基于BIM技术的装配式预制构件项目信息化管理

吴 贝，李墨炫，梁芳冰，曹旭铮，高展望

(天津大学 仁爱学院，天津 301636)

0 前 言

随着时代的进步、科技的创新，传统建筑工期的绝大部分被施工占用且工期久等缺点，已不能适应社会发展的速度。国务院早在2013年颁布过防治大气污染的十大条例后，对一些城市造成经济损失。传统建筑多以现场浇筑混凝土为主，一些隐蔽部位容易出现施工质量问题，而预制构件的装配式建筑是根据设计要求从工厂预制好建筑构件，如墙、柱等构件，通过运输到施工现场，放置在工地再吊装安装在建筑物具体位置。这不仅压缩了工期，降低了污染物对环境的污染，加快施工速度，减少人工的使用，更好地实现智能化工地，如何做到建筑与预制构件信息化管理是我们本文研究的问题。

1 BIM技术与预制构件信息管理概述

BIM(Building Information Modeling)技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，可实现整体的设计-局部构件的拆分-构件的深化设计-加工图的转换，并且能够让设计信息实现多方位的共享以及传递，模型与数据能够做到实时联系，保证了模型一旦变更，与其关联的二维图纸信息也会及时更新。确保了预制构件的高效、精准的生产 。业主和施工方能够在早期参与到设计工作中，对设计方案提出合理的建议，解决传统设计中因信息交流不畅造成的设计冲突。当发现图纸的问题时能够立即修改，避免了再次返工。用三维信息模型为载体，通过使用 BIM 相关信息技术实现信息的快速收集，对构件生产过程进行高效决策管理以及协同管理。装配式预制构件主要有以下几部分构成：生产、运输、入库、吊装。

1.1 BIM技术运用于预制构件的加工

将设计好的BIM模型中的构件进行对构件尺寸材质分类、编号，列出构件清单之后交给预制构件工厂进行加工。要先将构件的基本信息输入到NFC芯片里，并对构件进行编码，应包含构件的基本信息。唯一性是FRID技术的一个原则，目的为了确保每一个构件对应唯一的标识，保证了生产构件数量、运输顺序、堆放位置以及吊装顺序。预制构件能在工厂的车间进行生产制造，这与传统制造业的生产方式相似。传统制造业中用条形码以及二维码较多贴在物体的表面，但构件材料一般为钢筋混凝土块具有一定的碱性，容易腐蚀粘在表面的条形码或二维码，导致信息读取有误。

1.2 构件运输管理

根据订单需求把有NFC芯片的构件出库装车运输，出库时通过FRID技术感应构件上的芯片，可以知道构件的运输信息以及构件的信息，就像网上购物，下单后通过软件查到物品的物流状态。在运输构件的过程碰撞和损坏难以避免，在预制构件运输时我们可以采用一些支撑座以及一些可以反复利用防撞的材料，如橡胶以及气泡膜来保护构件，提高构件完好性。

1.3 构件现场管理

构件到达现场后，负责人需对构件进行验收，合格的构件负责人将进行信息录入，并对构件状态进行更新，对不合格构件进行问题信息反馈，并发至预制构件工厂相关责任人。并要求构件卸到场地相应位置，同种类型的构件应按序号堆放在一起，有利于有关人员管理施工场地。现场人员可以通过FRID快速定位构件位置，优化了现场人员对构件的管理，还能对构件的相关信息进行查询，各阶段的质量控制情况，相应的施工方案等，实现大数据共享，提高协同效率。

1.4 构件的吊装

通过BIM三维模型能知道具体位置的构件编号，现场控制中心用电脑找到该编号的构件在现场的具体位置，用吊塔吊起并安装在具体位置，如图1所示。现场构件种类多且数量大，难以通过人工来找到所需的构件，且人工输入构件信息也是件不容易的事。因此，利用具有NFC芯片的预制构件，在进场的时候通过FRID阅读器对构件扫码把构件信息输入到电脑里就能够很快地找到所构建的具体位置，在电脑上能够一目了然施工进度，通过系统能查到已用在项目中的构件以及未用构件的数量。

图1 构件的吊装

2 项目实例应用

2.1 基于BIM的预制构件生产管理应用

本项目分为一栋办公楼和两栋宿舍楼，建筑面积总共有12万m2。内墙、外墙均由装配式墙板组成。整个项目由装配式墙板、楼梯组成。其中三维模型能够更加直观地看到模型的各方面数据，即使再复杂的构件也可以通过三维模型直观的表现出来，如图2所示。

图2 预制构件的三维模型展示

2.2 预制构件生产与NFC技术结合

预制构件制造商可以通过预制构件生产与 NFC技术结合，NFC技术即在非接触式射频识别(RFID)技术的基础上，即在预制构件制作过程中便嵌入 NFC 芯片，这能够包含此构件的全部信息。将有NFC芯片的构件通过RFID阅读器扫描，构件的信息就会记录在信息化平台上，信息化平台能对我们所记录的项目的有效信息在平台上能够进行存储、加工、处理等工作，平台对预制构件信息进行储存对项目建造的后期所需数据信息能够再次使用，这大大提高了我们的工作效率。建立预制构件信息库也能够为以后的项目提供借鉴的经验，如有相似的项目，便能够为以后此提供一定的便利。从而对预制构件进行数据化管理使管理效率不断提高。如图3所示，在预制构件底部插入NFC芯片，更加方便预制构件从生产到进库再到出库的管理

图3 植入NFC芯片的预制构件

2.3 施工现场预制构件的信息管理

将BIM技术与NFC技术相结合，区别于RFID的远场通信，NFC技术是一种近场通信技术，它使得我们对预制构件信息的录入以及输出更加快捷、安全、准确。预制构件的物流配送人员与施工现场的仓储验收人员可直接通过扫取编码来读取预制构件的相关信息，记录预制构件的入库与出库，达到节约时间、提高效率的作用。

3 结束语

现代社会建筑工业化的进程在日益加快，通过对BIM技术和装配式建筑的研究，现在正努力将两项技术更好地相结合，让装配式建筑的设计、生产和施工水平都有了显著提高。装配式建筑的核心即为预制构件，而提出的NFC技术，希望能够加强对预制构件更加便捷、快速地从加工、运输、进出场以及最后吊装完成的整个过程的管理。而我们所希望建立的预制构件信息平台，也是帮助我们在大数据时代更加高效地完成项目以及经验的积累。现阶段，国家在大力推行和不断完善预制构件的装配式建筑建筑，在不断加强对BIM技术与装配式建筑相结合的研究。

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