裝配式建筑全過程一體化數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)探究

張久靈

中國二十冶集團(tuán)有限公司 上海 201900

裝配式建筑作為建筑產(chǎn)業(yè)化的重要組成部分，越來越受到重視，成為未來建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢。由于裝配式建筑將建造過程拆分成了非現(xiàn)場的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)過程和現(xiàn)場的裝配施工過程兩個部分，因此裝配式建筑的成功實(shí)施必須充分協(xié)調(diào)預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)配送和現(xiàn)場施工活動安排，這使得項(xiàng)目調(diào)度對裝配式建筑順利實(shí)施的作用日益顯現(xiàn)，有效的調(diào)度方案已成為整個項(xiàng)目順利完成的必要條件。

1 裝配式建筑概述

裝配式建筑是通過將工廠生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件，在工地現(xiàn)場裝配而成的居住、商業(yè)和公共建筑。其相比傳統(tǒng)建筑縮短施工周期25%-30%，節(jié)水約50%，降低施工能耗約20%，減少建筑垃圾70%以上等，但存在成本高、模塊體積大、運(yùn)輸難度高、政策不完善等多種弊端。未來建筑業(yè)的發(fā)展在于裝配式建筑帶來的顛覆性變革。設(shè)計(jì)師應(yīng)發(fā)揮自身的創(chuàng)造力，開創(chuàng)出新的建筑造型。若實(shí)現(xiàn)裝配式建筑與新設(shè)計(jì)的結(jié)合，就是對整個建筑行業(yè)的顛覆[1]。

2 一體化建造模式下裝配式建筑工程特征

2.1 裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

在BIM技術(shù)作用下，總承包企業(yè)可以對裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，避免在設(shè)計(jì)過程中發(fā)生不必要的問題，造成工程返工。在工程設(shè)計(jì)過程中，總承包企業(yè)需要建立信息系統(tǒng)，對各個環(huán)節(jié)產(chǎn)生的信息進(jìn)行整合，并在信息中心中保存，真正做到信息集成化處理。通過對預(yù)制構(gòu)件尺寸和規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)化處理，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑構(gòu)件科學(xué)設(shè)計(jì)，防止由于在設(shè)計(jì)過程中存在問題而影響施工進(jìn)度和質(zhì)量。與此同時，在BIM技術(shù)作用下，能夠?qū)崿F(xiàn)碰撞檢查，幫助相關(guān)人員及時找出施工設(shè)計(jì)圖紙中存在的問題，真正做到設(shè)計(jì)協(xié)同性，減少設(shè)計(jì)問題出現(xiàn)[2]。

2.2 輔助實(shí)現(xiàn)裝配式建筑項(xiàng)目全壽命周期管理

在EPC總承包模式中，利用BIM技術(shù)，可以在工程設(shè)計(jì)、工程施工建設(shè)、工程運(yùn)行等環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)信息傳遞和共享，有效提升項(xiàng)目承包企業(yè)與運(yùn)營企業(yè)之間信息傳遞水平。例如，在工程施工建設(shè)過程中，施工企業(yè)需要把實(shí)際施工進(jìn)度情況如實(shí)反饋給項(xiàng)目設(shè)計(jì)部門，工程設(shè)計(jì)部門在獲取信息以后，對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，同時將信息反饋給施工企業(yè)。再例如，在工程交付運(yùn)營以后，總承包企業(yè)把BIM信息反饋給運(yùn)營企業(yè)，便于運(yùn)營企業(yè)對工程設(shè)計(jì)、建設(shè)情況有深入了解。在BIM信息模型作用下，能夠給項(xiàng)目全壽命周期信息管理提供條件，打破專業(yè)限制，實(shí)現(xiàn)工程資源科學(xué)分配，給項(xiàng)目全壽命周期管理工作開展提供條件。

3 裝配式建一體化數(shù)字化實(shí)現(xiàn)

3.1 PC構(gòu)件庫設(shè)計(jì)

裝配式建筑體系主要有裝配式框架體系、裝配式剪力墻體系以及裝配式框架剪力墻體系等，同時各企業(yè)都在致力于研發(fā)屬于自己的裝配式建筑體系。預(yù)制構(gòu)件可分為內(nèi)隔墻、外隔墻、疊合梁、預(yù)應(yīng)力疊合梁、疊合板、預(yù)應(yīng)力空心板、預(yù)應(yīng)力疊合板、框架柱、樓梯、陽臺、空調(diào)板、飄窗。為保證預(yù)制構(gòu)件庫的適用，預(yù)制構(gòu)件庫的建立要根據(jù)不同裝配式結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行種類的劃分并根據(jù)構(gòu)件的類別分別完成構(gòu)件庫數(shù)據(jù)得儲存。通常不同的結(jié)構(gòu)形式的裝配式體系要建立不同的預(yù)制構(gòu)件庫，同時裝配式構(gòu)件種類的劃分也要根據(jù)結(jié)構(gòu)類型的不同而選取不同的構(gòu)件庫。在預(yù)制構(gòu)件庫的類型確定后針對預(yù)制構(gòu)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)應(yīng)按照流程完成建立，其設(shè)計(jì)流程如下。①完成預(yù)制構(gòu)件的輪廓設(shè)計(jì)；②完成預(yù)制構(gòu)件的鋼筋設(shè)計(jì)；③完成預(yù)埋件與洞口的處理[3]。

3.2 高層裝配式建筑的智能環(huán)保與可持續(xù)

在未來的構(gòu)思中，隨著科技發(fā)展與大眾環(huán)保意識的提升，在高層裝配式建筑的四周設(shè)置太陽能接收板及風(fēng)能接收器，將接收的太陽能與風(fēng)能通過能源轉(zhuǎn)化，供建筑物日常運(yùn)行消耗。在建筑的底層會劃分沼氣池與動植物的區(qū)域，構(gòu)成一個綠色生態(tài)系統(tǒng)。沼氣池中部分排泄物用來肥沃植物，另一部分轉(zhuǎn)化為能源繼續(xù)為建筑物提供能源，而運(yùn)行沼氣池及能源轉(zhuǎn)化的是太陽能與風(fēng)能，從而形成一個能源運(yùn)用的循環(huán)，極大地保護(hù)環(huán)境。在高層裝配式建筑智能環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展中，垃圾站是必不可少的部分，高層和低層都可用電梯加傳送帶的方式將垃圾輸送到垃圾站。分解垃圾所產(chǎn)生的電能也可用在垃圾站本身及能源傳輸?shù)浇ㄖ锏恼Ｊ褂蒙希?jié)約能源的同時又凸顯了綠色環(huán)保。

3.3 人機(jī)交互層

人機(jī)交互層是調(diào)度管理平臺與管理者的直接對接層級，主要功能是為平臺使用者與數(shù)字孿生項(xiàng)目調(diào)度管理平臺提供可視化、直觀化、可操作化的交流通道。作為直接面向平臺使用者的窗口，人機(jī)交互層通過3D虛擬映射的方式，集成視覺、聽覺、觸覺、重力感知等，幫助使用者身臨其境地深入了解和掌握物理施工系統(tǒng)的屬性和實(shí)時狀態(tài)。通過人機(jī)交互層沉浸式的調(diào)度方案展示，使用者可以便捷地向管理平臺系統(tǒng)下達(dá)決策指令，從而實(shí)現(xiàn)對物理施工系統(tǒng)的數(shù)字化管控。

4 結(jié)語

總而言之，在一體化建造模型下，從建筑全生命周期管理角度入手，對裝配式建筑和傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑經(jīng)濟(jì)效益比較分析，能夠全面展現(xiàn)出裝配式建筑在一體化造價模式下的價值，可以減少建筑成本投放，縮短施工期限，保證工程施工質(zhì)量，給裝配式建筑一體化建造發(fā)展提供支持[4]。