切克對(duì)住宅結(jié)構(gòu)進(jìn)行工業(yè)化自動(dòng)拆分，自動(dòng)拆分流程如圖1所示。

（1）根據(jù)全專業(yè)施工圖進(jìn)行BIM三維建模。根據(jù)建筑及結(jié)構(gòu)施工圖，在BIM軟件內(nèi)設(shè)定各樓層結(jié)構(gòu)標(biāo)高、門窗洞口、剪力墻厚度、樓板厚度等一系列信息數(shù)據(jù)，最后形成BIM信息化建筑結(jié)構(gòu)三維模型（圖2）。

（2）明確工業(yè)化住宅結(jié)構(gòu)自動(dòng)拆分標(biāo)準(zhǔn)，并將此標(biāo)準(zhǔn)BIM數(shù)據(jù)化。針對(duì)不同的工業(yè)化住宅，需要根據(jù)章節(jié)1.2的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行一一確定。例如，疊合板式剪力墻由外葉板、內(nèi)葉板以及中間空心層三部分組成，就需要確定各個(gè)組成部分各自的厚度，使BIM設(shè)計(jì)軟件依此進(jìn)行疊合板式剪力墻設(shè)計(jì)。

（3）預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)。在各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)BIM數(shù)據(jù)化以后，實(shí)現(xiàn)一鍵完成預(yù)制構(gòu)件的建立，包括預(yù)制構(gòu)件的厚度、高度、重量、編號(hào)、材質(zhì)等（圖3）。

（4）根據(jù)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化，完成基于BIM技術(shù)工業(yè)化結(jié)構(gòu)自動(dòng)拆分。將左右建筑結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行預(yù)制化以后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的L型、T型及一字型數(shù)據(jù)化節(jié)點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)拆分。

圖1 基于BIM技術(shù)結(jié)構(gòu)自動(dòng)拆分流程

圖2 基于BIM技術(shù)三維模型搭建圖

1.4 BIM技術(shù)自動(dòng)拆分的要點(diǎn)

基于BIM技術(shù)的自動(dòng)拆分技術(shù)，需要明確自動(dòng)拆分流程各環(huán)節(jié)的要點(diǎn)（圖4），因?yàn)椴淮_定的標(biāo)準(zhǔn)是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)自動(dòng)拆分頻頻返工的最重要因素。因此，需要注意如下幾點(diǎn)。

（1）在全專業(yè)圖紙的匯總環(huán)節(jié)。許多單位由于工程進(jìn)度的關(guān)系，往往會(huì)在圖紙不全或不確定的情況下急于進(jìn)行結(jié)構(gòu)自動(dòng)拆分和深化設(shè)計(jì)，施工圖的變更造成了自動(dòng)拆分的頻繁調(diào)整，從而無法達(dá)到高效的工業(yè)化設(shè)計(jì)水平。

（2）BIM三維模型的準(zhǔn)確性。完成三維模型的搭建后，需要對(duì)其層高、墻厚、板厚、平面布置等進(jìn)行反復(fù)核查，以免自動(dòng)拆分后造成預(yù)制構(gòu)件尺寸不正確，現(xiàn)場(chǎng)無法組裝。

（3）節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化。由于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)的建立必須與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位協(xié)調(diào)，需要提早制定標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)的范圍與方式，確保結(jié)構(gòu)安全性和自動(dòng)拆分的便捷性，否則會(huì)拖延施工圖與結(jié)構(gòu)自動(dòng)拆分的進(jìn)度。

圖3 基于BIM技術(shù)的三維建筑墻體預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)

圖4 基于BIM技術(shù)的疊合板式剪力墻節(jié)點(diǎn)自動(dòng)拆分設(shè)計(jì)

圖5 基于BIM技術(shù)的結(jié)構(gòu)組裝流程

圖6 基于BIM技術(shù)的施工場(chǎng)地建模

2 基于BIM技術(shù)的工業(yè)化住宅結(jié)構(gòu)組裝技術(shù)研究

2.1 BIM技術(shù)組裝的優(yōu)勢(shì)

在構(gòu)件的組裝階段，整合預(yù)制構(gòu)件、塔吊布置、現(xiàn)場(chǎng)鋼筋布置等信息的BIM技術(shù)對(duì)構(gòu)件的組裝幫助巨大，BIM技術(shù)的鋼筋碰撞檢查可以讓設(shè)計(jì)及時(shí)調(diào)整疊合墻板內(nèi)的外伸筋位置，在三維效果中預(yù)先制定施工吊裝、鋼筋綁扎方案，并據(jù)此安排塔吊位置數(shù)量，使圖紙的高質(zhì)量得以保證。結(jié)合施工進(jìn)度模擬，優(yōu)化調(diào)整施工方案，施工單位可將計(jì)劃進(jìn)度與BIM模型加以數(shù)據(jù)集成，通過模擬真實(shí)施工進(jìn)度及狀況，預(yù)演施工場(chǎng)景，以便分析不同施工方案的優(yōu)劣，并及時(shí)做出調(diào)整，以此獲得最佳施工方案。

在工業(yè)化住宅中，也可以對(duì)項(xiàng)目中的重點(diǎn)或難點(diǎn)部分進(jìn)行實(shí)時(shí)可建性模擬，例如，對(duì)組裝工作操作空間、多構(gòu)件節(jié)點(diǎn)組裝施工順序、設(shè)備管線安裝調(diào)試等施工安裝方案進(jìn)行優(yōu)化。

2.2 BIM技術(shù)組裝的流程

與工業(yè)化住宅結(jié)構(gòu)自動(dòng)拆分有所不同，結(jié)構(gòu)的組裝需要施工單位協(xié)同設(shè)計(jì)單位一起，在BIM平臺(tái)上研究其應(yīng)用技術(shù)。其組裝流程如圖5。

（1）施工場(chǎng)地建模（圖6）。在施工過程的多個(gè)階段使用BIM圖形化來表現(xiàn)永久或臨時(shí)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施，將模型與施工活動(dòng)進(jìn)度表相關(guān)聯(lián)以表達(dá)空間和排序的要求，并入模型的附加信息包括勞動(dòng)資源、關(guān)聯(lián)的配送材料、設(shè)備位置。

（2）住宅模型節(jié)點(diǎn)鋼筋、管線碰撞檢查（圖7）?；贐IM內(nèi)梅切克三維鋼筋設(shè)計(jì)，結(jié)合施工方案模擬節(jié)點(diǎn)鋼筋，避免各組分構(gòu)件吊裝時(shí)鋼筋碰撞，同時(shí)與內(nèi)梅切克數(shù)據(jù)共享的DDS提供全面的機(jī)電暖通管線設(shè)計(jì)，協(xié)同模擬工業(yè)化住宅搭建過程中從土建到精裝的碰撞檢查。

（3）將無碰撞的住宅模型融入施工場(chǎng)地模型中，以便整體施工規(guī)劃。

（4）階段規(guī)劃。與現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目部合作，根據(jù)實(shí)際施工進(jìn)度計(jì)劃，采用BIM技術(shù)施工模擬，使團(tuán)隊(duì)對(duì)項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)和施工計(jì)劃更好的理解，最終輸出施工模擬視頻文件。

（5）BIM施工指導(dǎo)。通過BIM實(shí)現(xiàn)可視化效果，并對(duì)部分節(jié)點(diǎn)進(jìn)行視頻動(dòng)畫示意，達(dá)到施工模擬指導(dǎo)的效果。

（6）通過BIM技術(shù)，進(jìn)行工業(yè)化住宅結(jié)構(gòu)組裝。根據(jù)之前完成的BIM施工模擬視頻以及施工指導(dǎo)，確?，F(xiàn)場(chǎng)工業(yè)化住宅結(jié)構(gòu)組裝的順利進(jìn)行。

2.3 BIM技術(shù)組裝的要點(diǎn)

與結(jié)構(gòu)自動(dòng)拆分相同，基于BIM技術(shù)的結(jié)構(gòu)組裝也需要考慮其各環(huán)節(jié)的要點(diǎn)，主要有以下兩點(diǎn)。

2.3.1 碰撞檢查

碰撞檢查是BIM技術(shù)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)組裝最明顯也是最重要的一點(diǎn)。復(fù)雜鋼筋節(jié)點(diǎn)的三維施工模擬，可保證每個(gè)構(gòu)件在組裝時(shí)順利到位。

2.3.2 清晰的施工指導(dǎo)

施工指導(dǎo)必須淺顯易懂，過于復(fù)雜專業(yè)的術(shù)語會(huì)造成現(xiàn)場(chǎng)工人組裝時(shí)似懂非懂，妨礙組裝的順利進(jìn)行?；贐IM技術(shù)的動(dòng)畫施工模擬，可以更好地傳達(dá)指導(dǎo)意義。

圖7 基于BIM技術(shù)的模型碰撞檢查

3 實(shí)例介紹

當(dāng)前，各地工業(yè)化住宅項(xiàng)目數(shù)量龐大。寶業(yè)集團(tuán)的疊合板式剪力墻體系在多年實(shí)踐運(yùn)用中積累了大量經(jīng)驗(yàn)，并在國內(nèi)對(duì)于工業(yè)化住宅規(guī)范不完善的情況下，通過一系列試驗(yàn)并結(jié)合多年施工經(jīng)驗(yàn)，參與制定了針對(duì)疊合板體系的地方標(biāo)準(zhǔn)，使BIM技術(shù)的自動(dòng)拆分在數(shù)據(jù)庫參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化上有了依據(jù)。

2014年底，寶業(yè)集團(tuán)與上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)聯(lián)合打造的上海第一幢疊合板體系示范項(xiàng)目樓順利結(jié)頂。此項(xiàng)目結(jié)構(gòu)體系為疊合板式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，是由疊合板式剪力墻、疊合樓板、疊合式梁、疊合式陽臺(tái)、預(yù)制樓梯和預(yù)制空調(diào)板，輔以必要的現(xiàn)澆混凝土剪力墻、邊緣構(gòu)件、梁等共同形成的剪力墻結(jié)構(gòu)體系。項(xiàng)目創(chuàng)新性地采用大開間設(shè)計(jì)手法，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，將剪力墻全部布置在建筑外圍，內(nèi)部空間無任何剪力墻與結(jié)構(gòu)柱，使用戶可根據(jù)不同需求對(duì)室內(nèi)空間進(jìn)行靈活分割。整個(gè)項(xiàng)目流程以BIM信息化技術(shù)為平臺(tái)，通過模型數(shù)據(jù)的無縫傳遞、鏈接設(shè)計(jì)與制造環(huán)節(jié)，提高質(zhì)量和效率。

3.1 項(xiàng)目結(jié)構(gòu)自動(dòng)拆分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)章節(jié)1.2的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，將項(xiàng)目的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)予以確定，并錄入BIM系統(tǒng)中。以疊合板式剪力墻為例，具體信息如下。

（1）預(yù)制板厚度：項(xiàng)目剪力墻厚度為200mm，根據(jù)預(yù)制板定義標(biāo)準(zhǔn)將內(nèi)外葉板厚度設(shè)定為50mm，中間空心層為100mm，同時(shí)根據(jù)結(jié)構(gòu)施工圖確定混凝土材質(zhì)C35。

（2）預(yù)制內(nèi)外葉板高差：根據(jù)項(xiàng)目樓板厚度140mm，設(shè)定疊合板式剪力墻內(nèi)外葉板高差為140mm，即0.14m。

（3）預(yù)制板最大尺寸及重量：通過協(xié)同構(gòu)件廠生產(chǎn)的設(shè)備模臺(tái)寬度，確定預(yù)制板的兩條邊長(zhǎng)不可同時(shí)超過3m，并根據(jù)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)層總體的剪力墻布置，確定預(yù)制板重量控制在3.0t以內(nèi)，滿足構(gòu)件自動(dòng)拆分和塔吊噸位的要求。

（4）連接節(jié)點(diǎn)：在滿足建筑開窗、結(jié)構(gòu)計(jì)算，方便現(xiàn)場(chǎng)施工、結(jié)構(gòu)拆分的情況下，將L型節(jié)點(diǎn)現(xiàn)澆區(qū)域開口定位為300mm和400mm，一字型為400mm。

3.2 項(xiàng)目基于BIM技術(shù)的結(jié)構(gòu)自動(dòng)拆分

項(xiàng)目首層的結(jié)構(gòu)自動(dòng)拆分之前，首先需要通過BIM設(shè)計(jì)軟件將所有三維建筑墻體自動(dòng)轉(zhuǎn)化為預(yù)制構(gòu)件，根據(jù)之前設(shè)置的結(jié)構(gòu)拆分標(biāo)準(zhǔn)，將剪力墻轉(zhuǎn)化為內(nèi)外葉板厚50mm、高差140mm，尺寸邊長(zhǎng)不同時(shí)大于3m，且重量不超過3t的疊合板式剪力墻（圖8、9）。其次，通過標(biāo)準(zhǔn)化節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)自動(dòng)拆分，將疊合板式剪力墻連接處自動(dòng)生成L型或者一字型標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)（圖10），其中紫色區(qū)域?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)化拆分節(jié)點(diǎn)。

3.3 項(xiàng)目基于BIM技術(shù)的結(jié)構(gòu)組裝

（1）BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)組裝中的體現(xiàn)主要是在碰撞檢查上。因此，首先要根據(jù)BIM軟件內(nèi)梅切克的構(gòu)件深化設(shè)計(jì)，對(duì)節(jié)點(diǎn)組裝進(jìn)行施工模擬。

（2）進(jìn)行整體施工場(chǎng)地模型搭建，包括運(yùn)輸車輛、塔吊布置等信息，并將住宅模型整合入施工場(chǎng)地（圖11）。

（3）進(jìn)行4D階段規(guī)劃，包括在項(xiàng)目建造過程中合理制定施工計(jì)劃，精確掌握施工進(jìn)度，優(yōu)化使用施工資源，并科學(xué)進(jìn)行場(chǎng)地布置。接著，根據(jù)BIM施工指導(dǎo)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制構(gòu)件的組裝工作（圖12），并對(duì)一些安全注意事項(xiàng)予以警示。

3.4 工程項(xiàng)目總結(jié)

根據(jù)對(duì)該示范工程從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)施工全流程的實(shí)施總結(jié)，結(jié)合寶業(yè)集團(tuán)在工業(yè)化住宅領(lǐng)域多年的研發(fā)、施工經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為，基于BIM技術(shù)的工業(yè)化住宅結(jié)構(gòu)自動(dòng)拆分與組裝應(yīng)具備以下特點(diǎn)。

（1）BIM可視化設(shè)計(jì)：這是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)自動(dòng)拆分的基礎(chǔ)，也是BIM技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)化住宅最直觀的特點(diǎn)。

（2）構(gòu)件設(shè)計(jì)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化：這是實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件一鍵生成的關(guān)鍵，也極大方便了后期結(jié)構(gòu)自動(dòng)拆分。

（3）拆分節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化：只有節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化了，才可以利用BIM技術(shù)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)拆分標(biāo)準(zhǔn)化。

（4）拆分大板化：在符合現(xiàn)行規(guī)范的條件下，盡量采用大板形式，以此減少自動(dòng)拆分節(jié)點(diǎn)，更容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化節(jié)點(diǎn)。

圖8 三維建筑剪力墻

圖9 三維疊合板式剪力墻

圖10 三維疊合板式剪力墻自動(dòng)拆分

圖11 整體施工場(chǎng)地模型搭建

圖12 根據(jù)BIM施工指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制構(gòu)件的組裝

4 結(jié)語

隨著工業(yè)化建筑的迅速發(fā)展，基本的結(jié)構(gòu)拆分已不是難點(diǎn)。但是，信息化時(shí)代必須具備從結(jié)構(gòu)拆分上升為結(jié)構(gòu)自動(dòng)拆分的能力，其中的問題需要通過深入研究及大量工程實(shí)踐來探討解決,而通過BIM技術(shù)將結(jié)構(gòu)自動(dòng)拆分所需數(shù)據(jù)進(jìn)行集成是必經(jīng)之路，因此，工業(yè)化住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝數(shù)據(jù)傳遞技術(shù)是接下來迫切需要研究解決的課題。希望通過本研究基于BIM技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)自動(dòng)拆分和組裝的理解和應(yīng)用示例，能給業(yè)內(nèi)人士新的思路，一起推動(dòng)工業(yè)化住宅向信息化、智能化的演變。

Study on Automatic Disassembling and Assembling Technology for Industrialized Residential Structure

The paper analyzed BIM technology based automatic assembling and disassembling technology for industrialized residential structure. According to present situation and requirements of Chinese industrialized residences, it analyzed BIM technology's advantages for structural automatic disassembling and assembling, studied BIM technology's standard and procedure in stages of automatic disassembling and assembling, and summarized attentions in the process of disassembling and assembling. The feasibility and reasonability of this study was also verif i ed according to application in practical projects.

BIM, industrialized residences, automatic disassembly, assembly technology

上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)科研計(jì)劃項(xiàng)目（14DZ1202100）。

惲燕春，寶業(yè)集團(tuán)上海建筑工業(yè)化研究院結(jié)構(gòu)所所長(zhǎng)，工程師。