预制装配式墙板应用BIM技术的安装过程及质量保证措施

王东海

（甘肃新瑞城市建设有限公司）

1 引言

预制装配式墙板是在工厂里预先制造的墙板，然后将其运输到建筑工地进行装配和安装。由于其制造过程在控制良好的工厂环境中进行，因此能够确保墙板的质量、精度和一致性。预制装配式墙板的主要优点包括施工速度快、质量控制好、减少现场浪费和环境影响小，在多个应用领域都得到了广泛的应用，特别适用于快速发展的城市和住宅小区。此外，预制墙板还广泛用于商业建筑、办公楼、酒店、学校、医院和其他公共建筑，提供快速施工的优势，还可以满足特定的设计和性能要求，如防火、隔音和能效。

2 预制装配式墙板的BIM建模过程

2.1 数据收集

在预制装配式墙板的BIM 建模过程中，数据收集是聚焦于收集所有相关和必需的信息，确保后续的建模过程既准确又高效。材料信息，如材料种类，来源、成本、可持续性等关键属性应进行详细梳理。墙板的高度、宽度、厚度，以及其中可能存在的开口、插口等特殊设计，都需要详细测量和记录，使得预制墙板完美适应其预定的位置，避免现场的尺寸调整和修改。与此同时，墙板的承重能力、抗压强度、抗拉强度等，都决定了其在建筑结构中的角色，以及如何与其他部分相互作用。数据收集的过程中，通常需要与供应商、制造商、工程师以及其他专业人员紧密合作，提供关于材料、制造工艺以及墙板性能的专业知识，确保所有收集到的数据是准确可靠的[1]。

2.2 建模工具和软件选择

在当今的建筑信息模型技术迅速发展的背景下，有众多的BIM软件可以为工程师、设计师和承包商提供支持，其中的选择应基于项目需求、预算和团队的技能。Autodesk Revit是BIM建模的行业标准，功能全面且可与其他Autodesk产品无缝整合为复杂的项目团队协作提供了便利，支持从初步设计到施工文档的所有阶段，具有参数化功能，使得预制元件如墙板可以轻松调整并在整个模型中更新。Tekla Structures 是专注于预制和钢结构建模的强大工具，适合需要进行精确制造和组装的项目。其高度的详细化和准确性使得制造商可以直接从模型中提取生产信息。而ArchiCAD也是受欢迎的选择，尤其在建筑设计领域，提供了快速的建模工具和强大的可视化功能。考虑到模型与实际施工现场的数据交换和与其他系统的整合，Navisworks 项目审查工具在施工阶段进行碰撞检测和施工模拟变得尤为重要。

2.3 创建模型

从几何的角度看，模型必须精确地反映墙板的尺寸、形状和位置，精确建模墙板的主体，还要考虑到孔洞、缺口和其他细节，确保了后续的施工和生产过程中，所有的元件都能完美匹配。属性定义是BIM 模型中不可或缺的部分，为模型提供了关于其材料、成本、生命周期以及其他关键信息的元数据。例如，预制墙板的混凝土类型、强度、热传导率以及任何与其相关的环境认证等信息都可以被嵌入到模型中。关系的定义确保模型中的每一个元件都是相互连接的，形成整体系统，例如，预制墙板之间的连接、与地基或其他建筑元件的关系都被明确定义，决定如何正确地安装墙板，以及如何处理潜在的冲突或交叉，通过这种方法，BIM模型确保了预制墙板在整个建筑中的正确定位和性能。

2.4 模型检验及优化

预制装配式墙板的BIM 建模过程中，模型的检验与优化是确保质量和准确性的关键环节。每一个建筑模型，无论其复杂度如何，都必须经过严格的检查以保证其反映的信息与实际需求和现实条件相匹配。模型检验主要关注模型的完整性、精确性和准确性。在完整性方面，检查的重点是确保模型中的所有必要部分都已包含，并且每一部分都被正确地表达，检查模型中的数据是否准确地反映了真实的设计意图和规范要求，对比模型与设计图纸、材料规格和施工要求，确保一切都在正确的轨道上。模型的检验只是过程的一部分，一旦检测到任何问题或不匹配，应进行优化模型，修改模型的某些部分以确保其更加准确，或者调整模型的结构以使其更加高效和可操作。

3 基于BIM 技术的预制装配式墙板安装过程

3.1 安装前准备

BIM模型也为施工团队提供了虚拟的环境用于进行施工模拟和碰撞检测，模拟墙板的搬运、吊装和定位过程，以识别并解决可能的障碍或冲突，预先了解施工流程，确保现场作业的顺畅进行。与此同时，工具和设备的准备也至关重要。虽然BIM技术为施工过程提供了指导，但在实际操作中仍需要适当的工具和设备来支持。此外，为确保安装过程的安全和效率，施工团队需要熟悉BIM模型的使用、解读模型中的数据，以及如何将这些数据应用于现场操作，不熟悉预制墙板安装的施工人员需要进行专门的培训，以掌握墙板的特性、安装方法以及可能遇到的问题。

3.2 预制墙板布置和定位

在BIM 模型中，施工团队可模拟墙板吊装和搬运路径，确保这些路径是安全且有效的，当实际搬运和吊装工作开始时，团队已经有了清晰的方向和策略。一旦墙板到达了指定的位置，BIM 技术则帮助团队进行精确地定位，如墙板本身的方向和角度、与其他预制部件或现场施工的元件之间的接口。BIM模型中的数据，如连接点、连接件类型和固定方法，都为团队提供了宝贵的指导，确保了墙板的稳定、安全且持久地固定。

3.3 预制墙板的连接方法和步骤

预制墙板的连接通常包括数种方法，如螺栓连接、焊接或特殊的连接件，其中，螺栓连接适用于需要可拆卸连接的情况，通过在墙板的连接点钻孔，然后使用螺栓、螺母和垫圈将墙板连接在一起，灵活性较强，可以在需要时进行调整和更换；焊接是将两个墙板通过熔化金属材料并使其凝固来实现连接，效果更坚固，适用于需要更高强度和耐久性的情况，然而可能会限制构件的拆卸和移动；预制墙板的连接有许多专门设计的连接件可供选择，例如榫卯连接、插销连接、卡扣连接等。BIM 模型为施工团队提供了清晰的视图和指导，显示每个连接点的位置、所需的连接件类型及其规格，简化施工流程。除了连接细节，BIM模型还为团队提供了连接的顺序和方法。例如，某些墙板可能需要先进行某个角度的连接，然后再进行其他连接，以确保整体结构的稳定性。模型中的这些信息使得施工团队可以避免现场的试错，提高了施工的效率和安全性。此外，由于BIM技术能够提供实时的反馈和更新，施工团队可以在连接过程中随时与设计团队沟通。如果现场出现了任何不符合模型的情况，或者团队遇到了意外的挑战，都可以快速地在模型中找到解决方案，确保项目的连续性。

4 质量保证措施

4.1 设计阶段的质量控制

基于BIM技术的预制装配墙板安装在设计阶段的质量控制关乎整个建筑项目的成功。BIM技术支持多方参与者共同查看和修改模型，这种协同工作方式有助于及时发现并解决设计中的潜在问题。此外，BIM还支持对设计方案的模拟和分析，如能效分析、日照分析等，在BIM模型中添加建筑的能源相关属性，如材料热性能、保温层、窗户类型等模拟建筑的能效表现，有助于设计团队了解墙板设计对整体能效的影响，并优化设计以减少能源消耗；BIM软件可以模拟建筑的日照情况，预测不同时间段和季节内阳光的照射情况。对于预制墙板的设计，日照分析可以帮助确定墙板的摆放位置、窗户和开口的大小、遮阳设施等，以最大程度地提供舒适的室内环境。帮助设计团队评估其决策，并确保预制墙板的性能和可持续性。同时，通过BIM模型，设计团队可以更好地与客户和其他干系人沟通，确保其需求和期望得到满足。

4.2 制造过程的质量管理

制造阶段是确保墙板满足预期质量和性能的关键阶段，随着生产的进行，BIM模型可以与制造工厂的自动化系统集成，许多制造过程，如切割、装配和检测，都可以通过自动化技术完成，BIM也支持与供应链管理工具的集成，确保所需材料的质量、时效性和成本效益，使得预制墙板的每个组件，无论是混凝土、钢筋还是绝缘材料，都可以在最适当的时候、以最优的质量和成本得到采购和使用。此外，还可以应用BIM 技术详细记录制造过程的每一个环节，为项目团队、业主和维护人员提供完整的、可追溯的记录，有助于后期的维护、审计和质量保证。

4.3 运营与维护的质量保证

在建筑工程完工后，运营与维护阶段的开始意味着长期确保建筑功能、安全和舒适性的重要时期的到来。在此阶段，基于BIM 技术的预制装配墙板安装的质量保证发挥着不可或缺的作用。利用BIM模型，建筑的运营者可以轻松地访问与预制墙板相关的所有维护记录和推荐的维护周期，使得维护计划的制定变得更为简单和精确，确保了建筑的持久性和可靠性。此外，BIM 技术还支持与建筑自动化系统和传感器网络的集成，建筑运营者得以实时监控预制墙板的状态和性能。例如，如果墙板中的绝缘材料出现问题或者存在裂缝，相应的传感器可以及时报警，提高建筑的运营效率和安全性[2]。

5 结语

通过数字化的模型轻松地进行施工规划、资源分配和进度管理，为现场工作人员提供了清晰、详细的指导，确保墙板的正确和安全安装。当谈到质量保证时，BIM 技术在预制墙板的生命周期中发挥了不可或缺的作用。从设计阶段到制造、安装、运营以及维护，BIM为所有相关人员提供实时、准确的数据和信息，加强团队间的协作和沟通，在每个阶段都能作出基于数据的决策，实现项目的高质量目标。此外，预制墙板和BIM 的结合也为建筑行业带来了可持续性的新机会。通过优化材料的使用、减少现场浪费以及提高建筑的能效和性能构建更为绿色、可持续的建筑环境，降低建筑的整体碳足迹，满足现代社会对绿色建筑和可持续发展的日益增长的需求。