裝配式建筑 推動建筑業升級發展

文｜本刊記者 汪莉莉

裝配式項目中，傳統二維設計方式難以滿足預制構件三維構造的要求，設計效率低下，錯誤多，修改繁瑣。而傳統生產線采用二維圖紙進行加工，存在圖紙可視性差、誤差大，不能與系統集成等問題，生產管理難以做到透明化、智能化，在現場施工時也容易遇到構件信息丟失、構件安裝效率低下等問題。

以中建深港新城項目為例，該項目位于武漢市陽邏經濟開發區，總建筑面積約8萬平方米，由6棟住宅樓組成。項目采用預制墻體、PCF板、疊合梁板、預制樓梯、預制陽臺等構件，預制率和裝配率分別達到了53%和78%。中建深港新城項目為解決上述傳統生產方法易產生的問題，采用BIM深化設計軟件，信息化的生產管理系統，實現設計與生產無縫銜接，提高生產效率，降低損耗，并且在現場采用了物聯網技術及其他技術手段，從數據收集到數據應用方面都給予了項目很大的支持，消除信息孤島，提高了整體的工作效率。

各種信息技術的發展和廣泛應用使我國工程建設逐步向現代化、標準化和信息化方向發展，促使工程建設各階段、各專業主體之間在更高層面上充分共享資源，有效地避免各專業、各行業間協調不暢問題，有效地解決了設計與施工脫節、部品與建造技術脫節的問題，極大地提高了工程建設的精細化程度、生產效率和工程質量。

中建深港新城項目就充分利用BIM技術、物聯網、移動技術、智能監測等信息技術，在深化設計、生產管理、施工管理等方面展開應用，從而確保項目的預制率和裝配率。

協同深化設計 實現精準安裝

裝配式建筑是將整棟建筑的各個部品拆分成獨立單元，包括梁、柱、外墻、內墻、疊合板、樓梯、陽臺板、空調板等預制構件，然后通過現場局部澆筑將各個獨立的構件形成可靠的連接，最終形成裝配整體式建筑。這一過程需要將大量的現場工作轉移到生產車間內進行，而要實現裝配式建筑，首先要完成預制構件的加工，然后進行預制構件的施工安裝，最后是現場澆筑。因此，深化設計階段是非常重要的環節，不僅要考慮建筑、結構、設備等專業，還要考慮加工工藝和施工安裝工藝的預埋；而且預制構件設計和生產的精確度決定了現場安裝的準確度，深化設計需要保證每個構件到現場都能準確地安裝，減少圖紙的“錯、漏、碰、缺”等問題。

傳統的2D設計模式在工程項目設計中容易產生信息丟失、錯誤等，設計成果高人工、低效率、質量不穩定，項目中缺乏有效的協同設計技術提供底層支撐，工作流程管理及生產方式落后，不符合現代信息化發展的需要。基于信息技術的協同設計與常規設計各方相對獨立的關系不同，在預制裝配式建筑的設計過程中，施工方、構件生產方提前介入到設計過程中，進行更廣泛深入的協同設計，提前避免項目可能遇到的困難，保證設計成果滿足生產及施工的需求。

預制構件種類繁多，因此要保證每個預制構件到現場拼裝不發生問題，只能依靠基于互聯網的BIM技術，各專業之間通過協同平臺把可能在現場發生的沖突與碰撞提前在建筑信息模型中進行消除，保證深化圖紙的準確性和可實施性。中建深港新城項目采用Allplan軟件進行裝配式結構的深化設計，在二維圖紙中進行拆分設計，實現三維和二維圖形關聯、同步修改，使得深化設計流程更加精細化、具體化，并提高了工作效率；可批量生成生產圖紙，自動統計工程量，提高設計人員工作效率，深化設計可達到可視化，同時可以進行碰撞檢查，可實時顯示圖紙中管線和鋼筋碰撞問題，在設計階段就可以解決施工關系沖突問題。

和傳統設計相比，Allplan軟件可以實現跨地區、跨專業的設計，不同的設計人員可以在不同的設計文件里工作，互不干涉。同一項目的所有設計文件可以根據相關需要有選擇地查看，并且通過預先設置設計參數，在同一項目下工作時，諸如標注、文字、布筋規則是完全統一的，設計人員能夠直接使用統一向導文件或庫文件，實現真正的協調設計。

Allplan分為單機版和網絡版，單機版用戶可以自定義目錄配置、標準等；網絡版則分為關鍵用戶和一般用戶，關鍵用戶可以設置權限，把其他用戶設置為管理員或者受限用戶。網絡版可以實現項目控制，由項目負責人為項目參與者的工作任務分工分配權限，控制參與者在服務器上讀寫、修改設計文件等操作權限，從而實現參與人員各司其責、協同工作，保證設計的唯一性和可追溯性等。

Allplan軟件的自動配筋、疊合板的拆分規則、鋼筋埋件統計、出圖布局等都需要預先設置好工廠目錄，通用的預埋件、有一定標準化程度的典型構件也都可以放入向導文件或族庫內。深化設計過程中，設計人員可以直接調用，設計人員僅僅做深化設計，不用再額外創建相關的構件族，大大減輕了工作量。在項目實施過程中，由項目技術負責人負責設置公司圖框、標簽、料表和圖紙布局目錄、定義常用預埋件目錄和通用配筋公式的設定以及創建項目、創建標高，分配制圖文件權限、建立向導等工作。

中建深港新城項目根據設計院給定的圖紙，按圖創建模型，在建模過程中，結構墻、建筑墻、樓板、陽臺樓梯等非標件均分開建模，每層的結構分出若干制圖文件，便于查看；建模過程中對各文件以及模型中的單個構件都按照既定的命名規則命名，便于后期的用量統計。

在拆分設計過程中，軟件還可以按照給定的參數對疊合板構件進行自動設計，墻類構件則需根據實際情況做拆分，拆分過程重點考慮工程生產模具的尺寸模數，在綜合考慮保證結構受力性能和生產的前提下，減少非標構件的數量。

拆分完成后，根據生產、安裝的需要，每塊預制構件還需細部調整，例如企口、窗洞口、預留洞口等的設置，完成細部設置后，需要結合構件的受力要求，對其進行手動或自動配筋以及添加預埋件，相關預埋件直接從庫文件中調取。

在繪制二維圖紙的過程中，軟件自動根據二維圖紙轉變出三維模型，在三維模型中對構件進行進一步的審核，發現碰撞等問題，軟件根據設計模型直接批量出圖，縮短了設計周期，提高了工作效率。

基于互聯網應用 實現全過程協調部署和跟蹤管理

傳統的工地現場都是通過人工方式填寫報告，速度慢、信息發生延誤，并且在填寫報告過程中容易發生錯誤，尤其是大批量的構件驗收時，構件的不當放置、管理混亂等問題，工作人員由于可能無法判斷構件的真實狀況，導致各種問題的發生，從而影響整體效率。

互聯網與BIM相結合的優點在于信息準確豐富，傳遞速度快，減少人工錄入信息可能造成的錯誤。基于互聯網的應用采用RFID技術對構件的出廠、運輸、進場和安裝進行追蹤監控，并以無線網絡即時傳遞信息，信息以設置好的方式在云平臺上的建筑信息模型中進行響應，以此對構件施工實施質量、進度追蹤管理。

中建深港新城項目應用北京燕通公司的裝配式構件信息管理系統（PCIS），通過編碼建立構件的唯一身份，利用RFID射頻技術，在預制構件中埋入芯片卡，使用手持終端描述卡片，信息系統實時反應項目所有預制構件的生產、運輸、安裝信息，實現項目的總體把控，實現預制構件從生產、物流到安裝全過程的協調部署和跟蹤管理。

具體應用過程中，項目團隊商務部門根據生產圖紙錄入工程量、采購信息等，系統為每一塊預制件自動分配唯一的編碼，構件廠管理人員可以在系統上直接安排生產時間和生產模臺，所有構件數據均可導出，方便查看統計。生產人員使用專用打印機批量打印構件標識和編碼到RFID射頻卡上，在預制構件澆筑混凝土前埋入芯片卡，芯片卡將存儲PC構件的身份信息。

項目相關人員通過使用手持掃描終端掃描芯片卡，查看對應構件所有前置環節的操作人、操作時間，在確認當前工序后，確認信息會傳回服務器。信息系統也會實時反應項目所有預制構件的生產、運輸、安裝信息，實現項目的總體把控。

中建深港新城項目采用BIM協同設計，能提供三維可視化的設計方式，在設計階段就能模擬生產、施工過程，提高了效率，避免了設計和施工脫節的問題。同時，項目在生產管理方面基本實現了協同化、信息化施工管理，建立了基于互聯網的數據管理平臺，將管理效率提高了30%，人工數量降低50%，辦公耗材節約70%。在現場施工管理方面，中建深港新城項目采用基于互聯網的施工檢測、管理系統，使施工效率提高30%，質量優良率提高40%，基本杜絕了現澆結構的開裂、漏水、脫落等質量缺陷。采用基于物聯網的安全管理系統，使勞務管理效率提高50%，流動人口管理實時化，有效杜絕了安全隱患。

綜上所述，利用各種信息技術手段，可以使設計、構件加工、施工各階段緊密聯系起來，不但解決了信息創建、管理、傳遞的問題，而且建筑信息模型、三維圖紙、采購、制造、運輸、存放、裝配模擬、安裝的全程跟蹤等手段也為裝配式建筑的普及奠定了堅實的基礎，對于裝配式建筑的發展有極大的推動作用。