基于 BIM 技術的裝配式建筑 PC 構件信息集成及應用研究

2022-09-23 08:15:16宋小春楊智明趙小明焦曉光丁亞飛

工程質量 2022年7期

宋小春，黃瑞，楊智明，趙小明，焦曉光，丁亞飛

（1. 甘肅第六建設集團股份有限公司，甘肅蘭州 730000 2.甘肅華隴綠色裝配式建筑有限公司，甘肅蘭州 730000）

0 引言

我國裝配式建筑正在迅速發展，基于 BIM 技術的可視化、集成化及信息化水平也在不斷地提高［1-3］。建筑 PC 是目前裝配式發展的核心，傳統信息模型已經不能勝任建筑 PC 構件信息管理需求，而 BIM 技術能夠有效解決信息集成難、效率低、共享差的現狀［4-6］。以往裝配式建筑在施工過程中，各方信息孤立，裝配式建筑 PC 構件生產管理流程間缺乏全產業鏈［7-9］有效聯動性，因此，如何合理高效提高裝配式建筑 PC 構件信息集成水平尤為重要。

目前，裝配式建筑管理模式中，存在資源共享性差、資源浪費嚴重、信息不完善等問題。裝配式建筑施工中，配合各方不能充分參與使得裝配式 PC 構件不合理；以往施工階段構件廠、運輸方和施工方協同制定不匹配，各參與方之間缺乏聯動性。鑒于此，基于 BIM 技術的裝配式建筑 PC 構件信息集成管理，通過 BIM 技術進行數據高效收集，能夠將裝配式建筑實現全產業鏈集成，使得資源達到共享，提高產能和質量。

本文對 BIM 技術的裝配式建筑 PC 構件信息集成及應用，借助筑享云構件管理系統，以裝配式建筑生產、運輸和吊裝為背景，研究分析基于 BIM 技術的 PC 構件信息集成管理，通過實際案例進行分析，旨在促進裝配式建筑與信息技術的快速發展，希望能對裝配式建筑信息化管理研究及相關企業提供參考。

1 基于 BIM 技術的 PC 構件信息集成

1.1 PC 構件信息

考慮到 PC 構件量大面廣及構造復雜，PC 構件信息管理成為關鍵因素。針對 PC 構件信息量大的特點，為尋求有效解決途徑，從建筑施工多角度考慮，闡述 PC 構件信息如下。

1）生產階段。在模型中增加鋼筋及預埋件信息，最終形成樓板、墻板、模板圖、鋼筋布置圖。

2）運輸階段。運輸過程中要考慮車輛空間使用率，確定所需構件類型及數量，制定運輸計劃，在構件中增加運輸及達到時間各類信息，滿足施工現場吊裝所需構件數量。

3）吊裝階段。構件吊裝是替代了傳統的構件場地布置、安排構件集中堆放等問題，對施工項目工期、生產安全等方面集中管控，提高裝配效率。

1.2 PC 構件信息集成需求

1）可視化信息模型。BIM 技術將構件幾何尺寸、構件性能、功能情況等集中整合在數據庫中，通過數據化信息情況，實現資源共享、信息共享的目的。

2）生產要素信息集成。項目要素信息涉及進度、成本等要素，能夠使得項目目標實現最優。

3）進度要素信息集成。利用 BIM 信息化管理平臺，輔助信息移動表達方式，能夠使裝配式構件在模型與進度信息方面實現無縫傳遞，全面提高管理水平。

4）主體信息集成。基于 BIM 技術的集成管理平臺為項目提供交流環境，通過網站形式，將收集到的信息上傳到系統中，實現各主體信息共享，交互，對各方案進行分析與比選。

5）信息管理集成。在裝配式建筑 EPC 環節中，集成進度信息，形成 4D 基于 BIM 多維度信息模型，憑借 BIM 技術，一方面可避免管理人員重復錄入信息，另一方面可以避免各方協調不暢出現問題。

1.3 基于 BIM 的 PC 構件信息集成模型

1）平臺框架體系。集成化工作關鍵是將各方對產業鏈階段的 PC 構件進行分類及處理。通過將基于 BIM 技術的各參與方需求的 PC 構件幾何尺寸、類型屬性等信息編碼并建立信息化模型，目的在于對構件 BIM 技術的管理、生產等工作。框架平臺體系能夠清晰展示裝配式建筑在全壽命周期應用情況，以 PC 構件為導向，實現以 BIM 為信息管理平臺的信息采集、組織及處理（見圖 1）。

圖1 基于 BIM 的 PC 構件信息管理平臺框架體系

2）概念模型。依據各方面內容對模型進行分析，達到構件信息收集、處理等。

①數據層。將 PC 構件在各階段需要的幾何尺寸、數據類型等相關信息傳遞到數據庫中，通過 WBS 技術集中進行信息處理，完成信息歸檔及存儲工作，數據層能夠不斷完善更新，最終使得信息無縫傳遞、動態更新、實現共享。

②模型層。根據項目要素、主體信息等集成需求，整合數據信息，為項目創造有用價值信息，根據用戶所求，將各階段模型應用于項目主體子模型中。

③功能應用層。將相關模型研究分析后，協同管理輔助生產、物流等環節工作，利用虛擬環境完成主體項目全生命周期信息模型傳遞與共享，解決阻礙信息傳遞，共享問題。

2 基于 BIM 技術的 PC 構件信息集成功能應用（見圖 2）

圖2 基于 BIM 的 PC 構件信息集成概念模型

2.1 基于 BIM 技術的 PC 構件信息集成功能

2.1.1 計劃管理

施工方參考有關 PC 構件信息化模型，編制進度、堆場及需求計劃，憑借 BIM 平臺，分析出構件數量及生產加工信息，制定措施保證需求供給（見圖 3）。

圖3 基于 BIM 技術的 PC 構件信息集成的計劃管理應用框架

2.1.2 生產管理

依據 BIM 技術可視化加工，結合生產管理系統，實現 PC 構件信息在生產階段的系統化管理。

2.1.3 進度管理

基于 BIM 技術平臺，將構件幾何元件信息、圖樣信息、預制信息、生產數據等相關聯。管理人員通過定義實際需求工作流程與狀態管理，最終為項目整體進度檢查、按時交付提供有力參考。

2.2 基于 BIM 技術的 PC 構件信息集成應用流程

2.2.1 裝配式建筑

基于 BIM 技術的裝配式建筑工作流程包括建模制圖、構件深化兩大部分。通過軟件繪制模型，結合拆分原則進行節點拆分，對比傳統模型進行再拼裝，實現整體到局部思路。

2.2.2 生產環節信息傳遞

實現 PC 構件拆分— PC 構件生產加工圖的轉換。管理人員通過筑享云平臺，實現構件生產的全過程追蹤，極大提高構件生產加工效率。

2.2.3 全產業鏈信息傳遞

裝配式建筑信息管理平臺，實現構件的下料、生產、進度安排的信息化管理，配合該平臺對 PC 構件四維模型在生產—運輸—吊裝信息無縫管控，達到快速瀏覽整個項目進展情況的目的。

3 案例應用與分析

3.1 項目概況

本工程為天水裝配式建筑產業園一期建設項目廠房配套辦公及生活服務用房，位于天水市秦州區藉口鎮中牛村、下磨村片區天水裝配式建筑產業園區內。工程主要分為兩部分，辦公區及食堂，辦公區主要功能為辦公室、強電間、弱電間、衛生間、會議室、消控室、機房、工具間、樓梯間、熱水間等；食堂部分主要功能為一般管理人員食堂、工人食堂、操作間、消洗間、冷庫、熟食庫等。總建筑面積 5 489.76 m2；建筑高度 16.65 m，辦公區 1 層層高為為 3.9 m，2～4 層層高為 3.6 m，食堂 1～2 層層高為 4.5 m。結構形式：辦公區采用裝配式混凝土框架結構，食堂采用裝配式鋼框架結構，抗震等級為二級。

3.2 BIM 技術介紹

本項目應用 BIM 技術軟件工具，配合智能化生產車間管理平臺，共同完成 PC 構件的協同生產、運輸等工作。

3.3 BIM 信息化管理平臺

筑享云構件管理系統是面向 PC 構件廠，PC 工廠生產管理的輕量化應用。系統基于一件一碼的構件清單，對訂單項目、構件生產、質量、堆場、發運等業務過程進行跟蹤和管理。筑享云構件管理系統力求以最簡單的功能助力一線人員，以最小的管理代價讓生產行為有跡可循，以最真實的數據反饋生產狀態，以最直觀的方式支持工廠決策，下圖為筑享云構件管理系統的整體流程圖（見圖 4）。