装配式建筑和BIM技术的运用 ——以龙海市月港中心小学为例

胡桂珍 陈元艺 陈艺杰 廖丽芳

（漳州科技职业学院， 福建 漳州 363202）

装配式建筑是指由预制部品部件在工地装配而成的建筑，称为装配式建筑。按预制构件的形式和施工方法分为砌块建筑、板材建筑、盒式建筑、骨架板材建筑及升板升层建筑等五种类型。

BIM（Building Information Modeling）建筑信息模型，是以三维数字技术为基础，将建筑工程各阶段相关数据进行集成的信息模型，是对建设工程项目综合信息的详尽表达。

龙海市月港中心小学项目占地约36亩（24000m2），建筑面积约21000m2，建安造价7180万元，以预制柱、预制梁、叠合板、预制楼梯等组成的装配式框架结构，结合部分钢结构楼梯、钢结构屋面。设计平均预制率61.5%，是目前福建省内预制率最高的装配式公共建筑项目。

该项目把工业化元素注入校园，把新型建筑建造方式融入传统建筑风格，以装配式建筑为核心，集成了BIM技术、绿色施工、屈曲约束支撑（BRB）技术、预制钢结构、二维码扫描、3D打印等多项新技术。具体内容包括：

1 装配式建筑的运用

1.1 党建引领

以“党建引领 猛进发展”为党建工作的基本思路，深入贯彻党的十九大精神，用之武装头脑、指导实践，重视发挥党员的先锋模范作用，加强基层党组织标准化建设，形成了“项目党建、海外党建、高知群体党建、流动党员党建”等“四大板块”基层党建。

1.2 装配式复合墙板（创省内首个AA级装配式建筑）

教学楼的柱、梁、板结构构件全部采用预制装配构件，内隔墙采用非砌筑的预制墙板，按照现行的《装配式建筑评价标准》的要求，可以进行装配式建筑等级评价。

1.3 预制板与钢结构结合斜屋面（省内首次运用）

预制板与钢结构结合，在钢梁预埋栓钉，预制板预留安装孔，在平整地面上进行拼装，采用二次灌浆方式，预制板与钢梁固定，再进行吊装。此方式可简化节点，模块化，便于施工。

1.4 屈曲约束支撑在装配式建筑应用（省内首次应用）

屈曲约束支撑（BRB）在福建省内首次在装配式建筑中应用，增强整个项目的抗震性能。主要特点：一是强震作用下，屈曲约束构件支撑（BRB）在主体结构构件发生屈服之前先行屈服耗能，在结构体系中起到类似于可更换的“保险丝”的作用，保护主体结构免遭地震破坏；二是力学性能可控且稳定，同时具有良好的耐久性，构造简单，施工简便，便于维护。

1.5 半灌浆套筒连接在装配式建筑的运用

灌浆套筒是在金属套筒中插入单根带肋钢筋并注入灌浆料拌合物，通过拌和物硬化形成整体并实现传力的钢筋对接连接。而本项目竖向结构（框架柱）采用半灌浆套筒连接，套筒一端与钢筋连接采用机械连接，另外一端（即现场安装端）采用灌浆连接。现场展示透明灌浆设备及灌浆过程演示，主旨是为了突出套筒灌浆技术成熟、灌浆过程可控和灌浆质量可控的理念。

1.6 钢企口连接（牛担板）应用

装配式框架结构叠合主次梁连接采用钢企口连接，在次梁端预埋牛担板的方式与主梁连接。

1.7 拱门式钢管脚手架

拱门式钢管脚手架是一种标准化、工具化、搭设简单速捷的节能脚手架。其主要特点：一是施工效率高，施工效率是传统脚手架的3倍以上，每人每天正常搭设120m2；二是安全性能高，拱门式钢管脚手架采用对接式直接受力结构，一体成型脚踏板表面突出配备自锁式挂钩，可以有效杜绝施工作业层的安全隐患；三是产品节能环保，传统的扣件式脚手架每吨材料只可搭设38m2，而拱门式钢管脚手架每吨材料可搭设面积72m2，节省材料40%；四是外观美观、整齐。

2 BIM技术运用

月港中心小学作为省住建厅第二批建筑信息模型（BIM）试点示范项目，在设计、施工过程中，全面运用BIM技术，设计阶段，在节点构造、配筋设计、吊点设计、管线综合、施工预埋等信息方面，进行预制深化设计，模拟构件拼装，对构件内部和构件之间进行碰撞检查，减少安装冲突，使PC构件之间进行有效连接，达到提高施工效率，减少返工，节约成本的目的。

BIM技术在装配式深化设计的应用，建筑工业化依托于建筑信息化，信息化要求建筑数据—BIM构建模型为载体，在项目全生命期各阶段流通。

施工准备阶段BIM技术应用，施工场地布置是指基于设计阶段建筑信息模型，快速精确表达施工空间指标，形成场地布局方案。施工场地布置应与动态施工过程紧密结合，通过与进度结合的场地容量测算实现动态场地布置。

施工阶段BIM技术应用，具体是：（1）空间净高优化检测：空间净化优化检测可与管线综合检测优化同步进行，主要是基于施工阶段各专业建筑信息模型，堆建筑物内部竖向空间进行检测分析，在满足建筑使用功能和规范要求的前提下，进一步优化净高。（2）节点优化：装配式建筑的节点支撑优化及构件钢模作业模拟：通过BIM技术进行深化设计，解决装配式框架结构柱梁节点钢筋碰撞，模拟构件拼装，减少误差，提高效率。

3 装配式建筑和BIM技术运用的实施成效分析

本工程结合装配式复合墙板，创省内首个AA级装配式建筑和省内首次在装配式建筑应用预制板与钢结构结合斜屋面、屈曲约束支撑技术，以及BIM技术在设计、施工准备、施工阶段的技术运用对月港中心小学实施装配式建筑和BIM技术运用成效进行分析。

本工程的关键技术与质量通病预防主要体现在：

3.1 安装前检查：

构件吊装前，对钢筋位置、长度、间距、基层处理等严格验收，确保构件安装准确。还有如对灌浆套筒检查、基层处理、结合层检查、灌浆套筒处理、构件高程检查、轴线位置复核等。

3.2 支撑体系选型

预制主梁支撑架：采用盘扣支撑，支撑顶部采用14#工字钢作为龙骨；梁两端采用定制梁托，梁托固定在预制柱上，与盘扣支撑配套使用。

预制次梁和叠合板支撑架：采用钢独立支撑顶部采用50*50方钢作为龙骨。

3.3 定位格栅应用

钢筋准确定位是构件顺利安装的关键环节，竖向钢筋偏位的主要原因是：楼面混凝土浇筑前竖向钢筋未按要求进行限位和固定，楼面混凝土浇筑、振捣或其他原因引起竖向钢筋偏移。而防控措施有：（1）根据竖向钢筋的平面布置和规格型号，选用相应的钢筋定位格栅进行限位和定位，在竖向构件现浇和预制转换楼层至少宜在下层柱中部、楼层梁底部和楼层梁顶部三个位置采用钢筋定位格栅进行定位，以保证竖向续接钢筋位置准确；（2）混凝土浇筑时，采用定位格栅进行随时复核，出现偏位现象，立即停止混凝土浇筑，并进行纠偏；（3）混凝土浇筑

完毕后，及时根据构件定位控制线，利用钢筋定位格栅对预留续接钢筋的位置进行复核，在混凝土初凝前对出现位置偏移的续接钢筋进行定位微调。

3.4 灌浆施工工艺

灌浆施工工艺流程：①现场施工准备；②灌浆料及水称重；③灌浆料搅拌；④灌浆结束及时清理机具；⑤用橡皮塞逐个堵住有灌浆料堵住的溢浆孔直至所有钢套管灌满灌浆料，停止灌浆；⑥灌浆料倒入灌浆机压力管插入钢套管灌浆孔开始灌浆。

导致灌浆不密实原因分析：①未按灌浆料拌制说明书的要求拌制灌浆料；②灌浆套筒、管道不畅通；③柱底封堵不密实造成漏浆；④操作人员粗心大意未灌满。

灌浆不密实预防措施：①严格按照说明书的用水量及放料顺序进行配制，搅拌方法及搅拌时间根据说明书进行控制；②构件吊装前采用高压气体进行空腔清理，仔细检查灌浆套筒、空腔，确保空腔通畅；③使用压力不小于1.0MPa注浆机，每个构件中的灌浆孔应一次连续灌满；④柱底封堵采用角钢和密封胶条进行加固密封，确保可承受1.5MPa灌浆压力；⑤灌浆料搅拌完成后保证30分钟以内将料用完，超过时间的浆料不得使用；⑥加强操作人员施工质量意识。

3.5 后浇混凝土防漏浆措施

由于预制构件与铝合金模板均为刚性材料，预制柱、预制梁吊装偏差及铝合金拼装偏差会使铝合金模板与预制构件结合位置产生缝隙；预制梁与叠合板生产和安装偏差会使预制构件接缝位置产生缝隙，上述缝隙容易引起后浇混凝土漏浆、蜂窝等缺陷。现场采用15*3mm橡胶条堵缝，效果显著。

3.6 叠合板拼缝处理工艺

（1）问题描述：叠合板（单向板）板侧无出筋之间的拼接缝隙，因预制构件和安装误差产生的拼接缝隙，如处理不当，可能产生非结构性裂缝。（2）处理措施：①根据表现的缝隙大小，当缝隙小于等于5mm时，由叠合板顶面梁板之间的V型槽，往缝里注入高一标号且流动度符合设计要求的灌浆料填塞，灌浆料强度达到要求，粘贴缝的左右100mm的网格布，并用益胶泥刮密实，重复两遍；②当板缝大于5mm时，先从板底往上对着缝隙注入聚氨酯，次日，刮除多余溢出的聚氨酯泡沫，粘贴缝隙左右各100mm的网格布，并用益胶泥刮密实，重复两遍。

3.7 叠合板裂缝通病防控

原因分析：（1）深化设计：拆分分割不合理，预制叠合板厚度不足，构件尺寸过大，吊点设置不合理，支撑体系设计不合理；（2）构件生产、运输：脱模时间过早，厂内转运、构件运输未按规范要求；（3）构件安装：吊装时挂钩吊挂位置未按设计要求；现场堆放不规范；支撑搭设未按设计要求搭设。防控措施：（1）合理设计拆分方案，严格按规范要求进行构件拆分；（2）拆分过程需要进行生产、脱模、吊装、施工临时支撑等工程的计算复核，并根据复核进行吊点、支撑设计；（3）构件强度达到15MPa方可进行厂内转运，达到构件强度的75%方可出厂，达到构件强度的100%方可进行吊装；（4）吊装时挂钩吊挂位置必须符合设计要求；（5）运输、堆放不得超过6层，且不得超过6层，且不得超过2米；（6）支撑搭设位置在楼板上进行放样，搭设时必须严格按设计要求进行，龙骨设置方向必须与桁架钢筋垂直。

3.8 吊点设置不合理问题防治措施

原因分析：拆分设计时吊点设计位置不合理。处理措施：（1）对在出厂、运输或吊装过程中，因吊点设置不合理出现开裂的构件退场；（2）对因预留缺口引起构件截面削弱的构件，在出厂、运输和吊装过程增加型钢进行临时加固；（3）加强拆分设计期间预制构件吊点设置位置的设计复核。

综上所述，装配式建筑和BIM技术应用越来越受到推广，在实际项目中应用是越来越多，技术应用也越来越规范和完善。 而对于装配式建筑的关键技术与质量通病应该进行防控，做到安装前检查，关键技术施工过程把控，安装后检测合格。