BIM技術在裝配式建筑施工過程中的應用研究★

陶佳能 王 果 唐源野

(重慶建筑工程職業學院，重慶 400072)

1 研究背景及現狀

在過去的幾十年中，作為替代現澆混凝土建筑方式的現代預制裝配式建筑技術，引起了多國的關注、應用以及推廣[1-5]。根據住建部及黨十七大的現行政策，清晰了我國裝配式建筑發展目標，即堅持走中國特色的新型工業化道路，促進業主化與信息化深層次地協調與融合發展[6]。

目前國內外對于BIM技術的研究很多，主要包括：BIM技術系統研究、施工可視化協調研究、BIM應用擴展研究等，為BIM技術在裝配式施工階段的應用奠定了理論基礎。現階段研究多集中在BIM技術應用點以及軟硬件的可行性方面，忽略了整體應用實施方案，致使在應用過程中出現BIM實施內容不明確、BIM管理應用要點不清晰等問題，嚴重影響了BIM技術在裝配式施工中應用目標及價值的實現。

2 BIM技術下的裝配式建筑優勢

裝配式建筑是指在工程建造過程中能夠提高工程質量、保證安全生產，節約資源、保護環境、提高效率的技術和組織管理方式。BIM技術在裝配式建筑的應用中，倡導建造節能、環境保護，強調建筑產品生產工藝和生產方式的變革，注重建筑產業鏈集成和項目全生命周期的集成化管理，以一種全新的模式、理念來實現效益最大化，并最終形成產業鏈整合、組織集成化、節約工程造價、縮短建造工期的優勢。

3 BIM技術在裝配式建筑工程施工過程中的應用實例研究

3.1 工程概況

某裝配式建筑產業園區工程，位于上海市奉賢區南橋板塊，分為一二期兩個地塊，本項目為二期建設。基地東至望園路，南至廣豐路，西靠匯豐西路，北至物豐路。地塊大致呈方形，南北向長約285 m，東西向長約350 m。基地內地勢平坦，地質情況良好，自然地面基本平整。

本項目建設內容主要包括7棟26層、1棟19層、1棟16層、 7棟14層、8棟11層的公租房，12棟配套公建，地下車庫1層，主要功能為地下停車庫及設備用房。總用地面積98 604 m2，總建筑面積295 117.81 m2，其中地上計容部分為197 205.80 m2，地下不計容面積為7 544.17 m2，地下為90 367.84 m2，容積率2.0，建筑密度16.34%，綠地率35.0%。建筑物控制高度80 m(東側和北側)和60 m(中部)，停車數量以整個項目平均每戶建筑面積小于90 m2時不少于0.9輛/戶計算。此項目的建筑單體采用預制裝配整體式剪力墻結構，控制單體預制率不小于40%。

3.2 基于BIM的裝配式建筑質量管理架構

根據以上工程概況，結合裝配式建筑的施工特點和需求，本項目建立的質量控制架構如圖1所示。

3.3 控制架構下各階段質量管理BIM應用要點

3.3.1構件設計階段

在裝配式建筑建設過程中，裝配式構件的生產是以工廠為基礎的規模化生產，當出現變更問題或裝配式構件發生變化無法裝配，會造成成本和資源的浪費。在此階段，利用BIM信息平臺對裝配式構件的設計、深化設計進行質量控制，保證了裝配式構件的正確性與可生產性，確保各個零部件都能準確放置且沒有錯誤與遺漏。

結合本項目裝配式特點，針對PC構件梳理建模規則，PC構件族庫搭建反映出外露鋼筋、預留洞口、預埋線盒等元素的空間位置關系，并與其他專業合模進行碰撞檢查，有效解決了預留預埋定位問題、鋼筋碰撞問題。根據預制構件過程管理需求，基于“簡便、易辨識、可延續”的特點，建立預制構件編碼體系，第一字段為項目名稱碼，第二字段按照構件類型劃分大類，第三字段區分同類型中不同命名的構件；第四字段為完全相同的構件數量，給每個PC構件唯一的身份ID，如：002-01-001-0001，并與RFID芯片結合，植入PC構件中，有效解決了PC構件放置準確性問題，也使得每種構件數量統計有了更為準確的依據，如圖2，圖3所示。

3.3.2生產運輸階段

裝配式建筑施工階段是從構件廠開始的，在構件廠生產的構件質量直接影響到之后現場裝配的質量。在裝配式生產階段，質量管理的重點主要包括裝配式構件生產信息的準確提取和裝配式構件模具的數字化設計。

以本項目為例，在項目設計階段已經建立了所有單體的裝配式構件深化設計信息模型，此案例項目模型等級定為LOD400，并進行拆分模擬，構件生產方在生產時，可從模型中直接查看到需要生產的裝配式構件的數量、尺寸、混凝土、鋼筋、保護層厚度等與生產相關的裝配式構件基本屬性信息，輔助生產制造。利用BIM協同管理平臺，結合RFID技術，對構件生產環節進行逐一掃碼確認及資料掛接，包含原材料合格證明、隱蔽驗收資料、出廠資料等進行管理，確保了生產全過程可追溯。

3.3.3現場安裝階段

現場裝配施工階段的質量控制主要是對裝配式構件的質量驗收和構件裝配過程的監控，包括進場質量驗收、施工方案模擬、質量控制清單、可視化技術交底等。

本項目裝配式構件進場需嚴格進行質量驗收，以確保現場裝配時所用構件合格。通過掃描RFID標簽，將讀取出的質量管理數據與BIM平臺中存儲的驗收質量標準對比，減少了管理人員水平不同帶來的風險，極大地提高了裝配式構件的驗收效率，如圖4所示。

施工仿真模擬即通過BIM直觀的三維動畫模擬指導復雜的裝配施工過程，可對目前的施工方案進行可行性驗證并對方案進行優化和完善。通過仿真模擬提前發現施工方案問題，事先解決了施工中可能遇到的碰撞，實現了各專業及構件的協調，降低了項目損失，如圖5所示。經過對裝配式施工方案模擬后，施工方在模擬過程中對模型設置標記質量控制點并生成質量控制清單。施工管理人員依據生成的質量控制清單，指導施工，對這些質量控制點進行控制。

通過本階段裝配式建筑施工質量管理平臺的應用，實時更新模型質量檢查點和質量隱患，使得各管理人員和各單位在此平臺上進行溝通與協調。

4 結語

在國家大力發展裝配式建筑的背景下，將BIM技術應用于裝配式建筑，既滿足了社會發展需要又順應了時代要求。本文則結合具體工程案例，詳細性、綜合性地規劃了BIM技術在裝配式建筑施工過程中的質量管理應用內容，為BIM環境下的裝配式建筑施工提供了參考依據，避免了盲目追求應用點大而全或應用點不足等現象，高效率體現了BIM技術應用價值，為數字化建造目標打下了堅實基礎。