装配式建筑智慧建造信息化管理研究

赵俊杰，李德卫，卢俊楠，汪勇超

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 引言

科学技术的不断进步助推建筑行业迅猛发展，城市建筑不断刷新着新的高度，各种大型造型建设复杂的建筑正在成为一个个城市新地标。正是由于互联网+、大数据等新技术被广泛应用到建筑工程领域，使建筑行业告别了传统的高能耗、高成本、管理粗放、产品单一的局面。BIM技术因其具有可视化、三维模型、模拟预演等优点被广泛应用到现代建筑管理中。在装配式建筑中引入BIM技术，提高了装配式建筑的质量、降低资源能耗、节约了成本和工期[1-4]。

2 装配式建筑

装配式建筑施工方法就是按照建筑项目实际需求，在工厂内进行建筑构件预制生产，然后将预制件运输至工地进行装配搭建。如楼梯、预制梁柱和内外墙板等在工厂进行预制，然后工地现场组装，减少了工地的浇筑作业环节。装配式建筑类型主要有板材类、骨架板材类、砌块类、盒式和升层升板建筑。装配式建筑采用标准化设计，在保证工程质量同时，降低成本、缩短工期，实现了建筑施工的低碳高效和绿色环保。BIM技术作为一种建筑施工与管理的科技化方法，在装配式建筑施工中应用BIM技术可以实现建筑的高质高效，确保项目构建精确、布局合理、信息畅通。

3 装配式预制构件的分类

3.1 预制构件的分类

在进行装配式建筑的施工过程中，采用工厂预制构件进行现场组装，因此，做好预制件的入场与管理工作至关重要。施工现场要按照构件库的设计原则，建设和管理好标准化构件库，对工程项目不同类型的构件按照要求进行合理分类管理，发挥构件库的使用价值。

①装配式建筑的预制构件种类多，因此要对不同预制构件进行分类搭配。对相同类型构件进行合并，并选择通用性能较好的构件，对于特殊形状的构件进行另外分类。

②装配式建筑预制构件的结构类型较多，因此，对不同结构体系的预制件之间不能相互混用，在构件库内要按照不同结构类型对预制件进行种类划分。

3.2 预制构件的分类方法

装配式预制构件主要分为砌块建筑、板材建筑、盒式建筑、骨架板材建筑、升板升层建筑。其砌块建筑适用于3层～5层建筑；板材建筑由大型内外墙板、楼板、屋面板装配而成；盒式建筑将所有房间分成承重盒子，再与墙板、楼板组成整体；骨架板材建筑由预制的骨架和板材组成；升板升层建筑多用于商场、仓库、工厂等。

在装配式预制构件的分类中，必须对预制构件的性能和功能进行全面了解，才能对预制构件进行进一步分类。预制件可以分为以下几种基础的功能用途，预制板、预制柱、预制基础、预制梁、预制剪力墙以及预制门窗等。此外，根据预制构件的类型和外形尺寸分为六类：

一类，4m以内空心板、实心板；

二类，6m以内的桩、屋面板、工业楼板、进深梁、基础梁、吊车梁；

三类，6m以上至14m的梁、板、柱、桩，各类屋架、桁架；

四类，天窗架、挡风架、侧板；

五类，装配式内、外墙板；

六类，隔墙板。

因此，施工现场预制构件库的建设应考虑到不同的预制件结构体系，保证详细具体的划分构件，更好地提高和服务施工效率。

3.3 预制构件的选择

装配式预制构件应参考预制构件的显著特点进行预制构件的选择和分类。例如，预制梁的分类可以按照截面尺寸、截面形状和跨度大小等进行划分。按照截面形状的不同，可以分为工字形、十字形、T形和矩形截面梁。在对预制梁的截面尺寸进行确定时，应遵循以下原则：梁截面尺寸选择取决于梁的跨度，框架结构的主梁截面高度h可按1/12～1/18的跨度来确定，梁净跨与截面高度之比不宜小于4；梁的截面宽度不宜小于200mm，梁截面的高宽比不宜大于4。预制梁的截面形状选取应尽可能采用高腹板、窄翼缘的截面形式，同时腹板的壁厚可以取的小一些，因为腹板有屈曲后的强度可以利用。因此，提高预制梁的通用性，降低相关预制梁尺寸种类等，使装配施工高效便捷。

预制构件库可以为装配式建筑结构施工高效化与标准化的实现提供科学保障，构件库的标准化建立和科学化使用具有预制构件自动跟踪和查询功能，实现对工程进度和物料情况的实时监测，有效节约了施工成本，提高了工作效率。

4 预制构件的编码与信息创建

装配式预制构件分类与划分，只是完成了构件库当中的材料分类工作。基于BIM技术预制构件库实现信息化管理，采用BIM技术搭建构建库的信息化管理，实现构件从入库、仓储到出库的信息化流程。每一个预制构件的二维码为唯一识别码，作为预制构件库中分类、存放与出库的唯一标识，可以查阅该预制构件的设备详细数据和装配施工的状态信息。

4.1 预制构件的编码

为了实现对预制构件的分类与统一管理，需要对所有预制构件进行编码。预制构件的编码需要遵循相关原则，预制库管理人员可以通过计算机系统扫描预制构件编码，实现对预制构件的操作管理。预制构件的编码原则有以下几个方面：

①预制构件的编码具有唯一性，通过扫描预制构件编码可以获得其参数信息、存放位置、使用状态等；

②构件编码要简明，采用统一规则对所有预制构件进行编码；

③编码工作要统一规范，通过统一规则对构件进行编码，且保证每个构件的编码、信息清楚完整；

④构件编码实用性，方便管理人员便捷查找构件存放位置和信息。

4.2 预制构件信息创建

预制构件编码的创建可以保证每一个构件具有独特标识，构件库管理人员以该编码为载体，在计算机中对该构件的参数信息进行等级标注。根据国家信息系统的相关规范，对预制构件的参数信息建立要严格按照IFC标准。IFC标准指的是采用一套复杂的数据信息体系，实现对抽象或者描述困难的实物进行数字化的描述，该数据可以详细精确表达构件的具体信息。因此，IFC标准可以实现对预制构件的分类和分层次描述，首先，对构件的材料构成和尺寸参数等进行描述，对其种类进行准确的区分；其次，对构件的可交互性进行描述，确定预制构件的使用场景和其他预制构件的安装匹配参数，提高预制构件的安装使用效率。

预制构件库的建设采用IFC标准体系，能够精确区分和描述预制构件的详细信息，可以实现在BIM系统中的信息传递和互通，相关权限部门可以获取预制构件的详细信息，实现预制构件在不同环节之间的信息实时共享，为下一步预制构件的出库、运输、装配等提供了便利性。

5 预制构件入库与管理

预制构件入场后的第一环节就是验收入库，同时入库验收也是对预制构件的各参数的最后一次检验校核。在预制构件生产环节已经对预制构件进行了分类和编码，但是生产环节的分类标准会有出入或者漏洞等，因此，需要在预制构件入库前，按照工程的结构体系特性对预制构件进行检查。预制构件的编码信息一般在工厂生产环节完成，入库之前，相关人员要对预制构件进行逐一检查，判断预制构件的编码规范性和科学性。通过审核的预制构件进入入库信息录入环节，将预制构件的信息上传至基于BIM的预制构件数据库中，同时在标注好预制构件在构件库的存放位置，便于进行后续盘库或者出库管理。

构件库管理人员要及时对BIM环境下的预制构件库进行信息维护和权限配置等，方便预制构件在使用过程中的信息流转和实时数据跟踪。只有科学合理地使用预制库管理系统，才可以有效提高装配施工管理的效率、降低不必要的工作量，发挥构件库信息化管理的高效作用。

6 结语

基于BIM技术的装配式建筑施工可以满足当前社会快速发展对建筑施工的需求，其在保证建筑施工质量的基础上，将传统的需要现场浇筑与施工的部分进行工厂定制化生产，减少了施工现场的工程量和安全管理压力。装配式建筑采用BIM技术后，可以实现对装配预制构件以及装配全过程的数字化、信息化和动态化的管理和监测，使装配式建筑施工更加精确高效，有效避免了建筑施工中物料浪费、工序返工、工期延误等问题。基于BIM技术的装配式建筑实现了建筑施工的高效、绿色、环保目标。