淺析BIM 技術(shù)在裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)建筑中的信息化應(yīng)用

郝志強(qiáng)

（山西二建集團(tuán)有限公司， 山西 太原 030000）

1 概述

1.1 裝配式建筑

裝配式建筑是指結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外圍護(hù)系統(tǒng)、設(shè)備與管線系統(tǒng)、內(nèi)裝系統(tǒng)的主要部分采用預(yù)制的構(gòu)件在工地裝配而成的建筑。

發(fā)展裝配式建筑是建造方式的重大變革，是推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的重要舉措。

2017 年06 月14 日，山西省人民政府辦公廳印發(fā)《山西省關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的實(shí)施意見》中提出2018-2020 年要形成一批以設(shè)計(jì)、施工、部品部件規(guī)?；a(chǎn)企業(yè)為核心、貫通上下游產(chǎn)業(yè)鏈條的產(chǎn)業(yè)集群。裝配式建筑產(chǎn)業(yè)基地?cái)?shù)量和產(chǎn)能基本滿足全省發(fā)展需求。到2020 年底，全省11 個(gè)地市裝配式建筑占新建建筑面積的比例達(dá)到15%以上，其中太原市、大同市力爭(zhēng)達(dá)到25%以上。

1.2 BIM 技術(shù)

BIM 為建筑信息模型（Building Information Modeling）的簡(jiǎn)稱，具有可視性、模擬化、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性、可出圖性等優(yōu)點(diǎn)。

2 應(yīng)用案例

2.1 工程概況

項(xiàng)目為山西省太原市泰瑞城住宅項(xiàng)目一標(biāo)段，共建設(shè)4 棟住宅單體樓及地下車庫(kù)，其中4 棟住宅樓為裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系?？偨ㄖ娣e12.9 萬(wàn)平米，建筑高度87.45m。裝配率達(dá)到67.8%。

該項(xiàng)目采用預(yù)制構(gòu)件有：預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板、預(yù)制混凝土內(nèi)墻板、陽(yáng)臺(tái)外掛板、預(yù)制PCF 板、預(yù)制樓梯、預(yù)制疊合樓板、預(yù)制空調(diào)板、預(yù)制連廊。

2.2 BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

1.各專業(yè)模型創(chuàng)建，圖紙會(huì)審

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和圖紙會(huì)審都是大量的施工圖紙，裝配式建筑的圖紙量較傳統(tǒng)住宅增加的更多，在短期內(nèi)要憑借有經(jīng)驗(yàn)的施工技術(shù)人員和設(shè)計(jì)人員對(duì)預(yù)制構(gòu)件和現(xiàn)澆結(jié)合部分和作業(yè)面精確到鋼筋級(jí)別，在短時(shí)間內(nèi)很難完成，且經(jīng)常會(huì)有遺漏，而構(gòu)件生產(chǎn)的模具有定制性，過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題將造成模具重新制作，影響工期并造成經(jīng)濟(jì)損失。

BIM 技術(shù)以3D 為基礎(chǔ)，以參數(shù)化的設(shè)計(jì)方式構(gòu)件信息資料庫(kù)，各專業(yè)分別建立模型，在REVIT 軟件中建立模型。將預(yù)制構(gòu)件部分、現(xiàn)澆部分、墻、梁、板、門、窗等作為單獨(dú)的構(gòu)件單元，添加混凝土強(qiáng)度等級(jí)、構(gòu)件尺寸及材質(zhì)、預(yù)留洞及預(yù)埋件的位置信息，提取相應(yīng)信息可以統(tǒng)計(jì)生成Excel 表格。同時(shí)根據(jù)模型可以到處二維CAD 圖紙和Excel 表格。

將所建立的模型導(dǎo)入Naviswork 軟件對(duì)模型進(jìn)行瀏覽和碰撞檢測(cè)，不同專業(yè)的設(shè)計(jì)在合并的時(shí)候出現(xiàn)的錯(cuò)、漏、碰、缺能夠被檢查出來(lái)，將碰撞檢測(cè)的問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行匯總整理，和設(shè)計(jì)單位、構(gòu)件生產(chǎn)單位研究探討之后通過(guò)調(diào)整構(gòu)件參數(shù)進(jìn)行修改。

2.關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)深化

在裝配式建筑中精細(xì)化預(yù)制外墻與預(yù)制疊合板、預(yù)制外墻和現(xiàn)澆部分的鋼筋，對(duì)鋼筋進(jìn)行精細(xì)化檢查。項(xiàng)目一層及以上水平構(gòu)件采用疊合板，通過(guò)建立三維模型可直觀展示疊合板間現(xiàn)澆板帶鋼筋及桁架鋼筋，且一至四層豎向構(gòu)件采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，通過(guò)建立疊合板與現(xiàn)澆部分連接節(jié)點(diǎn)模型減少預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的鋼筋碰撞問(wèn)題。

五層及以上豎向構(gòu)件采用預(yù)制外墻，預(yù)制外墻水平連接采用一字形、L 形、T形三種連接方式，通過(guò)建立連接節(jié)點(diǎn)處鋼筋排布模型，減少預(yù)留鋼筋和現(xiàn)澆部位鋼筋的碰撞問(wèn)題。

2.3 BIM 技術(shù)在施工階段的應(yīng)用

1.場(chǎng)地布置

項(xiàng)目因?yàn)閳?chǎng)地狹小，辦公區(qū)和生活區(qū)分開設(shè)置，現(xiàn)場(chǎng)材料堆放以及構(gòu)件存放需要多次調(diào)整位置，針對(duì)項(xiàng)目的基礎(chǔ)階段、主體階段、車庫(kù)施工階段等多個(gè)施工節(jié)點(diǎn)提前應(yīng)用BIM 技術(shù)進(jìn)行場(chǎng)地布置策劃，規(guī)劃區(qū)域，能夠合理有序的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)布置模擬，最大程度的節(jié)約施工用地，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的道路進(jìn)行規(guī)劃，模擬行車路線，節(jié)省工期，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本。

2.完善企業(yè)族庫(kù)

建筑信息模型搭建中，族是基本單位。參數(shù)化族可以通過(guò)調(diào)整相關(guān)參數(shù)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行調(diào)整，類似構(gòu)件可以采用相同的參數(shù)化族來(lái)進(jìn)行調(diào)整。依據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)建立預(yù)制構(gòu)件族庫(kù)、參數(shù)化安裝線管族庫(kù)，為同類型工程的建模提前搭建參數(shù)族庫(kù)，族庫(kù)的完善可以大幅提升建模效率。

3.輔助策劃

預(yù)制構(gòu)件的斜支撐在頂板的連接件要提前預(yù)埋在下一層的頂板上，構(gòu)件的安裝和支撐精度要求高，對(duì)預(yù)埋環(huán)的精度要求也較高，斜支撐相互之間不得出現(xiàn)交叉碰撞，也不得出現(xiàn)與現(xiàn)澆部分交叉導(dǎo)致工人作業(yè)面不足，出現(xiàn)綁扎現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)鋼筋困難。通過(guò)三維模型模擬預(yù)制墻體斜支撐、疊合板獨(dú)立支撐的排布方式，將其直觀展示出來(lái)，減少后期碰撞問(wèn)題。

在施工現(xiàn)場(chǎng)6#樓一個(gè)單元作為質(zhì)量樣板區(qū)進(jìn)行試吊裝和試安裝，為全方位多角度展示裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的施工工藝及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造連接，對(duì)質(zhì)量樣板區(qū)進(jìn)行策劃，應(yīng)用BIM 技術(shù)對(duì)樣板區(qū)的功能性及展示內(nèi)容進(jìn)行劃分，在保證展示內(nèi)容的基礎(chǔ)上充分保證質(zhì)量樣板區(qū)的指導(dǎo)性。

3 輔助現(xiàn)場(chǎng)施工

3.1 進(jìn)度模擬

在建立的模型基礎(chǔ)上根據(jù)預(yù)定的施工進(jìn)度進(jìn)行施工模擬，確定工期，在項(xiàng)目管理中明確施工任務(wù)及施工節(jié)點(diǎn)，遇到現(xiàn)場(chǎng)工期延遲調(diào)整進(jìn)度模擬，確定最新的進(jìn)度模擬。輔助項(xiàng)目管理人員進(jìn)行施工管理。

3.2 工程量提取

添加構(gòu)件信息族搭建的BIM 模型實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的提取所需模板、混凝土、鋼筋等相關(guān)工程量信息,生成相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表，對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行編號(hào)，為施工前后的工程預(yù)決算提供工程量數(shù)據(jù)。

3.3 安裝管線優(yōu)化

地下設(shè)備管線層內(nèi)不同專業(yè)的管線出現(xiàn)重疊和空間利用不合理的現(xiàn)象，出具凈高分析報(bào)告。進(jìn)行管綜優(yōu)化后，滿足了規(guī)范要求的最小間距要求（包括管道保溫層在內(nèi)），合理排布，以6#樓地下一層為例，局部降低滿足凈空2.2m。

4 三維可視化技術(shù)交底

裝配式建筑對(duì)于很多傳統(tǒng)建筑操作工人來(lái)說(shuō)并不熟悉，預(yù)制構(gòu)件安裝斜支撐、疊合板的獨(dú)立支撐安裝、吊裝施工、灌漿施工等相關(guān)工藝僅靠書面技術(shù)交底并不能真正使操作工人了解操作流程，對(duì)施工工藝一知半解，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作時(shí)大打折扣，不能保證施工質(zhì)量。針對(duì)裝配式建筑的施工工藝制作工藝動(dòng)畫視頻進(jìn)行交底，并將施工工藝上載入到二維碼中，現(xiàn)場(chǎng)操作工人可以隨時(shí)掃二維碼觀看工藝視頻。

5 BIM+二維碼信息化管理

將BIM 三維模型信息和構(gòu)件深化設(shè)計(jì)圖紙導(dǎo)入對(duì)應(yīng)預(yù)制構(gòu)件的二維碼當(dāng)中，利用二維碼生成器進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件標(biāo)簽制作，并對(duì)應(yīng)于預(yù)制構(gòu)件的相應(yīng)編號(hào)。將二維碼標(biāo)識(shí)按照對(duì)應(yīng)編號(hào)粘貼于預(yù)制構(gòu)件實(shí)體和預(yù)制構(gòu)件加工圖、明細(xì)表上，利用手機(jī)上APP 客戶端或者專用二維碼掃描儀器進(jìn)行二維碼識(shí)別，即出現(xiàn)構(gòu)件信息，最終利用BIM 技術(shù)三維可視化指導(dǎo)生產(chǎn)出信息化預(yù)制構(gòu)件。

6 結(jié)語(yǔ)

BIM 技術(shù)在裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用能夠提升審圖效率，節(jié)約施工成本，與方案策劃同步能起到很好的指導(dǎo)作用。但BIM 技術(shù)應(yīng)用的落地和BIM 專業(yè)人才的積累以及管理人員應(yīng)用BIM 技術(shù)的意識(shí)分不開。BIM 技術(shù)對(duì)建筑行業(yè)的推動(dòng)和發(fā)展能夠起到積極的促進(jìn)作用。但在應(yīng)用過(guò)程中還存在很多問(wèn)題，還需要在工程實(shí)踐中進(jìn)一步完善。