基于BIM的裝配式建筑構件管理系統研究與應用

李翠翠，付長春，王勝，葉林

（青建集團股份公司，山東青島266071）

1 裝配式建筑的趨勢和系統開發的必要性

裝配式建筑是目前BIM技術應用大背景下最具優勢的結構形式，構件通過預制、組裝實現結構圍護和受力體系的建立。與現澆結構不同，裝配式建筑將傳統的施工現場拆分為安裝現場和加工工廠2部分，這2部分在空間和時間上不重疊，但有對應的邏輯關系和先后順序，這些關系和順序對工廠的加工生產和安裝現場的施工部署及工期都有很大影響。

針對上述問題，研發了一套裝配式建筑構件系統平臺，用以解決現在裝配式施工相關的一系列問題，對工程有一定的指導借鑒價值。

2 裝配式建筑構件系統開發原理

裝配式建筑構件系統平臺是青建集團股份有限公司自主研發完成的，主要開發流程如圖1所示。

圖1 平臺開發總流程

1）建立項目BIM模型，將項目的BIM數據輸入平臺，根據平臺已預先內置好的數據，該數據是從多個實際項目的經驗數據中采集得來，通過整理形成一定的標準化規則或方程。

2）新的項目數據進入該平臺后進行分析，包含空間分析、時間分析、資源分析及工藝分析。其中，根據空間分析和時間分析判斷是否合理，合理則繼續進行下一步，不合理可重新返回數據庫根據計算規則進行調整。

3）通過4步分析之后形成“三計劃一方案”，其中“三計劃”為資源計劃、進度計劃和成本計劃，“一方案”為施工方案。根據形成的“三計劃一方案”，進行四維施工模擬。經過模擬分析后形成計劃數據，可用來進行施工控制分析。

在施工過程中，將采集到的實際數據與計劃數據進行對比，可進行工期控制分析、成本控制分析、質量控制分析和安全控制分析。經過4步分析就可以判斷是否需要對計劃進行調整，如果實際施工與計劃差距超過一定范圍，就需要對計劃進行重新分析和調整，如果實際施工在計劃控制范圍之內，就可形成以下3個狀態：空間狀態、資源狀態、機具狀態。該狀態可形象直觀地反映整個施工過程。

3 工程應用

本文以青島某工程為例，該項目位于青島市城陽區，由2幢11層剪力墻住宅樓和1幢2層的框架結構網點房組成，其中2幢住宅樓是裝配式建筑，裝配率52%，底部2層為現澆結構，3層以上為裝配式結構，節點及電梯井和樓梯間部分構件為現澆（見圖2）。

圖2 項目效果

本文在施工圖的基礎上搭建項目結構模型，由于該項目為裝配式結構，而目前國內常用的結構建模軟件PKPM尚不能實現模型建立，通過比選，確定采用Tekla軟件，調用預制混凝土深化模塊建模，該模塊能實現預制構件和現澆構件的區分，并能將鋼筋按照施工圖紙的實際配筋載入模型中。

以2號樓標準層為例進行結構模型建立，對每個預制構件都按照圖紙進行信息錄入，這便于以后對構件進行信息查看和采集（見圖3）。

圖3 標準層模型

3.1 區域劃分

在開發平臺系統中點擊劃分區域，系統會根據樓座的區域劃分數量展示分割線的默認位置，滑動下面的指示條可調整分隔線的位置（見圖4）。

圖4 區域劃分界面

分隔線位置確定之后，點擊區域劃分確定，進入區域劃分調整階段。在調整階段點擊相應構件，根據顏色變化區分不同區域，最終同一個區域的顏色一致。調整完成后，點擊區域調整確定，則區域劃分完成。

3.2 流水段劃分

區域劃分完成后，進入到第一區域的流水段劃分：用戶點擊組件使其高亮成一條分割線，然后點擊流水段確定，將一個區域分割成2個流水段（見圖5，6）。

圖5 流水段劃分界面

圖6 流水段劃分完成界面

3.3 構件管理

構件管理主要是瀏覽管理當前選擇的項目樓座的各類構件信息，主要包括墻、樓板、柱、樓梯、常規模型（見圖7）。

3.4 進度計劃對比

主要用于展示當前選擇樓座的計劃進度橫道圖。

1）計劃進度調節點擊調節按鈕，在橫道圖中點擊半天為單位的格子增加或較少某一道工序的時長，達到調節進度的目的（見圖8）。

2）實際進度與計劃進度對比點擊顯示實際進度的按鈕，橫道圖會顯示實際進度，從而實現與計劃進度的對比。

3）切換樓層視圖點擊切換樓層視圖按鈕顯示當前樓座每層的進度計劃。

3.5 四維模擬

四維模擬用于展示單層吊裝及單棟樓吊裝的模擬演示，如圖9所示。

4 結語

本文通過自主開發的預制構件管理平臺，將整個項目每個樓座的所有預制構件能夠從BIM模型中直接導入平臺，實現區域劃分、流水段劃分、構件管理、進度計劃對比、四維模擬展示等環節分析對比，充分運用BIM技術，實現裝配式建筑施工前期的4D施工模擬分析。通過施工模擬分析，找出在施工過程中存在的問題和各專業之間的矛盾，如結構專業與水暖專業之間的碰撞、施工過程中的一些不合理配置等，實現裝配式施工過程的零返工、一次完成的目的。

圖7 各類構件信息

圖8 進度對比界面

圖9 施工模擬展示界面