BIM技术在装配式建筑项目管理中的应用

刘洋 LIU Yang

（北京城奥置业有限公司，北京 100029）

1 BIM技术与装配式建筑

1.1 BIM技术

建筑信息模型（Building Information Modeling）简称BIM，是一种新技术，具有协调性、可视化、优化性、模拟性、可出图性等特点[1]。BIM技术在国内外建筑界和学术界受到越来越多的关注，被认为是建筑业的革命性技术[2]。其广泛应用于项目规划、设计、施工、运维阶段，涵盖方案校核、深化设计、施工方案模拟、构件加工、成本管理以及物业管理等，是数字化技术在建筑行业的重要体现。基于BIM的项目管理采用了数据驱动的模式取代以往经验管理的模式，为项目降本增效提供强大依据。

1.2 装配式建筑

装配式建筑具有绿色环保、施工成本低、施工进度快、施工安全隐患少等特点，同时也具有施工数据管理复杂的特征。政策端对于装配式建筑的支持力度也在不断增强，同时也相继出台了相应指导理念。2017年住建部《“十三五”装配式建筑行动方案》提出“到2020年，全国装配式建筑占新建建筑的比例达到15%以上，其中重点推进地区达到20%以上，积极推进地区达到15%以上，鼓励推进地区达10%以上”[3]。装配式项目一般分为木结构装配式、钢结构装配式和混凝土装配式结构等，本文针对的是预制装配整体式混凝土项目。预制装配整体式建筑对设计水平、构件加工精度、物流管理水平、现场吊装与安装管理等有着极高的要求。

1.3 BIM技术与装配式建筑

BIM技术的深化设计前置化、构件运输数字化、现场施工可视化等特点均与装配式项目契合。通过提前将机电各专业模型进行深化设计，以保证结构预留洞的精准；将不同构件进行编码，便于构件运输与现场安装；对结构构件模型进行动画模拟，通过BIM+VR方式对现场工人进行技术交底，保证直观和准确。

2 BIM技术在装配式建筑中的应用点

本文以一住宅项目为例，项目共计地上住宅13栋、1栋配套楼及地下车库配套公共服务设施。建筑用地面积38613.284m2，总建筑面积169071.705m2，其中地上建筑面积108117.195m2，其中有12栋高层建筑（27层4栋，18层8栋），1栋多层（13层）。采用的结构体系为装配整体式剪力墙结构，装配率不低于60%，主体结构预制构件应用比例不低35%，水平构件应用比例不低于80%，外围护墙非砌筑非现浇比例不低于60%，内隔墙非砌筑比例不低于60%，实施装配式建筑的单体全装修比例100%。

2.1 模块化设计

2.1.1 设计流程

项目采用基于BIM的正向设计，不同专业在Revit中心模型上进行各自专业模型建立，机电各专业区别于原有的二维设计方式，在施工图设计模型中已进行了基础的避让工作，避免了现场后期一次结构开洞所产生的费用以及结构加固问题，对项目成本控制以及现场质量、进度控制均起到了大幅提升。

深化设计阶段，装配式设计单位对结构板块进行拆分与编码（如图1），通过模型重心线合理设置吊钩，保证吊装过程的稳定性。校核机电专业与精装专业点位，对预埋与一次结构内的线盒、线管以及部分设备进行点位复核，针对其中涉及到与钢筋交叉的部位进行结构验算，在结构安全的基础上对精装设计模型与机电设计模型进行调改。

图1 预制构件拆分图

最后利用深化设计模型，导出各专业图纸指导现场施工，尤其是一次结构预留洞图。相比于传统的二维图纸深化设计，基于BIM的正向设计可以减少因为图纸深化不到位以及深化不及时导致的二次开洞，降低对预制构件的破坏，避免二次返工。

2.1.2 深化设计实例

区别于其他项目基于BIM的深化设计，本项目对预埋与叠合板现浇层内的电气线管进行了排布（如图2）。住宅项目对于室内净高控制有着极高的要求，本项目楼板采用装配式叠合板的结构形式。故控制好结构完成面高度，成为控制室内精装净高的重要基础，项目采用6+7的叠合板形式，即60mm的预制混凝土楼板上现浇70mm的混凝土层。户内强电与弱电线管均需要在70mm的现浇层内排布，除入户强电线管为40mm外，其余直径均为20mm，此外线管上层仍需布置φ8的上部钢筋筋。如不对线管进行合理排布，则会出现多处3层线管交界处导致楼板浇筑高于设计要求，对结构上部的地暖管布置和精装面层布置带来难度。

图2 电气线管排布图

针对以上现象，我们对线管走向进行优化，将线管穿插于桁架筋之中，并对3层的线管进行优化，优化至1至2层，以满足设计要求。对仍不满足净高的部位，在保证功能的基础上，优化配电箱位置，使其满足设计标高。最后将模型导出平面图，加强对现场工人的施工方案交底，严格按照图纸所绘制线管路由进行施工，保证交付效果。

2.2 构件编码体系

编码是对某一项事物统一观点、统一认识和信息交换的一种技术手段，最大限度地减少对信息命名、描述不一造成的误解与损失，信息编码直接关系到信息处理、传递和检索的自动化效率与水平[4]。编码的设计原则，又以在设计原理的基础上，以构件编码的唯一性、通用性、可操作性、可扩展性、可与计算机系统相连接性等为设计原则[5]。结合项目特点以及编码设计原理与原则，本项目装配式构件编码规则如图3。

图3 构件编码规则

编码通过不同构件的楼栋、构件名称、序号共5层代码编号对构件进行编码。首层代码采用阿拉伯数字0-99和“#”来表示楼栋号，数字不足位由0来补足，如01#-14#；第二层代码为构件类型，分为YZQ（预制墙）、YZB（预制板）等；第三层代码为构件需要，由阿拉伯数字0-99组成，不足位用0补齐；第四层为是否为顶层构件说明，W为顶层标志、N为标准层标志；第5层为是否为镜像户型构件说明，F为镜像户型，I为非镜像户型。现场通过在构件上张贴二维码的方式，确保装车、卸货与验收等环节构件的一致性，后期通过构件台账与二维码进行质量追踪（如图4）。

图4 构件二维码

在深化设计Revit模型中，通过ifc插件将模型编码与相应构件关联起来（如图5、图6），构件属性不仅可在属性浏览器中查询，通过导出“门窗表”的方式，导出构件表，方便厂家统计以及生产、成本核对以及算量。

图5 revit编码插件

图6 构件编码

2.3 塔吊规划

装配式施工过程中，对相比以往现浇混凝土结构施工，其对塔吊的使用规划是否合理，提出了极高的要求，本文将从塔吊最大载重量选型与塔吊吊次验算上对吊装方案进行说明。

2.3.1塔吊吊重分析

2.3.1 .1塔吊选型

表1 塔吊选型

2.3.1 .2预制构件最大重量

表2 预制构件最大重量

2.3.2 塔吊吊次计算

根据本工程工期计划及塔吊初步选型，选取地下区域施工和地上装配式住宅楼施工两个阶段进行吊次验算。本工程水平构件（预制叠合板、预制楼梯）、垂直构件（预制外墙板、预制内墙板）一个预制构件按照一个吊次考虑，钢筋一个吊次取2t；盘扣、钢管、方钢管一个吊次取2t；木方一个吊次取2m3；木模板一个吊次取120m2；结合工程量统计出垂直运输所需要的吊次。

2.3.2 .1塔吊吊次能力分析

①构件分类说明。对所有构件进行如下分类：

表3 所有构件分类

②对塔吊吊次能力进行分析：根据塔吊起重性能，其起重速度为0m/min～69m/min。每吊装一次所需时间按构件类别进行如下分析：

一类一吊次所需时间分配：

表4 一类一吊次所需时间分配

二类一吊次所需时间分配：

表5 二类一吊次所需时间分配

2.3.2 .2塔吊吊次核算

地上装配式住宅楼施工塔吊吊次核算以一栋楼的一层标准层进行核算。

①施工吊次统计。

表6 施工吊次统计

②施工塔吊台班分析。

表7 施工塔吊台班分析

通过上述塔吊验算，可得所选塔吊吊装重量选型与吊次安排基本合理，可满足施工工期的要求。

3 小结

BIM技术在项目管理中的应用，对于装配式项目的推广有着不可忽视的作用。本文依托实际项目案例，结合BIM技术的特点和装配式建筑项目管理中遇到的重难点，着重通过模块化设计、构件编码体系以及施工现场吊装三个应用点的分析与计算，为同类型项目的BIM应用提供了可参考的思路及应用方案。