基于 BIM 技术的装配式建筑 PC 构件信息集成及应用研究

2022-09-23 08:15宋小春杨智明赵小明焦晓光丁亚飞

工程质量 2022年7期

宋小春，黄瑞，杨智明，赵小明，焦晓光，丁亚飞

（1. 甘肃第六建设集团股份有限公司，甘肃兰州 730000 2.甘肃华陇绿色装配式建筑有限公司，甘肃兰州 730000）

0 引言

我国装配式建筑正在迅速发展，基于 BIM 技术的可视化、集成化及信息化水平也在不断地提高［1-3］。建筑 PC 是目前装配式发展的核心，传统信息模型已经不能胜任建筑 PC 构件信息管理需求，而 BIM 技术能够有效解决信息集成难、效率低、共享差的现状［4-6］。以往装配式建筑在施工过程中，各方信息孤立，装配式建筑 PC 构件生产管理流程间缺乏全产业链［7-9］有效联动性，因此，如何合理高效提高装配式建筑 PC 构件信息集成水平尤为重要。

目前，装配式建筑管理模式中，存在资源共享性差、资源浪费严重、信息不完善等问题。装配式建筑施工中，配合各方不能充分参与使得装配式 PC 构件不合理；以往施工阶段构件厂、运输方和施工方协同制定不匹配，各参与方之间缺乏联动性。鉴于此，基于 BIM 技术的装配式建筑 PC 构件信息集成管理，通过 BIM 技术进行数据高效收集，能够将装配式建筑实现全产业链集成，使得资源达到共享，提高产能和质量。

本文对 BIM 技术的装配式建筑 PC 构件信息集成及应用，借助筑享云构件管理系统，以装配式建筑生产、运输和吊装为背景，研究分析基于 BIM 技术的 PC 构件信息集成管理，通过实际案例进行分析，旨在促进装配式建筑与信息技术的快速发展，希望能对装配式建筑信息化管理研究及相关企业提供参考。

1 基于 BIM 技术的 PC 构件信息集成

1.1 PC 构件信息

考虑到 PC 构件量大面广及构造复杂，PC 构件信息管理成为关键因素。针对 PC 构件信息量大的特点，为寻求有效解决途径，从建筑施工多角度考虑，阐述 PC 构件信息如下。

1）生产阶段。在模型中增加钢筋及预埋件信息，最终形成楼板、墙板、模板图、钢筋布置图。

2）运输阶段。运输过程中要考虑车辆空间使用率，确定所需构件类型及数量，制定运输计划，在构件中增加运输及达到时间各类信息，满足施工现场吊装所需构件数量。

3）吊装阶段。构件吊装是替代了传统的构件场地布置、安排构件集中堆放等问题，对施工项目工期、生产安全等方面集中管控，提高装配效率。

1.2 PC 构件信息集成需求

1）可视化信息模型。BIM 技术将构件几何尺寸、构件性能、功能情况等集中整合在数据库中，通过数据化信息情况，实现资源共享、信息共享的目的。

2）生产要素信息集成。项目要素信息涉及进度、成本等要素，能够使得项目目标实现最优。

3）进度要素信息集成。利用 BIM 信息化管理平台，辅助信息移动表达方式，能够使装配式构件在模型与进度信息方面实现无缝传递，全面提高管理水平。

4）主体信息集成。基于 BIM 技术的集成管理平台为项目提供交流环境，通过网站形式，将收集到的信息上传到系统中，实现各主体信息共享，交互，对各方案进行分析与比选。

5）信息管理集成。在装配式建筑 EPC 环节中，集成进度信息，形成 4D 基于 BIM 多维度信息模型，凭借 BIM 技术，一方面可避免管理人员重复录入信息，另一方面可以避免各方协调不畅出现问题。

1.3 基于 BIM 的 PC 构件信息集成模型

1）平台框架体系。集成化工作关键是将各方对产业链阶段的 PC 构件进行分类及处理。通过将基于 BIM 技术的各参与方需求的 PC 构件几何尺寸、类型属性等信息编码并建立信息化模型，目的在于对构件 BIM 技术的管理、生产等工作。框架平台体系能够清晰展示装配式建筑在全寿命周期应用情况，以 PC 构件为导向，实现以 BIM 为信息管理平台的信息采集、组织及处理（见图 1）。

图1 基于 BIM 的 PC 构件信息管理平台框架体系

2）概念模型。依据各方面内容对模型进行分析，达到构件信息收集、处理等。

①数据层。将 PC 构件在各阶段需要的几何尺寸、数据类型等相关信息传递到数据库中，通过 WBS 技术集中进行信息处理，完成信息归档及存储工作，数据层能够不断完善更新，最终使得信息无缝传递、动态更新、实现共享。

②模型层。根据项目要素、主体信息等集成需求，整合数据信息，为项目创造有用价值信息，根据用户所求，将各阶段模型应用于项目主体子模型中。

③功能应用层。将相关模型研究分析后，协同管理辅助生产、物流等环节工作，利用虚拟环境完成主体项目全生命周期信息模型传递与共享，解决阻碍信息传递，共享问题。

2 基于 BIM 技术的 PC 构件信息集成功能应用（见图 2）

图2 基于 BIM 的 PC 构件信息集成概念模型

2.1 基于 BIM 技术的 PC 构件信息集成功能

2.1.1 计划管理

施工方参考有关 PC 构件信息化模型，编制进度、堆场及需求计划，凭借 BIM 平台，分析出构件数量及生产加工信息，制定措施保证需求供给（见图 3）。

图3 基于 BIM 技术的 PC 构件信息集成的计划管理应用框架

2.1.2 生产管理

依据 BIM 技术可视化加工，结合生产管理系统，实现 PC 构件信息在生产阶段的系统化管理。

2.1.3 进度管理

基于 BIM 技术平台，将构件几何元件信息、图样信息、预制信息、生产数据等相关联。管理人员通过定义实际需求工作流程与状态管理，最终为项目整体进度检查、按时交付提供有力参考。

2.2 基于 BIM 技术的 PC 构件信息集成应用流程

2.2.1 装配式建筑

基于 BIM 技术的装配式建筑工作流程包括建模制图、构件深化两大部分。通过软件绘制模型，结合拆分原则进行节点拆分，对比传统模型进行再拼装，实现整体到局部思路。

2.2.2 生产环节信息传递

实现 PC 构件拆分— PC 构件生产加工图的转换。管理人员通过筑享云平台，实现构件生产的全过程追踪，极大提高构件生产加工效率。

2.2.3 全产业链信息传递

装配式建筑信息管理平台，实现构件的下料、生产、进度安排的信息化管理，配合该平台对 PC 构件四维模型在生产—运输—吊装信息无缝管控，达到快速浏览整个项目进展情况的目的。

3 案例应用与分析

3.1 项目概况

本工程为天水装配式建筑产业园一期建设项目厂房配套办公及生活服务用房，位于天水市秦州区藉口镇中牛村、下磨村片区天水装配式建筑产业园区内。工程主要分为两部分，办公区及食堂，办公区主要功能为办公室、强电间、弱电间、卫生间、会议室、消控室、机房、工具间、楼梯间、热水间等；食堂部分主要功能为一般管理人员食堂、工人食堂、操作间、消洗间、冷库、熟食库等。总建筑面积 5 489.76 m2；建筑高度 16.65 m，办公区 1 层层高为为 3.9 m，2～4 层层高为 3.6 m，食堂 1～2 层层高为 4.5 m。结构形式：办公区采用装配式混凝土框架结构，食堂采用装配式钢框架结构，抗震等级为二级。

3.2 BIM 技术介绍

本项目应用 BIM 技术软件工具，配合智能化生产车间管理平台，共同完成 PC 构件的协同生产、运输等工作。

3.3 BIM 信息化管理平台

筑享云构件管理系统是面向 PC 构件厂，PC 工厂生产管理的轻量化应用。系统基于一件一码的构件清单，对订单项目、构件生产、质量、堆场、发运等业务过程进行跟踪和管理。筑享云构件管理系统力求以最简单的功能助力一线人员，以最小的管理代价让生产行为有迹可循，以最真实的数据反馈生产状态，以最直观的方式支持工厂决策，下图为筑享云构件管理系统的整体流程图（见图 4）。