裝配式PC 預(yù)制疊合板優(yōu)化設(shè)計(jì)中BIM 技術(shù)的應(yīng)用

易振國(guó)

（窯街煤電集團(tuán)公司技術(shù)創(chuàng)新中心，甘肅 蘭州 730084）

1 引言

BIM 技術(shù)是以CAD 技術(shù)為基礎(chǔ)產(chǎn)生的多個(gè)維度的模型信息集成技術(shù)。而伴隨技術(shù)水平地逐步提升，此時(shí)被普遍地運(yùn)用在裝配式建筑工程中。裝配式建筑不僅要契合建筑安全標(biāo)準(zhǔn)，而且也要契合節(jié)能環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，順應(yīng)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。裝配式疊合板讓之前的現(xiàn)場(chǎng)加工方式成功實(shí)現(xiàn)了升級(jí)，另外裝配式疊合板實(shí)操便利，成本相對(duì)低廉。文章將針對(duì)裝配式PC 預(yù)制疊合板優(yōu)化中BIM 技術(shù)的運(yùn)用進(jìn)行深入分析，期望為該領(lǐng)域從業(yè)人員帶來(lái)一定的參考價(jià)值。

2 BIM 技術(shù)在裝配式疊合板施工的優(yōu)勢(shì)

2.1 有效提高設(shè)計(jì)效率

傳統(tǒng)的二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)流程多、時(shí)間長(zhǎng)，而且偏差率極高。由于圖紙出錯(cuò)使得工期延誤問(wèn)題屢次出現(xiàn)，BIM 技術(shù)把設(shè)計(jì)形式從二維圖紙轉(zhuǎn)變至三維模型，納入了諸多的數(shù)據(jù)信息，能夠通過(guò)BIM 模型獲取疊合板用料、聯(lián)結(jié)、鋼筋配置狀況，而不是通過(guò)人工繪制圖紙，檢查信息，這就大幅度提高了設(shè)計(jì)的效率。

2.2 減少設(shè)計(jì)誤差

BIM 技術(shù)能夠充分發(fā)揮碰撞檢查的功能，通過(guò)多次核查設(shè)計(jì)結(jié)果，就能夠進(jìn)一步糾正設(shè)計(jì)中現(xiàn)存的問(wèn)題。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，通過(guò)人工審圖產(chǎn)生的誤差較大，但是使用BIM 技術(shù)可以減小圖紙審核人員的任務(wù)量，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼筋方位間隔、疊合板連接等方面存在的缺陷。

2.3 高效協(xié)同施工

BIM 技術(shù)平臺(tái)本質(zhì)上就是一個(gè)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，在BIM 技術(shù)平臺(tái)信息開(kāi)放的情況之下，多處環(huán)節(jié)的管控、設(shè)計(jì)工作者一同搭建模型，進(jìn)行變更，有利于施工中的溝通，進(jìn)而協(xié)同施工。信息開(kāi)放還有助于各流程工作人員彼此監(jiān)督，大幅度提升準(zhǔn)確性。BIM 模型能夠呈現(xiàn)作業(yè)過(guò)程，避免與專業(yè)規(guī)劃存在沖突，有助于項(xiàng)目順暢進(jìn)行。

3 BIM 技術(shù)疊合板深化設(shè)計(jì)平臺(tái)的功能

第一，確定拆分位置。依據(jù)投入資金數(shù)額、施工的困難程度劃分現(xiàn)澆板與疊合板的區(qū)域。這個(gè)部分通常依托Revit 系統(tǒng)完成，可將顏色作為劃分的依據(jù)，進(jìn)而精準(zhǔn)辨識(shí)各個(gè)疊合板區(qū)域。倘若工程中拆分區(qū)域相對(duì)很少，那就可以提供編號(hào)處理。第二，合理設(shè)計(jì)構(gòu)建尺寸。在設(shè)計(jì)尺寸的過(guò)程中，相關(guān)人員要秉持“模數(shù)協(xié)調(diào)”的準(zhǔn)則，針對(duì)預(yù)制構(gòu)件的尺寸予以優(yōu)化。而且疊合板的模具耗費(fèi)成本較高，為了節(jié)省費(fèi)用，相關(guān)人員要采取方法提升模具的利用率。為了便于聯(lián)結(jié)，相關(guān)人員要依據(jù)其他構(gòu)件的情況明確疊合板厚度。第三，獲取相關(guān)信息和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)構(gòu)件設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化期間，有關(guān)人員需要得到構(gòu)件的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。這些工作需依托PKPM 結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)開(kāi)展，基于此得到結(jié)構(gòu)內(nèi)力數(shù)據(jù)和鋼筋配置數(shù)據(jù)。第四，對(duì)疊合板設(shè)計(jì)計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化。利用BIM 系統(tǒng)的檢驗(yàn)效能推動(dòng)設(shè)計(jì)工作開(kāi)展，例如，疊合板連接點(diǎn)的方案優(yōu)化等。

4 裝配式PC 預(yù)制疊合板優(yōu)化設(shè)計(jì)施工重難點(diǎn)分析

首先，疊合板原本設(shè)計(jì)單位，根據(jù)單位屬地的基本標(biāo)準(zhǔn)完成初步設(shè)計(jì)工作，施工方要求依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)狀況，利用BIM 工藝實(shí)現(xiàn)科學(xué)化的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。考慮到PC 預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)、預(yù)制、轉(zhuǎn)移、儲(chǔ)存、吊裝以及安裝等流程的時(shí)間及空間跨度相對(duì)很大，技術(shù)繁瑣，工程場(chǎng)地較為狹小，怎樣細(xì)致系統(tǒng)地管控安全質(zhì)量已經(jīng)成為重點(diǎn)。其次，疊合板總體規(guī)模較為龐雜，構(gòu)件規(guī)模多元，再加上運(yùn)輸?shù)拈g隔較遠(yuǎn)，很難實(shí)現(xiàn)吊裝以及裝配精度，如果組織不合理就會(huì)損壞疊合板。在作業(yè)過(guò)程中，還需要根據(jù)疊合板的尺寸科學(xué)配備起重機(jī)種類，要利用BIM 技術(shù)予以吊裝設(shè)計(jì)，保證塔吊的運(yùn)作區(qū)域科學(xué)，實(shí)現(xiàn)資源利用效率最大化。第三，樓板中預(yù)留出了一系列機(jī)電管線、水電管道等不同的孔洞，相關(guān)人員要利用BIM 工藝進(jìn)行防碰撞以及疊合板的支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而保證其具備相應(yīng)的負(fù)荷力，同時(shí)還應(yīng)該提供針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)舉措，從而做到結(jié)構(gòu)內(nèi)實(shí)外美。

5 裝配式PC 預(yù)制疊合板優(yōu)化設(shè)計(jì)中BIM 技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)分析

BIM 優(yōu)化平臺(tái)，在采集疊合板結(jié)構(gòu)內(nèi)力信息以及設(shè)計(jì)指標(biāo)之后，相關(guān)人員要充分利用Revit 軟件綜合疊合板作業(yè)次序、工藝繁瑣程度、工程成本等等。為了進(jìn)一步辨別疊合板的各個(gè)區(qū)域，從而給建筑模型各個(gè)區(qū)域渲染不同的色彩。倘若工程拆分范圍較小，此時(shí)需要對(duì)疊合板提供編碼，這樣有助于拆分區(qū)域。因?yàn)榀B合板模具加工較為復(fù)雜，造價(jià)成本高，為了進(jìn)一步減少成分支出，相關(guān)人員要利用BIM 技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)模具，如此一來(lái)才能夠達(dá)成模具利用最大化的目的。為了能夠順利連接疊合板，那么就要根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際優(yōu)化設(shè)計(jì)尺寸，而且還應(yīng)該調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

5.1 施工準(zhǔn)備工作

在施工準(zhǔn)備時(shí)期，要求進(jìn)行總體策劃，這就涵括布置施工現(xiàn)場(chǎng)、起重設(shè)施選型、吊裝部署構(gòu)件生產(chǎn)運(yùn)輸及儲(chǔ)存、模板支撐機(jī)制策劃等環(huán)節(jié)。

在加工制作疊合板之前，要求及時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)圖紙，特別是吊筋尺寸、布置間隔距離以及數(shù)量。而在預(yù)制疊合板過(guò)程中，要秉持生產(chǎn)廠家施工技術(shù)予以制作，保證疊合板生產(chǎn)質(zhì)量可靠。與此同時(shí)，還應(yīng)該安排專業(yè)人士對(duì)疊合板出廠質(zhì)量狀況予以檢查及核驗(yàn)，比較常見(jiàn)的檢查項(xiàng)目包括錨固筋直徑、尺寸、吊筋規(guī)模、混凝土強(qiáng)度、表層平整度以及外觀質(zhì)量等等，疊合板質(zhì)量要契合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。而疊合板要采取平板車(chē)予以運(yùn)輸，接著于車(chē)廂下端平鋪通長(zhǎng)木方，木方規(guī)格大約是100 mm×100 mm，接著于木方上平鋪厚度為15 mm 的硬橡膠墊。在木方鋪裝時(shí)，應(yīng)當(dāng)?shù)谝粫r(shí)間確定疊合板的具體規(guī)格，確保疊合板所受的力量均衡。疊合板暫時(shí)在場(chǎng)地堆放時(shí)，應(yīng)當(dāng)放置在塔吊能夠覆蓋的范圍，另外應(yīng)當(dāng)對(duì)放置位置進(jìn)行硬化，確保施工現(xiàn)場(chǎng)平整。具體到疊合板而言，應(yīng)當(dāng)按照吊裝單元進(jìn)行放置，疊合板放置層數(shù)應(yīng)當(dāng)不高于6 層，疊合板下方應(yīng)當(dāng)放置墊木，墊木分別放在跨中、兩個(gè)頂端大概200 mm 的位置，疊合板吊環(huán)應(yīng)當(dāng)朝上，墊木應(yīng)當(dāng)保持縱向垂直且處在同個(gè)水平面，如果是重量很重的疊合板，應(yīng)靠近塔吊一端放置。

5.2 疊合板優(yōu)化設(shè)計(jì)

考慮到BIM 的裝配式建筑施工重要條件之一就是進(jìn)行科學(xué)的構(gòu)建拆分。依據(jù)“少規(guī)格、多組合”的基本準(zhǔn)則，相關(guān)人員要利用BIM 軟件優(yōu)化升級(jí)模具的規(guī)模及組合形式。在優(yōu)化設(shè)計(jì)疊合板的過(guò)程中，還要求及時(shí)整合結(jié)構(gòu)模型以及機(jī)電。除此之外，輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)機(jī)電、水電裝配的預(yù)留預(yù)埋以及其他專業(yè)的平面預(yù)留洞口。在某項(xiàng)目中，節(jié)約了七十多種疊合板板型，這在很大程度上提升了模具通用程度以及疊合板的實(shí)際利用率。

5.3 疊合板拆分工作分析

在BIM 軟件中，根據(jù)裝配式建筑工程設(shè)計(jì)圖構(gòu)建出的BIM 模型，往往是通過(guò)樓梯總體形式表現(xiàn)出來(lái)，所以要求先完成構(gòu)件拆分，劃分成多個(gè)部分逐次核查。合理的構(gòu)建拆分是裝配式建筑工程的重要基礎(chǔ)，拆分過(guò)程中，所以需要盡可能縮減模數(shù)，即減少預(yù)制構(gòu)件的類型，改善方案縮減成本。在施工期間，運(yùn)用BIM技術(shù)劃分區(qū)域后，在疊合板位置剖析設(shè)計(jì)圖，例如疊合板運(yùn)用數(shù)量、框架結(jié)構(gòu)等。

5.4 疊合板施工節(jié)點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作分析

首先，對(duì)于疊合板的連接節(jié)點(diǎn)。所謂疊合板指的是將預(yù)制板與現(xiàn)澆混凝土結(jié)合形成的全新架構(gòu)方式。在作業(yè)過(guò)程中，運(yùn)用疊合板上面混凝土澆注的方式將所有疊合板連起來(lái)，其具有整體剛性突出、開(kāi)裂概率較低等優(yōu)勢(shì)，使用疊合板可以提前設(shè)置鋼筋的排列方式。其次，針對(duì)疊合板和現(xiàn)澆板之間的連接節(jié)點(diǎn)，這在很大程度上影響著裝配式建筑的實(shí)際強(qiáng)度。運(yùn)用BIM 技術(shù)建立多維模型，仿真現(xiàn)澆板與疊合板聯(lián)結(jié)處鋼筋的放置方式，能夠有效降低遺漏降板區(qū)域出現(xiàn)直筋的概率。最后，針對(duì)疊合板與預(yù)制墻體之間的節(jié)點(diǎn)。精準(zhǔn)的信息是疊合板與預(yù)制墻體連接節(jié)點(diǎn)的核心所在，如果構(gòu)件直徑出現(xiàn)偏差，那么就會(huì)造成搭接不暢。利用BIM 技術(shù)完成數(shù)據(jù)分析工作，有助于提高信息的精準(zhǔn)度，搭建三維模型對(duì)施工予以模擬，減少了修改設(shè)計(jì)的費(fèi)用，縮減了工程周期。建筑工程施工中疊合板同墻體搭接都有一定的長(zhǎng)度約束，只要超出既定的直徑，就極易在作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)爆漿問(wèn)題。所以，在實(shí)際作業(yè)之前，務(wù)必要采取BIM 技術(shù)予以施工模擬，在信息準(zhǔn)確無(wú)誤后方可作業(yè)。

5.5 吊裝優(yōu)化設(shè)計(jì)

在保證順利吊裝的基礎(chǔ)之上，為了實(shí)現(xiàn)節(jié)省支出及便于施工的目的，相關(guān)人員要利用BIM 技術(shù)，針對(duì)主樓標(biāo)準(zhǔn)層，依據(jù)區(qū)域板塊按順時(shí)針的方向進(jìn)一步劃定各個(gè)吊裝區(qū)域，在各個(gè)區(qū)域提前裝配中間板塊。與此同時(shí)，依據(jù)PC 預(yù)制疊合板的不同類型，由此順利起吊受力予以核驗(yàn)，預(yù)先留出樓板吊鉤方位，而且還要進(jìn)一步增強(qiáng)吊鉤鋼筋配置，確保疊合板結(jié)構(gòu)受力勻稱，可以實(shí)現(xiàn)安全吊裝。與此同時(shí)，還應(yīng)該利用現(xiàn)場(chǎng)塔機(jī)裝置吊裝裝配式構(gòu)件，依據(jù)構(gòu)件自重以及構(gòu)件儲(chǔ)放區(qū)域距離，選取不同的塔機(jī)種類。根據(jù)吊裝計(jì)劃對(duì)疊合板予以編碼，接著再順次提供疊放及吊裝，不允許間隔吊裝。在起吊的過(guò)程中，還應(yīng)該從預(yù)留的吊鉤方位予以施工，存放疊合板的先后順序和構(gòu)件吊裝次序保持統(tǒng)一?？紤]到本工程施工場(chǎng)地相對(duì)較為狹窄，此時(shí)就需要把全部PC 預(yù)制構(gòu)件予以統(tǒng)一集中儲(chǔ)存，根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載有關(guān)規(guī)范，存放疊合板層數(shù)要嚴(yán)控在6 層之內(nèi)。

進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，考慮到構(gòu)件數(shù)量龐大，但是儲(chǔ)存的區(qū)域較為狹窄，本工程利用物聯(lián)網(wǎng)工藝手段，一旦完成相關(guān)構(gòu)件，就要求將構(gòu)件結(jié)構(gòu)信息產(chǎn)出二維碼標(biāo)識(shí)在構(gòu)件上，二維碼信息一般覆蓋了疊合板生產(chǎn)時(shí)間、配筋、規(guī)模、構(gòu)件對(duì)應(yīng)編碼、儲(chǔ)存區(qū)域、吊裝順序等等，確保PC 預(yù)制構(gòu)件全部有關(guān)信息可以追根溯源，從而實(shí)現(xiàn)裝配式作業(yè)精細(xì)化。

5.6 碰撞檢查工作分析

在裝配式建筑疊合板作業(yè)過(guò)程中，BIM 技術(shù)所具有的碰撞檢查性能發(fā)揮十分重要的作用。利用BIM的輔助程序NavisWorks，能夠?qū)ρb配式建筑三維碰撞情況進(jìn)行高效檢查。具體來(lái)說(shuō)，相關(guān)人員要對(duì)裝配式建筑的總體結(jié)構(gòu)、構(gòu)件、連接節(jié)點(diǎn)予以全面地核查，利用多個(gè)環(huán)節(jié)的信息采集、分析以及處置，在第一時(shí)間內(nèi)察覺(jué)到設(shè)計(jì)中的誤差，減少成本。把碰撞檢查結(jié)果上交至設(shè)計(jì)單位，在第一時(shí)間內(nèi)修改疊合板方位、鋼筋布局情況等等，確保工程能夠順利開(kāi)展。相較于過(guò)往的單專業(yè)校審，BIM 技術(shù)所檢查的信息愈為精準(zhǔn)。

5.7 疊合板鋪裝工作分析

設(shè)計(jì)優(yōu)化改進(jìn)期間，有關(guān)人員使用BIM 技術(shù)模擬墻體支撐，從而讓疊合板鋪裝計(jì)劃得到優(yōu)化。在裝配式建筑項(xiàng)目中，通常需要根據(jù)建筑實(shí)際需要采用恰當(dāng)?shù)闹文Ｊ?。依托BIM 技術(shù)對(duì)預(yù)制墻體和疊合板中的支撐情況進(jìn)行模擬，避免兩者產(chǎn)生嚴(yán)重的碰撞。在模擬過(guò)程中，還能夠明晰疊合板中支撐螺栓的方位，從而給施工的順利完成奠定基礎(chǔ)。

5.8 疊合板模具設(shè)計(jì)工作分析

BIM 技術(shù)可以搭建三維建筑模型，同時(shí)開(kāi)始構(gòu)件拆分，接著再對(duì)各個(gè)構(gòu)件予以優(yōu)化設(shè)計(jì)。疊合板模是一種較為典型的構(gòu)件模具之一，所耗費(fèi)成本較高，利用BIM 信息平臺(tái)可以分析項(xiàng)目模具信息，同時(shí)秉持“少規(guī)格、多組合”的基本準(zhǔn)則，如此一來(lái)就能夠統(tǒng)計(jì)模具的數(shù)量和組合形式，減少模具費(fèi)用。在制作之前，相關(guān)人員要全面采取BIM 軟件予以分析，防止資源耗損。

5.9 現(xiàn)澆板帶優(yōu)化設(shè)計(jì)工作分析

某項(xiàng)目疊合板縫為整體式拼縫，利用BIM 技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)310~360 mm 寬現(xiàn)澆板混凝土板帶。針對(duì)各個(gè)相鄰跨度的板帶，相關(guān)人員要保證拉通順直，如此一來(lái)，就有助于保證支設(shè)模板時(shí)的持續(xù)性，同時(shí)還可以保證控制支撐體系的穩(wěn)定。因?yàn)榀B合板通過(guò)雙向板受力，此時(shí)現(xiàn)澆板混凝土板帶兩端的疊合板底部，延伸出的鋼筋都應(yīng)該錯(cuò)開(kāi)，同時(shí)要在端部安置180°彎鉤。

5.10 提供三維碰撞檢查

相關(guān)人員要利用BIM 輔助軟件，對(duì)疊合板等裝配式構(gòu)件環(huán)節(jié)提供科學(xué)化的三維碰撞檢查，利用對(duì)裝配式建筑的總體架構(gòu)、各構(gòu)件、連接節(jié)點(diǎn)、施工環(huán)節(jié)予以準(zhǔn)確的信息采集，整合及分析處置，而且還能夠高效地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)漏洞，在第一時(shí)間內(nèi)調(diào)整疊合板方位、尺寸、鋼筋布局情況等，從而保證施工安全及精度，減少成本支出。

6 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在裝配式疊合板作業(yè)期間，恰當(dāng)運(yùn)用BIM 技術(shù)有助于項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)效的有效提升。BIM 技術(shù)和裝配式疊合板作業(yè)模式結(jié)合使用已發(fā)展為當(dāng)今的大方向，建筑企業(yè)積極運(yùn)用BIM 技術(shù)，有效運(yùn)用該技術(shù)在數(shù)據(jù)集成方面的功能，在促進(jìn)裝配式建筑發(fā)展的過(guò)程中，還能夠獲取可觀的物質(zhì)收益。