某裝配式租賃住宅BIM技術(shù)應(yīng)用

肖燕武，陳 敏，何 柱

（1、廣州城市職業(yè)學(xué)院 廣州 510405；2、廣東省第四建筑工程有限公司 廣州 510100）

1 工程概況

本項目的PC構(gòu)件主要包括預(yù)制疊合板、預(yù)制飄窗、預(yù)制樓梯、預(yù)制梁，該項目預(yù)制構(gòu)件種類及數(shù)量較少，且每單體相互一致性高，預(yù)制構(gòu)件統(tǒng)計如表1所示。

表1 預(yù)制構(gòu)件統(tǒng)計Tab.1 Statistical of Prefabricated Components

本項目方案設(shè)計既遵循“少規(guī)格，多組合”的設(shè)計原則（見圖1），也滿足裝配式建筑的核心宗旨要求——“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理”［1］。

圖1 佛山某裝配式租賃住宅項目效果Fig.1 Effect of an Assembled Rental Housing Project in Foshan

2 BIM技術(shù)在設(shè)計階段的應(yīng)用

2.1 工程方案論證

本工程方案是以《裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程：廣東省標(biāo)準(zhǔn)DBJ 15-107—2016》、《裝配式混凝土建筑深化設(shè)計技術(shù)規(guī)程：廣東省標(biāo)準(zhǔn)DBJ/T 15-155—2019》和《裝配式建筑評價標(biāo)準(zhǔn)：廣東省標(biāo)準(zhǔn)DBJ/T 15-163—2019》的相關(guān)內(nèi)容作為仿真論證的依據(jù)，采用BIM 技術(shù)，將現(xiàn)場勘查資料與設(shè)計圖紙相結(jié)合，建立三維立體模型，將各構(gòu)件參數(shù)信息在模型中詳細(xì)標(biāo)注出來。參照規(guī)范內(nèi)容檢查模型參數(shù)是否滿足要求，結(jié)合模型對一些不滿足要求的應(yīng)用參數(shù)進行調(diào)整，提高工程方案的合規(guī)性，為后續(xù)施工工作的順利推進奠定了基礎(chǔ)。

2.2 設(shè)計與施工的銜接

工程方案可行性評估和參數(shù)調(diào)整工作完成后，根據(jù)建設(shè)單位提供的坐標(biāo)參數(shù)，建立工程場區(qū)控制網(wǎng)，做好建筑物距離測量工作，將空間參數(shù)信息準(zhǔn)確地傳遞給設(shè)計單位，設(shè)計單位再對設(shè)計方案進行細(xì)化處理，并將優(yōu)化調(diào)整后的參數(shù)反饋給施工單位，做好設(shè)計與施工之間的信息交互工作，進而提高設(shè)計方案的可靠性，提高施工方案內(nèi)容的可行性和合規(guī)性。

3 BIM技術(shù)在生產(chǎn)階段的應(yīng)用

3.1 設(shè)計單位與預(yù)制構(gòu)件廠的數(shù)據(jù)交互

預(yù)制構(gòu)件廠預(yù)制和制作精度控制要求高，設(shè)計單位運用BIM 技術(shù)提供的PC 構(gòu)件模型信息越詳細(xì)準(zhǔn)確，越有利于預(yù)制構(gòu)件的工廠流水線加工生產(chǎn)的配套產(chǎn)業(yè)化，有利于PC 構(gòu)件的生產(chǎn)進度滿足施工進度要求，有利于提高預(yù)制構(gòu)件的合理倉儲量及運輸效率。BIM 技術(shù)實現(xiàn)了設(shè)計單位與預(yù)制構(gòu)件廠的信息共享，是預(yù)制構(gòu)件廠實現(xiàn)加工生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化的重要信息化技術(shù)手段，能更好地為設(shè)計單位與構(gòu)件廠的溝通對接提供數(shù)據(jù)支持［2］。

3.2 施工單位與預(yù)制構(gòu)件廠的協(xié)同工作

預(yù)制構(gòu)件廠應(yīng)按照施工單位提供的施工總進度計劃排出預(yù)制構(gòu)件加工生產(chǎn)專項計劃，預(yù)制廠里至少備有2 層的預(yù)制構(gòu)件存貨，以防有突發(fā)事情時不影響工地的安裝進程。

根據(jù)施工現(xiàn)場的吊裝計劃，施工單位應(yīng)當(dāng)提前3 d將構(gòu)件進場計劃表發(fā)給構(gòu)件廠，標(biāo)明構(gòu)件名稱、類型、數(shù)量、使用部位和到場時間。在裝貨和運輸前，根據(jù)發(fā)貨清單核對預(yù)制構(gòu)件的數(shù)量、規(guī)格、型號是否正確。利用信息跟蹤技術(shù)，從構(gòu)件出廠、運輸及到場安裝對每批次每個構(gòu)件實施全過程跟蹤，并根據(jù)現(xiàn)場施工進度做好構(gòu)件進場計劃，盡量做到零堆放或最少堆放，一方面減少二次轉(zhuǎn)運成本，另一方面能減少現(xiàn)場場地占用面積，以更好體現(xiàn)現(xiàn)場文明施工管理。

PBL教學(xué)前后，護生評判性思維能力總分差異具有顯著性（t=-11.549，P＜0.05），說明從整體上來看，實施PBL教學(xué)后護生評判性思維能力有了明顯提高。

3.3 預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的質(zhì)量控制要點

⑴預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)之前應(yīng)根據(jù)預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計圖紙制定相應(yīng)的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)方案，對相應(yīng)的技術(shù)要求及及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進行交底。

⑵預(yù)制構(gòu)件模具的設(shè)計應(yīng)滿足預(yù)制構(gòu)件的外觀尺寸、質(zhì)量及相關(guān)預(yù)留孔洞及預(yù)埋件的定位，制作好的模具應(yīng)滿足承載力、剛度及穩(wěn)定性要求。

⑶預(yù)制構(gòu)件的外觀尺寸、外觀質(zhì)量應(yīng)滿足設(shè)計及規(guī)范要求。預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)過程中的隱蔽驗收記錄、生產(chǎn)用材料的質(zhì)量證明文件、生產(chǎn)過程中的質(zhì)量驗收記錄均應(yīng)有詳細(xì)的記錄及相關(guān)資料，作為預(yù)制構(gòu)件為合格產(chǎn)品的證明依據(jù)。

⑷預(yù)制構(gòu)件起模后及時對構(gòu)件邊角采用木條或?qū)Ｓ米o角條包裹保護，防止構(gòu)件在起吊運輸過程中碰撞造成邊角損壞。

⑸預(yù)制構(gòu)件出廠時應(yīng)隨貨提供產(chǎn)品的合格證或質(zhì)保書，應(yīng)在預(yù)制構(gòu)件顯眼部位標(biāo)明生產(chǎn)單位、構(gòu)件型號、項目名稱、生產(chǎn)日期和質(zhì)量合格標(biāo)志。

4 BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用

4.1 快速完善施工詳圖設(shè)計和節(jié)點設(shè)計

設(shè)計模型，相對二維設(shè)計已有較多優(yōu)化但仍未結(jié)合施工進行深化，應(yīng)用“管線綜合布置技術(shù)”可以使各專業(yè)的施工單位和人員提前審圖并熟悉圖紙。通過這一過程，使施工人員了解設(shè)計意圖，掌握管道內(nèi)的傳輸介質(zhì)及特點，弄清管道的材質(zhì)、直徑和截面大小，強電線纜與線槽（架、管）的規(guī)格、型號、弱電系統(tǒng)的敷設(shè)要求，明確各樓層凈高，管線安裝敷設(shè)的位置和有吊頂時能夠使用的寬度及高度、管道井的平面位置及尺寸，特別要注意風(fēng)管截面尺寸、位置、保溫管道間距要求、無壓管道坡度、強弱電橋架的間距等，具體如圖2所示。

圖2 管線綜合布置技術(shù)Fig.2 General Layout Technology of Pipelines

4.2 控制各專業(yè)或各分包的施工工序

管線綜合布置技術(shù)是在未施工前根據(jù)施工圖紙進行圖紙“預(yù)裝配”，通過“預(yù)裝配”的過程，把各個專業(yè)未來施工中的交匯問題全部暴露出來并提前解決，為將來工程施工組織與管理打下良好基礎(chǔ)［3-4］。施工中可以合理安排、調(diào)整各專業(yè)或各分包的施工工序，有利于穿插施工，加快施工進度。例如原方案管線布置圖以考慮水管檢修條件為主要因素，把水管放在下層，因現(xiàn)場水電施工先于暖通施工進場，調(diào)整水管在上層，并預(yù)留上層檢修空間。優(yōu)化調(diào)整前后的管線布置如圖3所示。

圖3 管線調(diào)整前后布置Fig.3 Layout before and after Pipeline Adjustmen

4.3 機電管線綜合應(yīng)用

業(yè)主對凈空高度提出了具體要求，經(jīng)過施工單位采用BIM 及相關(guān)技術(shù)進行凈空優(yōu)化后，調(diào)整了相關(guān)管道的做法，使凈空高度有了很大的提升，從優(yōu)化前的2.4 m 到優(yōu)化后的2.7 m，本質(zhì)上有了很大提高。對比優(yōu)化前后剖面圖（見圖4），可以直觀發(fā)現(xiàn)對新風(fēng)管及排煙管的布置進行了優(yōu)化，從而達到提高凈高的目的，避免了施工階段的返工和變更。

圖4 管線綜合優(yōu)化前后效果Fig.4 Effect before and after Pipeline Comprehensive Optimization

4.4 先核算、計算、合理選用綜合支吊架

在未施工前先根據(jù)施工圖紙，在計算機上應(yīng)用BIM 管線綜合技術(shù)進行模擬拼裝，將機電安裝工程中存在的各種專業(yè)管線安裝沖突問題直觀地反映出來，通過合理優(yōu)化后，使用一個綜合支吊架就能解決沖突問題，既優(yōu)化了各專業(yè)之間的施工工序，又控制了施工成本。

4.5 BIM 指導(dǎo)現(xiàn)場施工并協(xié)同整理施工數(shù)據(jù)

通過將各部位模板做法建立Revit 模型，直接進行可視化交底［5-7］，避免模板安裝過程中錯漏缺失，使現(xiàn)場模板做法規(guī)范、統(tǒng)一。同時可以利用廣聯(lián)達模架設(shè)計軟件，對項目內(nèi)、外架進行整體建模設(shè)計（見圖5），緊密結(jié)合項目實際優(yōu)化架體設(shè)計、綜合管控大綜周轉(zhuǎn)材料使用量。

圖5 梁模板支架BIM模型側(cè)面與剖面Fig.5 Beam Formwork Support of BIM Model Side View and Section View

4.6 BIM 輔助施工方案深化設(shè)計

運用BIM 技術(shù)理解設(shè)計意圖并根據(jù)現(xiàn)場條件進行施工方案深化調(diào)整，為后續(xù)施工做好準(zhǔn)備，提前釋放施工風(fēng)險。在滿足功能和規(guī)范要求的前提下，運用BIM 技術(shù)對各專業(yè)施工方案進行深化設(shè)計［8］，排除和減少因設(shè)計人員疏忽而造成的各類損失，使得機電安裝不僅能夠達到預(yù)期的設(shè)計效果，還能獲得較好的經(jīng)濟效益。詳細(xì)繪制機電設(shè)備各管線安裝位置，利于指導(dǎo)現(xiàn)場作業(yè)精確施工，如圖6所示。

圖6 BIM輔助施工方案深化Fig.6 BIM Auxiliary Construction Plan Deepening

4.7 班組作業(yè)協(xié)同管理

班組作業(yè)協(xié)同管理流程：幫組理解設(shè)計意圖?各班組協(xié)同作業(yè)?生成現(xiàn)場圖紙?指導(dǎo)現(xiàn)場施工作業(yè)，按圖施工。

⑴班組作業(yè)協(xié)同，是從流程、工藝到工作面提前配合，避免現(xiàn)場拆改風(fēng)險，加快施工進度。

⑵通過BIM 技術(shù)優(yōu)化圖紙，調(diào)整管線走向布局來調(diào)整增加凈空高度，出深化施工圖，現(xiàn)場可按BIM深化圖紙施工，所見即所得，減少返工率，提升工程質(zhì)量。具體如圖7所示。

圖7 BIM技術(shù)輔助作業(yè)協(xié)同F(xiàn)ig.7 BIM Technology Assists Job Collaboration

4.8 BIM 在綠色安全文明施工管理中的應(yīng)用

項目部利用BIM 技術(shù)對場地總平面布置、電梯井臨邊防護、工具式防護棚、安全臨邊防護設(shè)施、樣板層、CI等進行參數(shù)化合理布置［9-10］，以達到安全措施有效、美觀、降耗等效果并滿足綠色施工要求（見圖8）。

圖8 BIM技術(shù)在辦公場地平面布置中的應(yīng)用Fig.8 The Application of BIM Technology in the Layout of Office Space

5 項目工作流程梳理

該項目裝配式總建筑面積為55 226.5 m2，在BIM技術(shù)應(yīng)用過程中，首先需要熟悉和了解項目的全過程，從開始到結(jié)束，按照“原材料質(zhì)量管理?鋼筋制安?混凝土預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)?預(yù)制件運輸與存放?現(xiàn)場吊裝施工?養(yǎng)護?質(zhì)量驗收”的工作流程將項目按施工先后順序進行分解，提前擬定各個控制環(huán)節(jié)的管理難點，運用BIM 技術(shù)模擬各類預(yù)防措施和應(yīng)急措施，在出現(xiàn)問題后能夠及時采取相應(yīng)措施解決該問題，保證整個工程項目施工管理環(huán)境的穩(wěn)定。

6 現(xiàn)場施工作業(yè)監(jiān)督

除了上述應(yīng)用要點外，BIM 技術(shù)在現(xiàn)場作業(yè)監(jiān)督環(huán)節(jié)中，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)對現(xiàn)場作業(yè)監(jiān)督相關(guān)工作的信息進行分類、整理，借助BIM 技術(shù)對每個預(yù)制構(gòu)件進行編號，配套發(fā)放疊合板布置圖及預(yù)制飄窗布置圖，確保每塊板吊裝位置與編號圖匹配。構(gòu)件進場后根據(jù)吊裝先后順序確定碼放順序，便于疊合板按順序吊裝，有利于縮短工期，避免返工。

7 結(jié)語

⑴BIM 技術(shù)在該裝配式項目中的應(yīng)用，不僅提高了裝配式建筑協(xié)同設(shè)計效率，也大大降低了設(shè)計誤差；設(shè)計單位與預(yù)制構(gòu)件長的數(shù)據(jù)交互應(yīng)用，在一定程度上促進了預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)流程的優(yōu)化。

⑵本項目采用機電管線綜合布置技術(shù)，解決了施工前設(shè)計圖紙與管線碰撞的問題，有利于順利組織施工，不僅能有效縮短專業(yè)工種之間的協(xié)調(diào)時間，有效提高機電安裝施工質(zhì)量，既能滿足建設(shè)單位的要求又能滿足設(shè)計和規(guī)范要求，不僅縮短了施工工期，而且降低了安裝工程的經(jīng)濟成本。

⑶本項目在施工管理中運用BIM 技術(shù)，通過對模板施工方案的三維模擬、鋼筋節(jié)點的三維優(yōu)化、工具式防護棚的標(biāo)準(zhǔn)化布置、施工場地的三維布置進行了優(yōu)化，解決了部分在施工過程中存在的一些難題，提高了施工效率，提高了施工質(zhì)量，縮短了施工工期，降低了施工成本，對同類工程具有很好的借鑒意義。