数字技术铸就建造新未来

文｜本刊记者 王景

信息化系统的应用，实现了该项目中预制构件生产、质检、发货、运输、进场和安装等关键节点信息的实时更新，使项目参与方能够及时掌握预制构件的状态，进而提升了预制构件的管理水平，提高了施工效率。

发展装配式建筑是落实党中央、国务院决策部署的重要举措，对降低环境污染、节能环保、提升住房品质、推进生态文明建设具有重大意义。然而，装配式建筑各类预制构件部品部件在设计、施工、运维全过程管理中产生的信息量巨大、格式各异，设计单位、构件生产单位及施工单位之间信息传递效率低，各阶段频繁出现设计错误、碰撞冲突、安装精度等问题，对装配式建筑的发展提出了新的挑战。

对此，在装配式建筑各阶段信息分类汇总的基础上，需要通过数字技术的自身价值特性，建立基于装配式建筑全过程的信息共享管理模型，搭建全过程数据信息管理平台。利用数字技术控制项目过程中的质量、安全、工期、成本等关键环节。

以北京市台湖工程二期项目为例，该项目由北京城建集团承建。项目主要应用Autodesk Rewit、Tekla、Rhino 等系列软件建立构件模型，应用Navisworks、3DMAX 等系列软件进行施工模拟，应用5D 协作平台进行现场进度、安全、质量、成本管控。

在方案设计期，项目团队统一各项协同设计标准、专业团队配置，实现全专业在三维环境下协同设计；建立完整的工程项目三维模型与信息数据库，仅标准层PC 构件族库建模达196 个，建筑、结构、装修、机电建模面积达217621.7m2。结合可视化应用的不同需求，例如向业主汇报交流、技术协调、专项设计，实现较好的可视化展示和沟通协调效果，并根据反馈信息进行修正，为后续设计交付、协同管理、运维管理等夯实基础，保证了“全专业、全过程、全员”的三全BIM 应用目标的实现。以标准层为例，每一个构件都包括图纸信息、物理数据、钢筋信息、预埋件信息、预留孔洞信息等参数信息。通过构件库的建立和维护，为今后类似项目提供了很好的素材支撑，提高了建模效率及BIM 应用能力。

装配式建筑对前期设计的要求很高，构造节点及连接方式繁杂，且为批量化生产加工，这就需要通过深化设计来确定节点、预留孔等这些细节问题，允许出错的概率很低，否则会为小的细节问题耽误施工进度，影响工期，进而增加费用。

该项目在已建立完整工程项目的三维模型与信息数据库的基础上，借助于物联网和互联网将RFID 技术、BIM 模型、BIM 5D 与构件管理进行整合，从而实现构件从生产至安装的信息化、可视化管理模式。基于BIM5D 技术可以实时掌握构件库存状态、吊装信息、安装情况、成品检验等情况，使项目管理人员对进度安排有了精确的数据支持，数据化构件的整个生命周期信息，从而达到精细化管理的目的。

装配式结构施工中构件材料的堆放是比较重要的环节，其中牵涉到车辆运输路线规划、塔吊旋转半径范围、堆放场地规划等问题，同时需要考虑与其他施工环节相联系。该项目因场地环境复杂，堆场面积狭小，交叉作业频繁，同时为保障施工进度，确定施工现场PC 构件堆放存量保持在1 ～1.5 层，需要控制好构件进场数量。

在这样的要求下，项目通过BIM 技术建立完整的场地模型，真实模拟现场施工时的构件堆放状态，最终确定构件堆场的摆放方案，确定了构件堆场的硬化面积。同时分析施工计划与实际现场施工信息，考虑平板式运输车进行构件的运输，这就需要合理规划场地内的运输道路，利用BIM 技术对构件运输进场进行真实模拟，针对模拟情况，调整规划路线，调整路宽，回转半径等信息，并最终确定了合理的堆放场地及其他施工用料场地，保证了各施工环节用料顺利进行。

可视化施工模拟 优化施工方案

在装配式建筑中碰撞检查的应用相较于常规建筑中更加广泛和重要。在装配式建筑设计中，除管线综合等专业间的碰撞检查，预制构件之间的轮廓碰撞以及预制构件内部钢筋与钢筋之间、钢筋与预埋件之间也是碰撞检查的重点。

北京市台湖工程二期项目基于Revit 软件建立高精度的BIM 构件模型，以及各专业的BIM 模型，将所有专业的模型链接导入Revit 软件中。利用Revit 自带的碰撞检查功能，可以方便直观的查看构件之间的空间位置关系，是否有碰撞。主要针对构件里面的钢筋、预埋件、预留洞、斜支撑、机电管线、连接件等是否与自身及其他构件存在碰撞问题。

针对检查出的碰撞问题，进行汇总评审、协调设计，甲方、分包方召开BIM 协调会，由协调会确认碰撞问题的解决方案，并形成深化设计的最终方案。

本工程共检查出碰撞点200 多处，其中预制构件碰撞点30 多处，调整构件图纸10 张，达到了优化施工方案、减少后期图纸更改造成的返工的目的，确保了施工的有效进行。

传统施工方案制定大多采用文字描述结合平、立、剖面等二维形式展现，基于规范、施工经验、实际工程特点等进行布置，缺少三维效果及方案可行性直观模拟，对于方案的技术可行性、拟用机械设备及施工方法的合理性缺少有效的验证。

对此，装配式建筑充分利用BIM 相关软件特性精准建模，精准模型建立后根据具体施工方案并结合3DS MAX 等技术进行3D 可视化施工模拟，可整合进度信息进行4D 施工模拟，再整合成本信息进行5D 施工模拟，方案具体实施过程中还可以结合相关管控系统实现方案从设计到实施的整体智能管控。目前，基于BIM、Navisworks、3DMAX等技术可实现模拟施工方案的重要过程，通过三维动态的方式直观展现出来，实现对方案的可行性进行检验，优化施工方案，并对方案实施全过程进行智能化管理。

本工程阳台挂板等装饰构件连接包含螺栓连接、焊接连接等，涉及连接件多达30 余种，相较于传统工程，其工艺复杂，施工技术尚不成熟，经验不足，为质量控制带来较大困难。该项目为了解决这一难题，在施工前借助AutoDesk NavisWorks软件，将各个构件的安装工艺进行模拟施工，并对操作工人进行三维可视化的动态技术交底，让施工操作人员更为直观的了解施工工艺，提前掌握施工细节，保证了后续实际施工的顺利进行。

数字化施工管理 提高施工效率

与传统现浇建造方式相比，装配式建筑预制构件的生产、运输、安装是在不同的时间、地点由不同的项目参与者完成的，而最终的建筑则要将所有信息进行集成。采用传统方式进行信息传递，项目人员难以获得构件的实时状态，增加了沟通成本和决策错误率，不利于成本管理、工期管理和构件质量追溯。为解决这些问题，射频识别技术（Radio Frequency Identification，简称RFID）已在大量工程中进行应用，取得了良好的效果。RFID 是一种非接触式识别特定目标并显示其包含信息的无线通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，可方便地记录和读取构件信息。融入RFID 技术的数字化施工信息管理系统可很好地实现预制构件从生产、运输到安装、运维各阶段的数据信息传递、交换、共享和集成。

该项目通过利用BIM 技术结合RFID 技术、协同管理平台的信息处理优势，对于数量巨大的预制构件进行有序高效管理；减少在传统的人工验收和物流模式下出现的验收数量偏差、构件堆放位置偏差、出库记录不准确等问题的发生，可以明显地节约时间和成本。

在预制构件的工业化生产中，采用BIM 平台通过项目自定义编码，对单个构件实现唯一编码，在平台方便导出二维码，通过施工现场扫描可查看对应的构件信息、图纸、设计变更，同时对构件生产、验收、运输、安装过程进行跟踪，实现数字化施工管理。

在建造过程中，相关人员通过蓝牙模块，可实现与蓝牙RFID 读卡器的连接，实现RFID 标签扫描。利用数字化施工管理完成预制构件从生产、运输、进场、吊装全过程质量跟踪的数据管理。预制构件的信息存放于远程服务器，基于移动互联网，在对应的权限下可以随时对构件的质量信息进行溯源查询。同时可以依次对预制构件出厂、运输、进场、吊装所有环节进行跟踪管理。

例如在出厂环节，通过RFID 扫描识别，完成预制构件基本信息的录入，包括构件类型、安装位置、质检结果等。所有信息录入完成后，上传至远程服务器。在运输环节，通过车辆芯片的识别添加运输汽车的信息，包括车牌号、司机等信息。确认车辆信息后，对准备出厂的预制构件进行扫描添加，自动完成预制构件与车辆的关联及出厂登记。GPS定位模块实时对运输车辆位置进行跟踪，运输途中可随时对车辆位置、车辆信息及所载预制构件信息进行查询。在进场环节，通过扫描识别车辆信息，由进场管理员进行核实，验证通过即可对车载的预制构件进行扫描，自动完成进场登记。进场扫描结束，系统自动对车载构件进行清点，确认全部进场登记。最后在吊装环节，通过扫描获取构件信息，包括预制构件安装位置及要求等属性，吊装完成后由吊装管理员进行质量检查，并将结果上传服务器。

信息化系统的应用，实现了该项目中预制构件生产、质检、发货、运输、进场和安装等关键节点信息的实时更新，使项目参与方能够及时掌握预制构件的状态，进而提升了预制构件管理的水平，明显提高了施工效率，达到绿色、安全、文明施工的目的。

集成多专业信息 提高项目管理水平

基于BIM 5D 的施工项目精细化管理，为项目的进度、成本、物料管控及时提供准确信息，便于项目管理人员基于数据进行有效决策。在项目施工过程中，采用BIM 信息集成平台，实现以进度管理为主线，以质量管理、安全文明绿色施工管理、成本管理、总平面管理、文档管理为主要内容的施工过程综合管理。通过将项目管理信息与BIM 信息集成，实现海量施工信息的集成和三维可视化查询，辅助施工过程管理，提高工程管理水平，保证工程的高效优质完成。

BIM 5D 平台集成土建、机电、幕墙等多专业信息模型，承接Revit、MagiCAD 等国际主流建模软件模型，无缝对接广联达BIM 算量系列软件。现场的质量、安全从发现问题到最终的问题解决，实现了整个流程的闭环。同时，还可以根据工艺工法库的检测标准进行质量控制。

该项目通过工艺工法库及时查看与应用，实现项目施工统一标准，保证施工质量、减少返工。同时企业可根据积累的施工经验，形成企业内部的标准库。

针对变更模型维护管理，该项目将施工图纸文档、BIM 模型统一纳入到BIM 集成管理平台进行统一管理；将变更内容及时的反应到各类工程资料及BIM 模型中，确保施工变更BIM 模型与施工图纸文档的一致性。

提升管理效益 培养专业人才

北京市台湖工程二期项目通过应用BIM 技术，实现设计阶段对施工阶段劳动力的综合分析，在对住宅产业化虚拟三维建造的过程中引入劳动力、物资和场地的概念，从而提高设计对施工的指导，减少劳务选择风险及因设计不合理而造成的施工进度滞后等问题，可有效控制并缩短工期。

项目利用BIM 技术的特性，采用合适的协同管理平台，实现了对现场施工的信息化管理，对预制装配结构施工起到了很好的促进作用，使得施工过程的管控更为精细化。利用BIM 技术能有效提高装配式建筑的生产效率和工程质量，将生产过程各阶段参与人员和信息联系起来，真正实现以信息化促进产业化。

此外，该项目利用BIM 可视化、参数化的特性，改善传统交底手段，使得技术交底更为精准高效，利于提升现场工人操作水平，方便了施工现场对分包工程质量的控制。项目采用三维技术交底的方式，建立了产业化施工标准，拥有了产业化设计施工团队，一方面培养了专业化人才，另一方面提高了对工程质量的控制水平。

利用BIM 技术能有效提高装配式建筑的生产效率和工程质量，将生产过程中的上下游企业联系起来，真正实现以信息化促进产业化。借助BIM技术三维模型的参数化设计，使得图纸生成修改的效率有了很大幅度的提高，克服了传统拆分设计中图纸量大、修改困难的难题；钢筋的参数化设计提高了钢筋设计精确性，提升了可施工性。加上时间进度的5D 模拟，进行虚拟化施工，提高了现场施工管理的水平，降低了施工工期，减少了图纸变更和施工现场的返工，节约投资。

总结而言，BIM 技术的使用能够为装配式建筑的设计、施工、运维提供有效帮助，使得装配式建筑精细化这一特点更为容易实现，进而推动现代建筑产业化的发展，促进建筑业发展模式的转型。