裝配式建筑 推動(dòng)建筑業(yè)升級(jí)發(fā)展

文｜本刊記者 汪莉莉

裝配式項(xiàng)目中，傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)方式難以滿(mǎn)足預(yù)制構(gòu)件三維構(gòu)造的要求，設(shè)計(jì)效率低下，錯(cuò)誤多，修改繁瑣。而傳統(tǒng)生產(chǎn)線(xiàn)采用二維圖紙進(jìn)行加工，存在圖紙可視性差、誤差大，不能與系統(tǒng)集成等問(wèn)題，生產(chǎn)管理難以做到透明化、智能化，在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)也容易遇到構(gòu)件信息丟失、構(gòu)件安裝效率低下等問(wèn)題。

以中建深港新城項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目位于武漢市陽(yáng)邏經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)，總建筑面積約8萬(wàn)平方米，由6棟住宅樓組成。項(xiàng)目采用預(yù)制墻體、PCF板、疊合梁板、預(yù)制樓梯、預(yù)制陽(yáng)臺(tái)等構(gòu)件，預(yù)制率和裝配率分別達(dá)到了53%和78%。中建深港新城項(xiàng)目為解決上述傳統(tǒng)生產(chǎn)方法易產(chǎn)生的問(wèn)題，采用BIM深化設(shè)計(jì)軟件，信息化的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)無(wú)縫銜接，提高生產(chǎn)效率，降低損耗，并且在現(xiàn)場(chǎng)采用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其他技術(shù)手段，從數(shù)據(jù)收集到數(shù)據(jù)應(yīng)用方面都給予了項(xiàng)目很大的支持，消除信息孤島，提高了整體的工作效率。

各種信息技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用使我國(guó)工程建設(shè)逐步向現(xiàn)代化、標(biāo)準(zhǔn)化和信息化方向發(fā)展，促使工程建設(shè)各階段、各專(zhuān)業(yè)主體之間在更高層面上充分共享資源，有效地避免各專(zhuān)業(yè)、各行業(yè)間協(xié)調(diào)不暢問(wèn)題，有效地解決了設(shè)計(jì)與施工脫節(jié)、部品與建造技術(shù)脫節(jié)的問(wèn)題，極大地提高了工程建設(shè)的精細(xì)化程度、生產(chǎn)效率和工程質(zhì)量。

中建深港新城項(xiàng)目就充分利用BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)技術(shù)、智能監(jiān)測(cè)等信息技術(shù)，在深化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理、施工管理等方面展開(kāi)應(yīng)用，從而確保項(xiàng)目的預(yù)制率和裝配率。

協(xié)同深化設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)安裝

裝配式建筑是將整棟建筑的各個(gè)部品拆分成獨(dú)立單元，包括梁、柱、外墻、內(nèi)墻、疊合板、樓梯、陽(yáng)臺(tái)板、空調(diào)板等預(yù)制構(gòu)件，然后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)局部澆筑將各個(gè)獨(dú)立的構(gòu)件形成可靠的連接，最終形成裝配整體式建筑。這一過(guò)程需要將大量的現(xiàn)場(chǎng)工作轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)車(chē)間內(nèi)進(jìn)行，而要實(shí)現(xiàn)裝配式建筑，首先要完成預(yù)制構(gòu)件的加工，然后進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的施工安裝，最后是現(xiàn)場(chǎng)澆筑。因此，深化設(shè)計(jì)階段是非常重要的環(huán)節(jié)，不僅要考慮建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等專(zhuān)業(yè)，還要考慮加工工藝和施工安裝工藝的預(yù)埋；而且預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的精確度決定了現(xiàn)場(chǎng)安裝的準(zhǔn)確度，深化設(shè)計(jì)需要保證每個(gè)構(gòu)件到現(xiàn)場(chǎng)都能準(zhǔn)確地安裝，減少圖紙的“錯(cuò)、漏、碰、缺”等問(wèn)題。

傳統(tǒng)的2D設(shè)計(jì)模式在工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中容易產(chǎn)生信息丟失、錯(cuò)誤等，設(shè)計(jì)成果高人工、低效率、質(zhì)量不穩(wěn)定，項(xiàng)目中缺乏有效的協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)提供底層支撐，工作流程管理及生產(chǎn)方式落后，不符合現(xiàn)代信息化發(fā)展的需要?；谛畔⒓夹g(shù)的協(xié)同設(shè)計(jì)與常規(guī)設(shè)計(jì)各方相對(duì)獨(dú)立的關(guān)系不同，在預(yù)制裝配式建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程中，施工方、構(gòu)件生產(chǎn)方提前介入到設(shè)計(jì)過(guò)程中，進(jìn)行更廣泛深入的協(xié)同設(shè)計(jì)，提前避免項(xiàng)目可能遇到的困難，保證設(shè)計(jì)成果滿(mǎn)足生產(chǎn)及施工的需求。

預(yù)制構(gòu)件種類(lèi)繁多，因此要保證每個(gè)預(yù)制構(gòu)件到現(xiàn)場(chǎng)拼裝不發(fā)生問(wèn)題，只能依靠基于互聯(lián)網(wǎng)的BIM技術(shù)，各專(zhuān)業(yè)之間通過(guò)協(xié)同平臺(tái)把可能在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的沖突與碰撞提前在建筑信息模型中進(jìn)行消除，保證深化圖紙的準(zhǔn)確性和可實(shí)施性。中建深港新城項(xiàng)目采用Allplan軟件進(jìn)行裝配式結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)，在二維圖紙中進(jìn)行拆分設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)三維和二維圖形關(guān)聯(lián)、同步修改，使得深化設(shè)計(jì)流程更加精細(xì)化、具體化，并提高了工作效率；可批量生成生產(chǎn)圖紙，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)工程量，提高設(shè)計(jì)人員工作效率，深化設(shè)計(jì)可達(dá)到可視化，同時(shí)可以進(jìn)行碰撞檢查，可實(shí)時(shí)顯示圖紙中管線(xiàn)和鋼筋碰撞問(wèn)題，在設(shè)計(jì)階段就可以解決施工關(guān)系沖突問(wèn)題。

和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，Allplan軟件可以實(shí)現(xiàn)跨地區(qū)、跨專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)，不同的設(shè)計(jì)人員可以在不同的設(shè)計(jì)文件里工作，互不干涉。同一項(xiàng)目的所有設(shè)計(jì)文件可以根據(jù)相關(guān)需要有選擇地查看，并且通過(guò)預(yù)先設(shè)置設(shè)計(jì)參數(shù)，在同一項(xiàng)目下工作時(shí)，諸如標(biāo)注、文字、布筋規(guī)則是完全統(tǒng)一的，設(shè)計(jì)人員能夠直接使用統(tǒng)一向?qū)募驇?kù)文件，實(shí)現(xiàn)真正的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。

Allplan分為單機(jī)版和網(wǎng)絡(luò)版，單機(jī)版用戶(hù)可以自定義目錄配置、標(biāo)準(zhǔn)等；網(wǎng)絡(luò)版則分為關(guān)鍵用戶(hù)和一般用戶(hù)，關(guān)鍵用戶(hù)可以設(shè)置權(quán)限，把其他用戶(hù)設(shè)置為管理員或者受限用戶(hù)。網(wǎng)絡(luò)版可以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目控制，由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人為項(xiàng)目參與者的工作任務(wù)分工分配權(quán)限，控制參與者在服務(wù)器上讀寫(xiě)、修改設(shè)計(jì)文件等操作權(quán)限，從而實(shí)現(xiàn)參與人員各司其責(zé)、協(xié)同工作，保證設(shè)計(jì)的唯一性和可追溯性等。

Allplan軟件的自動(dòng)配筋、疊合板的拆分規(guī)則、鋼筋埋件統(tǒng)計(jì)、出圖布局等都需要預(yù)先設(shè)置好工廠(chǎng)目錄，通用的預(yù)埋件、有一定標(biāo)準(zhǔn)化程度的典型構(gòu)件也都可以放入向?qū)募蜃鍘?kù)內(nèi)。深化設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可以直接調(diào)用，設(shè)計(jì)人員僅僅做深化設(shè)計(jì)，不用再額外創(chuàng)建相關(guān)的構(gòu)件族，大大減輕了工作量。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，由項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)設(shè)置公司圖框、標(biāo)簽、料表和圖紙布局目錄、定義常用預(yù)埋件目錄和通用配筋公式的設(shè)定以及創(chuàng)建項(xiàng)目、創(chuàng)建標(biāo)高，分配制圖文件權(quán)限、建立向?qū)У裙ぷ鳌?/p>

中建深港新城項(xiàng)目根據(jù)設(shè)計(jì)院給定的圖紙，按圖創(chuàng)建模型，在建模過(guò)程中，結(jié)構(gòu)墻、建筑墻、樓板、陽(yáng)臺(tái)樓梯等非標(biāo)件均分開(kāi)建模，每層的結(jié)構(gòu)分出若干制圖文件，便于查看；建模過(guò)程中對(duì)各文件以及模型中的單個(gè)構(gòu)件都按照既定的命名規(guī)則命名，便于后期的用量統(tǒng)計(jì)。

在拆分設(shè)計(jì)過(guò)程中，軟件還可以按照給定的參數(shù)對(duì)疊合板構(gòu)件進(jìn)行自動(dòng)設(shè)計(jì)，墻類(lèi)構(gòu)件則需根據(jù)實(shí)際情況做拆分，拆分過(guò)程重點(diǎn)考慮工程生產(chǎn)模具的尺寸模數(shù)，在綜合考慮保證結(jié)構(gòu)受力性能和生產(chǎn)的前提下，減少非標(biāo)構(gòu)件的數(shù)量。

拆分完成后，根據(jù)生產(chǎn)、安裝的需要，每塊預(yù)制構(gòu)件還需細(xì)部調(diào)整，例如企口、窗洞口、預(yù)留洞口等的設(shè)置，完成細(xì)部設(shè)置后，需要結(jié)合構(gòu)件的受力要求，對(duì)其進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)配筋以及添加預(yù)埋件，相關(guān)預(yù)埋件直接從庫(kù)文件中調(diào)取。

在繪制二維圖紙的過(guò)程中，軟件自動(dòng)根據(jù)二維圖紙轉(zhuǎn)變出三維模型，在三維模型中對(duì)構(gòu)件進(jìn)行進(jìn)一步的審核，發(fā)現(xiàn)碰撞等問(wèn)題，軟件根據(jù)設(shè)計(jì)模型直接批量出圖，縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了工作效率。

基于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 實(shí)現(xiàn)全過(guò)程協(xié)調(diào)部署和跟蹤管理

傳統(tǒng)的工地現(xiàn)場(chǎng)都是通過(guò)人工方式填寫(xiě)報(bào)告，速度慢、信息發(fā)生延誤，并且在填寫(xiě)報(bào)告過(guò)程中容易發(fā)生錯(cuò)誤，尤其是大批量的構(gòu)件驗(yàn)收時(shí)，構(gòu)件的不當(dāng)放置、管理混亂等問(wèn)題，工作人員由于可能無(wú)法判斷構(gòu)件的真實(shí)狀況，導(dǎo)致各種問(wèn)題的發(fā)生，從而影響整體效率。

互聯(lián)網(wǎng)與BIM相結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)在于信息準(zhǔn)確豐富，傳遞速度快，減少人工錄入信息可能造成的錯(cuò)誤?；诨ヂ?lián)網(wǎng)的應(yīng)用采用RFID技術(shù)對(duì)構(gòu)件的出廠(chǎng)、運(yùn)輸、進(jìn)場(chǎng)和安裝進(jìn)行追蹤監(jiān)控，并以無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)即時(shí)傳遞信息，信息以設(shè)置好的方式在云平臺(tái)上的建筑信息模型中進(jìn)行響應(yīng)，以此對(duì)構(gòu)件施工實(shí)施質(zhì)量、進(jìn)度追蹤管理。

中建深港新城項(xiàng)目應(yīng)用北京燕通公司的裝配式構(gòu)件信息管理系統(tǒng)（PCIS），通過(guò)編碼建立構(gòu)件的唯一身份，利用RFID射頻技術(shù)，在預(yù)制構(gòu)件中埋入芯片卡，使用手持終端描述卡片，信息系統(tǒng)實(shí)時(shí)反應(yīng)項(xiàng)目所有預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝信息，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的總體把控，實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件從生產(chǎn)、物流到安裝全過(guò)程的協(xié)調(diào)部署和跟蹤管理。

具體應(yīng)用過(guò)程中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)商務(wù)部門(mén)根據(jù)生產(chǎn)圖紙錄入工程量、采購(gòu)信息等，系統(tǒng)為每一塊預(yù)制件自動(dòng)分配唯一的編碼，構(gòu)件廠(chǎng)管理人員可以在系統(tǒng)上直接安排生產(chǎn)時(shí)間和生產(chǎn)模臺(tái)，所有構(gòu)件數(shù)據(jù)均可導(dǎo)出，方便查看統(tǒng)計(jì)。生產(chǎn)人員使用專(zhuān)用打印機(jī)批量打印構(gòu)件標(biāo)識(shí)和編碼到RFID射頻卡上，在預(yù)制構(gòu)件澆筑混凝土前埋入芯片卡，芯片卡將存儲(chǔ)PC構(gòu)件的身份信息。

項(xiàng)目相關(guān)人員通過(guò)使用手持掃描終端掃描芯片卡，查看對(duì)應(yīng)構(gòu)件所有前置環(huán)節(jié)的操作人、操作時(shí)間，在確認(rèn)當(dāng)前工序后，確認(rèn)信息會(huì)傳回服務(wù)器。信息系統(tǒng)也會(huì)實(shí)時(shí)反應(yīng)項(xiàng)目所有預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝信息，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的總體把控。

中建深港新城項(xiàng)目采用BIM協(xié)同設(shè)計(jì)，能提供三維可視化的設(shè)計(jì)方式，在設(shè)計(jì)階段就能模擬生產(chǎn)、施工過(guò)程，提高了效率，避免了設(shè)計(jì)和施工脫節(jié)的問(wèn)題。同時(shí)，項(xiàng)目在生產(chǎn)管理方面基本實(shí)現(xiàn)了協(xié)同化、信息化施工管理，建立了基于互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，將管理效率提高了30%，人工數(shù)量降低50%，辦公耗材節(jié)約70%。在現(xiàn)場(chǎng)施工管理方面，中建深港新城項(xiàng)目采用基于互聯(lián)網(wǎng)的施工檢測(cè)、管理系統(tǒng)，使施工效率提高30%，質(zhì)量?jī)?yōu)良率提高40%，基本杜絕了現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂、漏水、脫落等質(zhì)量缺陷。采用基于物聯(lián)網(wǎng)的安全管理系統(tǒng)，使勞務(wù)管理效率提高50%，流動(dòng)人口管理實(shí)時(shí)化，有效杜絕了安全隱患。

綜上所述，利用各種信息技術(shù)手段，可以使設(shè)計(jì)、構(gòu)件加工、施工各階段緊密聯(lián)系起來(lái)，不但解決了信息創(chuàng)建、管理、傳遞的問(wèn)題，而且建筑信息模型、三維圖紙、采購(gòu)、制造、運(yùn)輸、存放、裝配模擬、安裝的全程跟蹤等手段也為裝配式建筑的普及奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)于裝配式建筑的發(fā)展有極大的推動(dòng)作用。