孙恺峰
上海高屋置业有限公司，上海 200000
摘要：在了解装配式住宅的特点、发展现状以及制约因素的基础上，挖掘BIM 技术的优势，通过研究BIM 技术在预制装配式住宅施工阶段的应用，并以实际项目为例进行实证分析，从而为我国预制装配式住宅的发展提供参考和建议。
关键词：装配式建筑；BIM技术；管理；应用研究
0.引言
预制装配式住宅已经成为当前国际建筑业中主要的开发模式，尤其在美国和日本等地。据统计，采用以预制装配式为主的施工模式与传统施工相比，可节约用电31%，减少建筑垃圾 2t/100m2，减少环境污染，契合国家十四五所提出的“碳中和”和“碳达峰”的目标。
为了推动预制装配式住宅的发展，2017 年住建部印发《十三五装配式建筑行动方案》，《方案》中指出要建立适合BIM 技术应用的装配式建筑工程管理模式，推进BIM技术在装配式建筑规划、勘察、设计、生产、施 工、装修、运行维护全过程的集成应用，实现工程建设项目全生命周期数据共享和信息化管理。上海早在2016年发布的《上海市装配式建筑2016-2020年发展规划》，要求将BIM技术融入装配式建筑项目建设的全过程。
1. BIM技术在装配式建筑施工阶段的应用价值
1.1 装配式建筑发展的制约因素
由于预制装配式住宅在我国目前仍处于初级阶段，其发展受制于部品配套体系、模数化标准设计、构件连接技术和PC 外墙防水等核心技术，我国装配式住宅的建设成本普遍高于现浇建筑，此外发展面临的制约因素还有：
（1）标准规范不健全，缺少优惠政策；
（2）装配式住宅的建筑体系不完善；
（3）预制构件的标准不统一，通用部品少；
（4）现场安装技术不成熟。
1.2 BIM技术的特点
建筑信息模型（Building Information Modeling，以下简称BIM），是一种基于三维的数字技术，集成了建筑工程项目各相关信息的工程数据模型的数字化表达。BIM技术作为建筑信息化的核心，可以模拟工程项目的全生命周期，经过数字化的模型，可以体现项目在各阶段的施工工艺工序、所需要的材料、预制预留等信息，同时更好的解决在项目工程各个阶段建筑信息不对称导致的策划力不足、施工技术不符合要求等问题。BIM技术的五个特点：可视化、协同性、可模拟性、可优化性以及可出图性。
（1）可视化：“所见即所得”。将项目化为立体图像模型，设计、建造、运营等整个建设过程可视。方便进行更好的沟通、讨论与决策。
（2）协同性：减少各专业项目信息的“不兼容”现象。通过BIM平台的信息交互协调管理，减少不合理的变更。
（3）可模拟性：可进一步分为3D画面模拟；能效、紧急疏散、日照、热能传导等的模拟；4D（发展时间）的模拟；5D（造价控制）的模拟。
（4）可优化性： BIM及与其配套的优化工具能对项目整体进行优化处理。利用所建模型提供的各种信息来优化，可以使复杂程度高的建筑减少返工。
（5）可出图性：原建筑设计图结合经过碰撞检查报告作出设计修改得到综合设计施工图。
1.3 BIM技术在装配式建筑上的应用价值
装配式住宅区别于传统的建造方式，在信息互联方面表现的更加紧密，以BIM 为代表的信息化技术，因其参数化、可视化和协调化的功能优势，是我国建筑工业化的发展中不可或缺的基石。将BIM 技术应用于装配式住宅设计与施工阶段，可以利用TEKLA技术丰富企业BIM 构件库、结合RFID 技术对构件实施跟踪管理、4D施工管理提高装配质量，推动装配式住宅实现施工阶段的信息化创新应用之路。
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图1.3 全周期BIM应用
2.实例分析
以上海地区一个住宅项目做实际研究对象，介于BIM技术的可视化、协同性、可模拟性、可优化性以及可出图性这5个特点，该项目在PC深化初期就将BIM技术应用至项目。深化设计单位在设计阶段利用Tekla技术对构建进行3D拆分设计、工程量统计和构件一体化设计等优化设计工作。在深化设计单位完成PC深化设计后，第三方BIM咨询公司对主体结构进行更进一步的模拟检查，以下是实际应用过程中的
2.1碰撞检查——预制构件部分
利用Tekla模型进行三维模型制作，对预制构件之间进行了碰撞模拟。模拟发现各楼栋普遍有如下问题：
1）问题1：在PCF板交接的墙角部位，多处发现钢筋与桁架筋、钢筋与墙体或钢筋与钢筋间的碰撞。
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图2.1.1 钢筋相碰
解决方案：将角部钢筋桁架缩短，同时将外伸钢筋内收。
2）问题2：角部钢筋较为复杂，现场绑扎较为复杂。图中，我们可以发现，不仅存在土建的剪力墙钢筋，也有PC构件的受力桁架筋与墙体的外伸钢筋。其对于现场工人钢筋的绑扎提出了非常高的要求。我们将这个情况及时反馈给总包单位，帮助其提早考虑类似这个部位的施工工序。
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图2.1.2 角部钢筋复杂
2.2碰撞检查——单体部分
根据碰撞模拟，出现频率最多的问题是大梁搭接小梁的问题（问题占比四分之一），其次屋面结构方面问题（问题占比五分之一）。以上两大问题源本身比较繁杂，尤其屋面结构，易造成设计错误，我们利用BIM技术的可模拟性和可优化性，整合预制构件、现浇体以及二次结构，建立完成的三维模型，更易于检验出存在的设计问题，为建筑施工质量的提高以及施工进度的提速提供保障。
2.3场布模拟
利用BIM 技术的可视化和可模拟性，在预制构件进场前对其运输车辆的场内行车路线及堆放场地进行模拟仿真，确保在构件进场时，预制构建可以有序堆放，合理施工。
2.4复杂节点模拟
该工程为满足预制装配率的要求，采用了大量的单侧PCF板。外伸薄板厚度仅为60mm，极易在吊装及运输过程中产生开裂与变形，因此在PC深化阶段为其增加了间距600mm的三角桁架钢筋，以满足其受力及构造要求。但由此大大加大了工人绑扎难度，对施工方的工序提出了非常高的要求，特别在单体角部节点区域。图2.4 角部复杂钢筋节点
如图2.4所示，在此极小区域内，由于存在两侧PC墙体自身的开口箍、PCF板的三角桁架钢筋、现浇混凝土部分的箍筋、现浇混凝土部分的受力主筋，因此在绑扎阶段极难操作。钢筋班组在套绑闭口箍时极可能会和桁架筋打架，搭接竖向钢筋时需从竖直方向安插竖向钢筋，绑扎难度大大增大大。对于部分绑扎困难节点，通过BIM三维动画技术，为绑扎工序进行预模拟，明晰单体角部节点区域具体绑扎步骤如下：
（1）安装好预制墙板；
（2）底部竖向主筋用机械接头处理；
（3）布置最下侧的现浇段的三组箍筋；
（4）分散布置其他箍筋；
（5）将现浇段竖向主筋插入并绑扎；
（6）支模并浇筑。
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在构件吊装阶段，施工管理人员可利用 BIM 的可视化与施工仿真进行技术安全交底培训，让施工人员更加直观的了解施工工艺、技术要点。按照构件上的信息按照 BIM 模拟施工次序，依次进行吊运和装配，做到规范科学一步到位，提升吊装施工的效率。
3.BIM技术在装配式建筑中的管控要点
3.1在项目施工场地管理中的应用
和常规的现浇建筑工程的施工场地相比较而言，装配式建筑的施工场地更加复杂。利用BIM技术，进行场布模拟，妥善布置装配式建筑施工现场。对于地上部分：塔吊的施工范围更加明确，预制构件运输的路线更加明确，各项预制构件堆放更加科学。对于地下部分：所需加固区域更加明确，利于架子工加固以及监理对加固区域的验收工作。
3.2在项目施工准备阶段管理中的应用
装配式建筑由许多个单一构件块组合而成，易产生错误，利用BIM技术，构件完整的建筑模型，在装配式建筑项目施工准备阶段，进行模拟碰撞分析，找到预制构件装配施工过程中可能出现的问题，并立即改正。。
3.3在项目施工质量管理中的应用
装配式建筑工程中包括多个专业，不同的专业间需要保持良好的协调性。例如传统现浇部分钢筋绑扎班组与预制混凝土吊装班组往往并非同一家施工公司，对于现场绑扎配合需要大量的实践磨合，两方配合学习过程较长。而 BIM 技术的有效运用——利用建筑信息模型所输出的图片或视频，与作业人员进行可视化的技术交底，让作业人员进一步了解各项预制构件装配流程，明确装配式建筑施工要求。保证装配式建筑施工质量得到有效提升，同时促进不同专业得到有效协调，缩短前期磨合期，使各道工序快速有效的衔接，进而缩短工程建设周期，更好的降低项目施工成本。
参考文献：
[1]田东方.BIM技术在预制装配式住宅施工管理中的应用研究.[D].
[2]司伟.基于BIM的某装配式建筑工程项目施工质量控制研究.[D].
[3]戴文莹.基于BIM技术的装配式建筑研究——以“石榴居”为例.[D].
[4]十三五装配式建筑行动方案.[Z].
[5]上海市装配式建筑2016-2020年发展规划.[Z].