信息技術成就建筑之美

文｜本刊記者 陳昕

所謂“像造汽車一樣造房子”，就是通過部件的拼裝，節(jié)點的處理，從而形成共同作用的整體，滿足結(jié)構(gòu)性能的需要。裝配式施工是采用工業(yè)化生產(chǎn)的方式，在工廠內(nèi)完成構(gòu)件或部品部件的生產(chǎn)，運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場后，進行現(xiàn)場安裝的施工方式。建筑結(jié)構(gòu)從構(gòu)成材料進行分類，可以分為木結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)以及混合結(jié)構(gòu)，在這些結(jié)構(gòu)形式中，除了砌體結(jié)構(gòu)外，其他結(jié)構(gòu)都適合采用裝配式施工進行建造。

裝配式施工的核心是“集成”，而建筑信息模型則是“集成”的重要手段，利用建筑信息模型串起設計、生產(chǎn)、施工、裝修和管理全過程，可以服務于建筑設計、建筑、運維、拆除的全生命周期。

裝配式施工在解決傳統(tǒng)施工方式問題的同時，對施工管理和施工技術也提出了要求和挑戰(zhàn)。采用裝配式施工的住宅，其建設過程不同于傳統(tǒng)方式，增加了深化設計、構(gòu)件生產(chǎn)、物流運輸階段，施工階段的主體結(jié)構(gòu)施工由現(xiàn)場澆注轉(zhuǎn)變?yōu)橐匝b配式施工為主。

中建八局把建筑信息模型應用于裝配式建筑構(gòu)件外觀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)效率、運輸安全、施工便捷、設備預埋等多個環(huán)節(jié)。過去，采用傳統(tǒng)的二維設計方法在深化設計階段進行PC構(gòu)件拆分時，由于裝配式體系的差異以及工程規(guī)模的大小不同，會產(chǎn)生數(shù)量不等的各種形式的PC構(gòu)件。每個PC構(gòu)件預留的管線、孔洞、連接節(jié)點、吊裝工藝等都會有所不同，外觀一樣的PC構(gòu)件也要設置唯一的編碼，標明其規(guī)格型號、安裝樓層、安裝部位等詳細信息，因此一般的住宅項目會產(chǎn)生上百種型號的PC構(gòu)件，設計及管理工作量很大。由于PC構(gòu)件是整個建筑中不可缺少的一部分，PC構(gòu)件的生產(chǎn)管理及物流運輸對工程進度有著直接影響，構(gòu)件按計劃正常的生產(chǎn)、質(zhì)量合格并運送到施工現(xiàn)場是保證工程進度的關鍵因素，需要進行有效的管理。在現(xiàn)場裝配施工時，采用傳統(tǒng)的二維圖紙及文字方案進行構(gòu)件吊裝、構(gòu)件節(jié)點連接等技術交底時，工人不容易理解吊裝工藝及節(jié)點連接工藝，交底難度大，對施工安全、進度、質(zhì)量有著很大的影響。從上述問題可以看出，裝配式施工采用傳統(tǒng)的管理方法和技術，工作量大，管理難度大，效率低，通過使用建筑信息模型可以很好的解決這些問題。可以解決建筑項目設計、構(gòu)件生產(chǎn)、施工工期緊、質(zhì)量要求高的難題。

直觀地對構(gòu)造外形及預留預埋進行設計，分析各種預留預埋位置的準確性。在中建八局沒有應用建筑信息模型前，在工業(yè)化方面，工人使用的構(gòu)件加工圖都是二維圖紙；現(xiàn)在，中建八局給工人做的構(gòu)件加工圖全是二維圖紙+三維圖紙，這樣工人對于預埋件和鋼筋的搭建可以看得非常直觀。對于檢查人員來說，也可以非常清楚地看到構(gòu)件鋼筋的搭配、預埋件。

在施工準備階段，可以直接利用BIM模型，進行施工場地布置模擬，優(yōu)化場地布局，提高構(gòu)件的安裝效率；通過進行施工方案模擬、提前發(fā)現(xiàn)吊裝中可能發(fā)生的碰撞等問題，優(yōu)化施工方案和施工計劃。在施工過程中通過進行專項吊裝方案模擬，優(yōu)化吊裝方案以及進行方案的可視化交底；通過對構(gòu)件的生產(chǎn)與配送進行全過程管理，優(yōu)化構(gòu)件生產(chǎn)及運輸計劃，合理安排施工進度。還可以通過可視化技術交底，使工人充分理解設計及安裝要求，提高構(gòu)件安裝、連接的正確性及精度；通過現(xiàn)場質(zhì)量檢查與BIM模型關聯(lián)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的對比，提高質(zhì)量管理水平。

此外，構(gòu)件到達現(xiàn)場后，利用建筑信息模型可以實現(xiàn)預置構(gòu)件數(shù)字化的制造。中建八局工程研究院副院長苗冬梅具體介紹到：“中建八局四年前做預置裝置時，往往會在工廠搭建一個住宅樓單元一戶，并會在工廠里試搭一下。現(xiàn)在利用建筑信息模型對現(xiàn)場組織以及施工工序，在電腦上進行虛擬模擬，及時發(fā)現(xiàn)裝配過程中的一些問題，從而進行施工工序的檢查。”

中建八局在實際操作中發(fā)現(xiàn)構(gòu)件節(jié)點的處理直接關系到建筑物的質(zhì)量。對此，中建八局給與了高度重視，并成立了預制裝配施工建筑培訓基地，對構(gòu)件生產(chǎn)、運輸施工、現(xiàn)場澆裝以及處理方面進行了培訓。在這個培訓基地里，中建八局對工業(yè)化方面的產(chǎn)業(yè)工人進行集中培訓，并在培訓中設置建筑信息模型的應用，從而讓工人看得更加直觀。

在鋼筋節(jié)點碰撞檢查方面，項目團隊可以通過建筑信息模型，快速、準確的把構(gòu)件的數(shù)量、型號以及混凝土量、鋼筋量清楚、直觀的計算出來。“可以說BIM是設計、施工、管理人員的第19般武藝，前18般武藝不能丟。BIM技術可以幫助我們解決一些困難問題，對于BIM我們不能急也不能等，要在實際應用中不斷提高對它的認識，而且這種認識也在逐步的趨于理性。”苗冬梅總結(jié)到。

在現(xiàn)場裝配時，需要嚴格按PC構(gòu)件編號吊裝到對應的建筑部位進行安裝，但由于施工現(xiàn)場的復雜性，PC構(gòu)件在吊裝時，有時會發(fā)生該安裝的構(gòu)件放在了吊裝設備工作半徑范圍外，或構(gòu)件被堆放在了其它構(gòu)件下面，需要進行二次搬運。有的塔吊司機不熟悉PC構(gòu)件的安裝過程，會發(fā)生吊裝偏差或吊裝位置錯誤。另外，在構(gòu)件的節(jié)點連接方式上，也有特殊性，工人不理解圖紙或工藝，也會造成連接錯誤或效率低等問題，增加質(zhì)量管理難度。

建筑信息模型里包含豐富的信息，在PC構(gòu)件模型中除了3D建筑模型的幾何信息描述外，還包含了施工階段的很多信息（如安裝時間、安裝位置、安裝質(zhì)量要求）以及建筑構(gòu)件對象之間的邏輯關系等。這些對象是可識別且相互關聯(lián)的，如果某個對象發(fā)生變化，與之關聯(lián)的所有對象都會隨之更新，以保持模型的完整性和正確性。可以利用BIM模型的直觀性、可分析性、可出圖性的特點，通過場地布置、方案模擬、構(gòu)件管理、可視化技術交底、進度管理、構(gòu)件質(zhì)量管理等解決上述問題。

相對于傳統(tǒng)方式，在裝配式施工中應用BIM技術，可以更有效地管控項目進度，提高質(zhì)量管理水平，降低項目成本。在進度方面，通過施工方案模擬，可以優(yōu)化施工計劃；通過構(gòu)件管理，可以及時下達、跟蹤構(gòu)件狀態(tài)，避免因構(gòu)件生產(chǎn)運輸?shù)葐栴}影響進度；通過施工進度管理，可以形象直觀地發(fā)現(xiàn)實際進度與計劃進度的偏差，及時進行計劃及相關資源調(diào)整，保證進度在可控范圍內(nèi)。

在質(zhì)量方面，通過吊裝模擬，進行形象化的交底，保證吊裝的精度；通過可視化的技術交底，保證構(gòu)件的節(jié)點連接質(zhì)量；通過構(gòu)件質(zhì)量管理，實現(xiàn)質(zhì)量數(shù)據(jù)可追溯，提高了質(zhì)量管理水平。

在成本方面，通過場地布置，避免了構(gòu)件的二次運輸；通過施工方案模擬，優(yōu)化了資源配置，避免了窩工、怠工等現(xiàn)象的發(fā)生；通過吊裝模擬及可視化的技術交底，提高了工作效率和安裝質(zhì)量，降低項目成本。