裝配式建筑和BIM技術的運用
——以龍海市月港中心小學為例

胡桂珍 陳元藝 陳藝杰 廖麗芳

（漳州科技職業學院， 福建 漳州 363202）

裝配式建筑是指由預制部品部件在工地裝配而成的建筑，稱為裝配式建筑。按預制構件的形式和施工方法分為砌塊建筑、板材建筑、盒式建筑、骨架板材建筑及升板升層建筑等五種類型。

BIM（Building Information Modeling）建筑信息模型，是以三維數字技術為基礎，將建筑工程各階段相關數據進行集成的信息模型，是對建設工程項目綜合信息的詳盡表達。

龍海市月港中心小學項目占地約36畝（24000m2），建筑面積約21000m2，建安造價7180萬元，以預制柱、預制梁、疊合板、預制樓梯等組成的裝配式框架結構，結合部分鋼結構樓梯、鋼結構屋面。設計平均預制率61.5%，是目前福建省內預制率最高的裝配式公共建筑項目。

該項目把工業化元素注入校園，把新型建筑建造方式融入傳統建筑風格，以裝配式建筑為核心，集成了BIM技術、綠色施工、屈曲約束支撐（BRB）技術、預制鋼結構、二維碼掃描、3D打印等多項新技術。具體內容包括：

1 裝配式建筑的運用

1.1 黨建引領

以“黨建引領 猛進發展”為黨建工作的基本思路，深入貫徹黨的十九大精神，用之武裝頭腦、指導實踐，重視發揮黨員的先鋒模范作用，加強基層黨組織標準化建設，形成了“項目黨建、海外黨建、高知群體黨建、流動黨員黨建”等“四大板塊”基層黨建。

1.2 裝配式復合墻板（創省內首個AA級裝配式建筑）

教學樓的柱、梁、板結構構件全部采用預制裝配構件，內隔墻采用非砌筑的預制墻板，按照現行的《裝配式建筑評價標準》的要求，可以進行裝配式建筑等級評價。

1.3 預制板與鋼結構結合斜屋面（省內首次運用）

預制板與鋼結構結合，在鋼梁預埋栓釘，預制板預留安裝孔，在平整地面上進行拼裝，采用二次灌漿方式，預制板與鋼梁固定，再進行吊裝。此方式可簡化節點，模塊化，便于施工。

1.4 屈曲約束支撐在裝配式建筑應用（省內首次應用）

屈曲約束支撐（BRB）在福建省內首次在裝配式建筑中應用，增強整個項目的抗震性能。主要特點：一是強震作用下，屈曲約束構件支撐（BRB）在主體結構構件發生屈服之前先行屈服耗能，在結構體系中起到類似于可更換的“保險絲”的作用，保護主體結構免遭地震破壞；二是力學性能可控且穩定，同時具有良好的耐久性，構造簡單，施工簡便，便于維護。

1.5 半灌漿套筒連接在裝配式建筑的運用

灌漿套筒是在金屬套筒中插入單根帶肋鋼筋并注入灌漿料拌合物，通過拌和物硬化形成整體并實現傳力的鋼筋對接連接。而本項目豎向結構（框架柱）采用半灌漿套筒連接，套筒一端與鋼筋連接采用機械連接，另外一端（即現場安裝端）采用灌漿連接。現場展示透明灌漿設備及灌漿過程演示，主旨是為了突出套筒灌漿技術成熟、灌漿過程可控和灌漿質量可控的理念。

1.6 鋼企口連接（牛擔板）應用

裝配式框架結構疊合主次梁連接采用鋼企口連接，在次梁端預埋牛擔板的方式與主梁連接。

1.7 拱門式鋼管腳手架

拱門式鋼管腳手架是一種標準化、工具化、搭設簡單速捷的節能腳手架。其主要特點：一是施工效率高，施工效率是傳統腳手架的3倍以上，每人每天正常搭設120m2；二是安全性能高，拱門式鋼管腳手架采用對接式直接受力結構，一體成型腳踏板表面突出配備自鎖式掛鉤，可以有效杜絕施工作業層的安全隱患；三是產品節能環保，傳統的扣件式腳手架每噸材料只可搭設38m2，而拱門式鋼管腳手架每噸材料可搭設面積72m2，節省材料40%；四是外觀美觀、整齊。

2 BIM技術運用

月港中心小學作為省住建廳第二批建筑信息模型（BIM）試點示范項目，在設計、施工過程中，全面運用BIM技術，設計階段，在節點構造、配筋設計、吊點設計、管線綜合、施工預埋等信息方面，進行預制深化設計，模擬構件拼裝，對構件內部和構件之間進行碰撞檢查，減少安裝沖突，使PC構件之間進行有效連接，達到提高施工效率，減少返工，節約成本的目的。

BIM技術在裝配式深化設計的應用，建筑工業化依托于建筑信息化，信息化要求建筑數據—BIM構建模型為載體，在項目全生命期各階段流通。

施工準備階段BIM技術應用，施工場地布置是指基于設計階段建筑信息模型，快速精確表達施工空間指標，形成場地布局方案。施工場地布置應與動態施工過程緊密結合，通過與進度結合的場地容量測算實現動態場地布置。

施工階段BIM技術應用，具體是：（1）空間凈高優化檢測：空間凈化優化檢測可與管線綜合檢測優化同步進行，主要是基于施工階段各專業建筑信息模型，堆建筑物內部豎向空間進行檢測分析，在滿足建筑使用功能和規范要求的前提下，進一步優化凈高。（2）節點優化：裝配式建筑的節點支撐優化及構件鋼模作業模擬：通過BIM技術進行深化設計，解決裝配式框架結構柱梁節點鋼筋碰撞，模擬構件拼裝，減少誤差，提高效率。

3 裝配式建筑和BIM技術運用的實施成效分析

本工程結合裝配式復合墻板，創省內首個AA級裝配式建筑和省內首次在裝配式建筑應用預制板與鋼結構結合斜屋面、屈曲約束支撐技術，以及BIM技術在設計、施工準備、施工階段的技術運用對月港中心小學實施裝配式建筑和BIM技術運用成效進行分析。

本工程的關鍵技術與質量通病預防主要體現在：

3.1 安裝前檢查：

構件吊裝前，對鋼筋位置、長度、間距、基層處理等嚴格驗收，確保構件安裝準確。還有如對灌漿套筒檢查、基層處理、結合層檢查、灌漿套筒處理、構件高程檢查、軸線位置復核等。

3.2 支撐體系選型

預制主梁支撐架：采用盤扣支撐，支撐頂部采用14#工字鋼作為龍骨；梁兩端采用定制梁托，梁托固定在預制柱上，與盤扣支撐配套使用。

預制次梁和疊合板支撐架：采用鋼獨立支撐頂部采用50*50方鋼作為龍骨。

3.3 定位格柵應用

鋼筋準確定位是構件順利安裝的關鍵環節，豎向鋼筋偏位的主要原因是：樓面混凝土澆筑前豎向鋼筋未按要求進行限位和固定，樓面混凝土澆筑、振搗或其他原因引起豎向鋼筋偏移。而防控措施有：（1）根據豎向鋼筋的平面布置和規格型號，選用相應的鋼筋定位格柵進行限位和定位，在豎向構件現澆和預制轉換樓層至少宜在下層柱中部、樓層梁底部和樓層梁頂部三個位置采用鋼筋定位格柵進行定位，以保證豎向續接鋼筋位置準確；（2）混凝土澆筑時，采用定位格柵進行隨時復核，出現偏位現象，立即停止混凝土澆筑，并進行糾偏；（3）混凝土澆筑

完畢后，及時根據構件定位控制線，利用鋼筋定位格柵對預留續接鋼筋的位置進行復核，在混凝土初凝前對出現位置偏移的續接鋼筋進行定位微調。

3.4 灌漿施工工藝

灌漿施工工藝流程：①現場施工準備；②灌漿料及水稱重；③灌漿料攪拌；④灌漿結束及時清理機具；⑤用橡皮塞逐個堵住有灌漿料堵住的溢漿孔直至所有鋼套管灌滿灌漿料，停止灌漿；⑥灌漿料倒入灌漿機壓力管插入鋼套管灌漿孔開始灌漿。

導致灌漿不密實原因分析：①未按灌漿料拌制說明書的要求拌制灌漿料；②灌漿套筒、管道不暢通；③柱底封堵不密實造成漏漿；④操作人員粗心大意未灌滿。

灌漿不密實預防措施：①嚴格按照說明書的用水量及放料順序進行配制，攪拌方法及攪拌時間根據說明書進行控制；②構件吊裝前采用高壓氣體進行空腔清理，仔細檢查灌漿套筒、空腔，確保空腔通暢；③使用壓力不小于1.0MPa注漿機，每個構件中的灌漿孔應一次連續灌滿；④柱底封堵采用角鋼和密封膠條進行加固密封，確保可承受1.5MPa灌漿壓力；⑤灌漿料攪拌完成后保證30分鐘以內將料用完，超過時間的漿料不得使用；⑥加強操作人員施工質量意識。

3.5 后澆混凝土防漏漿措施

由于預制構件與鋁合金模板均為剛性材料，預制柱、預制梁吊裝偏差及鋁合金拼裝偏差會使鋁合金模板與預制構件結合位置產生縫隙；預制梁與疊合板生產和安裝偏差會使預制構件接縫位置產生縫隙，上述縫隙容易引起后澆混凝土漏漿、蜂窩等缺陷。現場采用15*3mm橡膠條堵縫，效果顯著。

3.6 疊合板拼縫處理工藝

（1）問題描述：疊合板（單向板）板側無出筋之間的拼接縫隙，因預制構件和安裝誤差產生的拼接縫隙，如處理不當，可能產生非結構性裂縫。（2）處理措施：①根據表現的縫隙大小，當縫隙小于等于5mm時，由疊合板頂面梁板之間的V型槽，往縫里注入高一標號且流動度符合設計要求的灌漿料填塞，灌漿料強度達到要求，粘貼縫的左右100mm的網格布，并用益膠泥刮密實，重復兩遍；②當板縫大于5mm時，先從板底往上對著縫隙注入聚氨酯，次日，刮除多余溢出的聚氨酯泡沫，粘貼縫隙左右各100mm的網格布，并用益膠泥刮密實，重復兩遍。

3.7 疊合板裂縫通病防控

原因分析：（1）深化設計：拆分分割不合理，預制疊合板厚度不足，構件尺寸過大，吊點設置不合理，支撐體系設計不合理；（2）構件生產、運輸：脫模時間過早，廠內轉運、構件運輸未按規范要求；（3）構件安裝：吊裝時掛鉤吊掛位置未按設計要求；現場堆放不規范；支撐搭設未按設計要求搭設。防控措施：（1）合理設計拆分方案，嚴格按規范要求進行構件拆分；（2）拆分過程需要進行生產、脫模、吊裝、施工臨時支撐等工程的計算復核，并根據復核進行吊點、支撐設計；（3）構件強度達到15MPa方可進行廠內轉運，達到構件強度的75%方可出廠，達到構件強度的100%方可進行吊裝；（4）吊裝時掛鉤吊掛位置必須符合設計要求；（5）運輸、堆放不得超過6層，且不得超過6層，且不得超過2米；（6）支撐搭設位置在樓板上進行放樣，搭設時必須嚴格按設計要求進行，龍骨設置方向必須與桁架鋼筋垂直。

3.8 吊點設置不合理問題防治措施

原因分析：拆分設計時吊點設計位置不合理。處理措施：（1）對在出廠、運輸或吊裝過程中，因吊點設置不合理出現開裂的構件退場；（2）對因預留缺口引起構件截面削弱的構件，在出廠、運輸和吊裝過程增加型鋼進行臨時加固；（3）加強拆分設計期間預制構件吊點設置位置的設計復核。

綜上所述，裝配式建筑和BIM技術應用越來越受到推廣，在實際項目中應用是越來越多，技術應用也越來越規范和完善。 而對于裝配式建筑的關鍵技術與質量通病應該進行防控，做到安裝前檢查，關鍵技術施工過程把控，安裝后檢測合格。