林韓涵（上海建科造價(jià)咨詢(xún)有限公司， 上海 200032）

0 引 言

建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展是我國(guó)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和可持續(xù)發(fā)展的必然選擇，大力推廣裝配式建筑已成為其必不可少的重要舉措。近年來(lái)，我國(guó)各省市相繼出臺(tái)相關(guān)政策文件。上海市政府為大力推廣裝配式建筑，于 2019 年發(fā)布《進(jìn)一步明確裝配式建筑實(shí)施范圍和相關(guān)工作要求的通知》等政策文件和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，特別在保障房建設(shè)過(guò)程中實(shí)施了一系列推進(jìn)工作。其實(shí)自 2015 年起，上海市政府就開(kāi)始在全市固有投資項(xiàng)目中全面推廣 BIM 技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于保障房項(xiàng)目率先推出了專(zhuān)項(xiàng)政策文件。為推進(jìn)裝配式保障性住房的 BIM 技術(shù)應(yīng)用，上海市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)管理委員會(huì)于 2016 年發(fā)布了《關(guān)于本市保障性住房項(xiàng)目實(shí)施建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用的通知》；結(jié)合上海市保障房項(xiàng)目和 BIM 技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際，同年還發(fā)布了《本市保障性住房項(xiàng)目應(yīng)用建筑信息模型技術(shù)實(shí)施要點(diǎn)》的通知，明確了上海市裝配式保障房項(xiàng)目必須使用 BIM 技術(shù)，為 BIM 技術(shù)在上海市保障房建設(shè)過(guò)程中的應(yīng)用提供了綱領(lǐng)性指引。

1 裝配式建筑 BIM 技術(shù)應(yīng)用概述

隨著政府的大力推廣及建筑工業(yè)化的邁進(jìn)，BIM 應(yīng)用于裝配式建筑的研究也隨之增加。夏海兵等[1]將建筑信息模型（BIM 技術(shù)）引入裝配式建筑全過(guò)程，通過(guò)具體項(xiàng)目的實(shí)施情況介紹了 BIM 技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑的成果；曹江紅等[2]構(gòu)建了裝配式建筑質(zhì)量管理體系，提出了基于 BIM 技術(shù)的質(zhì)量控制流程及管理措施，有效解決了施工過(guò)程中的質(zhì)量問(wèn)題；徐照等[3]總結(jié)了以 BIM 為代表的信息技術(shù)在裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)階段的應(yīng)用，并針對(duì)性地提出了未來(lái) BIM 技術(shù)在這方面的發(fā)展方向；劉平等[4]在契合性分析的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于 BIM 的裝配式建筑供應(yīng)鏈信息流集成模型，并對(duì)模型架構(gòu)和各階段的應(yīng)用進(jìn)行了分析。鑒于裝配式住宅項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)化程度高、預(yù)制構(gòu)件眾多、現(xiàn)場(chǎng)堆場(chǎng)與施工安裝難度大的特點(diǎn)，筆者將 BIM 在工程項(xiàng)目管理上的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)與裝配式建筑建設(shè)特點(diǎn)相結(jié)合，從案例分析入手，對(duì)裝配式住宅進(jìn)行研究，旨在為裝配式住宅的建設(shè)與管理開(kāi)辟一條新的思路。

2 BIM 在裝配式建筑中的案例應(yīng)用分析

2.1 工程概況

本項(xiàng)目位于上海市奉賢區(qū)，為經(jīng)濟(jì)保障房項(xiàng)目，采用裝配式建筑工程技術(shù)。本工程總用地面積約 3.7 萬(wàn) m2，總建筑面積約 11.5 萬(wàn) m2；其中，地上建筑面積 8.4 萬(wàn) m2、地下建筑面積 3.1 萬(wàn) m2。項(xiàng)目主要建設(shè) 6 幢高層住宅（地上 26 層、地下 1 層）。

本項(xiàng)目混凝土預(yù)制（PC）構(gòu)件總數(shù)超過(guò) 3 萬(wàn)塊，預(yù)制構(gòu)件分 6 個(gè)部分：女兒墻、疊合式預(yù)制頂板、空調(diào)板、陽(yáng)臺(tái)板、預(yù)制內(nèi)外墻和預(yù)制樓梯。每個(gè)構(gòu)件在出廠前印有獨(dú)立的“身份證”，即由平臺(tái)生成的二維碼，在整個(gè)進(jìn)場(chǎng)和安裝過(guò)程中通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)人員的掃碼，可對(duì)每塊 PC 構(gòu)件的狀態(tài)進(jìn)行跟蹤；利用 BIM 工程管理平臺(tái)將 PC 構(gòu)件與模型綁定，做到構(gòu)件信息與 BIM 模型相關(guān)聯(lián)，最終模型可完整體現(xiàn) PC 構(gòu)件的型號(hào)、廠家、進(jìn)場(chǎng)安裝時(shí)間、安裝位置、工程量、成本等信息。

2.2 項(xiàng)目實(shí)施重難點(diǎn)分析

裝配式項(xiàng)目的特殊性和復(fù)雜性，決定了傳統(tǒng)的使用二維繪圖進(jìn)行各專(zhuān)業(yè)之間協(xié)同工作的低效率和低準(zhǔn)確率。采用 BIM 技術(shù)在裝配式項(xiàng)目實(shí)踐中進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)與施工，創(chuàng)建直觀的空間模型，有效提高了工程的性能、質(zhì)量和進(jìn)度，提升了成本的管理和控制水平，最大程度地避免了施工人員對(duì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的錯(cuò)誤理解，在保證施工準(zhǔn)確性的同時(shí)，還將設(shè)計(jì)、施工、竣工、運(yùn)維等階段的各種信息無(wú)縫銜接。針對(duì)項(xiàng)目實(shí)施的重難點(diǎn)，筆者總結(jié)出了相應(yīng)的 BIM 技術(shù)解決方案及其優(yōu)勢(shì)（見(jiàn)表1）。

表1 BIM 應(yīng)用解決方案

2.3 BIM 技術(shù)應(yīng)用方案

針對(duì)本項(xiàng)目裝配式的特點(diǎn)，采用“PC 裝配式住宅項(xiàng)目基于 BIM 的數(shù)字建造”解決方案。

本方案是以建設(shè)單位為實(shí)施主導(dǎo)，以根據(jù)裝配式住宅項(xiàng)目特點(diǎn)自主研發(fā)的 BIM 工程管理平臺(tái)為工具，以基于 BIM 的全過(guò)程 PC 構(gòu)件信息為主要成果和管理對(duì)象，以 BIM 模型及應(yīng)用為核心實(shí)施數(shù)字化建造的解決方案。與其他常規(guī) BIM 技術(shù)方案相比，本方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：數(shù)字化集成度高，與建設(shè)管理流程深度融合，PC 構(gòu)件流程管理更加精細(xì)化、透明化等。在本技術(shù)方案下，各參建方展開(kāi)高效協(xié)同工作，減少了因技術(shù)、組織、人為等因素而造成的對(duì)工作進(jìn)度和成本的影響，從而提升了工程的質(zhì)量和品質(zhì)；覆蓋項(xiàng)目全過(guò)程、全要素的各項(xiàng)應(yīng)用，最終實(shí)現(xiàn)基于 BIM 技術(shù)動(dòng)態(tài)化項(xiàng)目管控。

自主研發(fā)的 BIM 工程管理平臺(tái)采用云端＋客戶(hù)端的應(yīng)用模式，以業(yè)主建設(shè)管理需求為導(dǎo)向，為建筑工業(yè)化提供信息交互的工具。通過(guò)“BIM＋PC 構(gòu)件管理”的核心應(yīng)用，為現(xiàn)場(chǎng) BIM 落地應(yīng)用及 PC 構(gòu)件精細(xì)化管理提供技術(shù)支撐。以 PC 構(gòu)件關(guān)聯(lián)的二維碼為媒介的平臺(tái)信息輸出與采集，高效串聯(lián)起裝配式建筑生產(chǎn)與施工，形成裝配式構(gòu)件的全過(guò)程管理。各應(yīng)用端可隨時(shí)隨地調(diào)用包括 BIM 的成果數(shù)據(jù)、工廠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)的采集數(shù)據(jù)及協(xié)同數(shù)據(jù)等在內(nèi)的所有數(shù)據(jù)，最終形成數(shù)字化交付。

2.3.1 設(shè)計(jì)階段 BIM 應(yīng)用

在設(shè)計(jì)階段，BIM 主要應(yīng)用于 BIM 模型的創(chuàng)建、PC 構(gòu)件的劃分、協(xié)同平臺(tái)的搭建等。

應(yīng)用 BIM 軟件創(chuàng)建建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等專(zhuān)業(yè) BIM 模型；應(yīng)用 BIM 模型進(jìn)行預(yù)拼裝模擬，特別考慮了核查斜撐布置、滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)安裝操作空間、規(guī)避現(xiàn)場(chǎng)二次加工的風(fēng)險(xiǎn)等因素；建立基于 BIM 模型的 PC 構(gòu)件庫(kù)，設(shè)計(jì)時(shí)從庫(kù)中選取構(gòu)件進(jìn)行組裝，最終建立成為整體建筑模型。

應(yīng)用 BIM 軟件能高效地對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行拆分設(shè)計(jì)，對(duì)構(gòu)件內(nèi)部以及構(gòu)件與機(jī)電專(zhuān)業(yè)之間進(jìn)行碰撞檢查，及時(shí)解決碰撞問(wèn)題。結(jié)合 BIM 技術(shù)，細(xì)致分析預(yù)制構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)確性，排除其裝配沖突，提高設(shè)計(jì)效率，減少或避免因設(shè)計(jì)原因而造成的項(xiàng)目成本增加和資源浪費(fèi)。

通過(guò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員之間、設(shè)計(jì)方與其他參與方之間的高效協(xié)同。在項(xiàng)目前期，組織預(yù)制構(gòu)件加工人員與設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位、BIM 咨詢(xún)單位等進(jìn)行溝通，確定本裝配式建筑項(xiàng)目的技術(shù)路線；各參與方運(yùn)用平臺(tái)的設(shè)計(jì)協(xié)同模塊，高效、直觀地進(jìn)行溝通，借助平臺(tái)記錄問(wèn)題并在 BIM 模型中定位，以便返查及留檔。

2.3.2 工廠生產(chǎn)階段 BIM 應(yīng)用

在生產(chǎn)階段，PC 構(gòu)件信息與預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，使得 PC 構(gòu)件的生產(chǎn)進(jìn)度與施工進(jìn)度相協(xié)調(diào)，從而提高了預(yù)制構(gòu)件的倉(cāng)儲(chǔ)及運(yùn)輸效率。BIM 技術(shù)為預(yù)制構(gòu)件加工提供了更好的信息化技術(shù)手段，充分實(shí)現(xiàn)了信息共享，更好地支持設(shè)計(jì)方與構(gòu)件廠的溝通對(duì)接。在構(gòu)件的生產(chǎn)加工過(guò)程中，BIM 模型可直觀地呈現(xiàn)其相關(guān)信息，如預(yù)制構(gòu)件的準(zhǔn)確尺寸和重量、預(yù)留洞口的尺寸和位置、鋼筋及各類(lèi)埋件的材料信息和幾何尺寸等，由此能自動(dòng)生成構(gòu)件生產(chǎn)所需的相關(guān)參數(shù)和單據(jù)。這些數(shù)據(jù)都是可視化的，可作為生產(chǎn)和管理的工具，對(duì)提高構(gòu)件質(zhì)量乃至建筑質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。具體如下。

（1）建立預(yù)制構(gòu)件信息模型，并且將預(yù)制構(gòu)件信息模型基本信息添加到構(gòu)件中。

（2）按照施工順序進(jìn)行預(yù)拼裝模擬，對(duì)預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆部分、預(yù)制構(gòu)件與預(yù)制構(gòu)件（包括伸出的鋼筋）、預(yù)制構(gòu)件與機(jī)電管道之間等拼接位置進(jìn)行碰撞檢查，避免施工現(xiàn)場(chǎng)的錯(cuò)誤與返工。

（3）在預(yù)制構(gòu)件模型上添加鋼筋、埋件、機(jī)電預(yù)埋、預(yù)留孔洞等信息，并且由模型直接統(tǒng)計(jì)混凝土的體積和重量，添加鋼筋與金屬件等其他用材的類(lèi)別、型號(hào)與數(shù)量等信息。

（4）充分利用信息模型所包含的信息，按照項(xiàng)目施工組織計(jì)劃方案，對(duì)預(yù)制構(gòu)件的安裝進(jìn)行動(dòng)態(tài)虛擬仿真模擬，以?xún)?yōu)化施工工序，實(shí)現(xiàn)可視化交底。

（5）PC 構(gòu)件二維碼結(jié)合 BIM 技術(shù)應(yīng)用。廠家在平臺(tái)上利用 BIM 模型獲得構(gòu)件下料單并打印對(duì)應(yīng)的二維碼；采集構(gòu)件加工過(guò)程信息，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)加工跟蹤管理，使生產(chǎn)進(jìn)度與施工進(jìn)度相匹配。

2.3.3 施工階段 BIM 應(yīng)用

在施工階段，BIM 主要應(yīng)用于 PC 吊裝的工藝模擬、質(zhì)量安全管理等。應(yīng)用 BIM 技術(shù)可以模擬現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制構(gòu)件的吊裝及施工過(guò)程，對(duì)施工流程進(jìn)行優(yōu)化；可以?xún)?yōu)化場(chǎng)地布置和車(chē)輛路線，以提高吊裝效率，加快施工進(jìn)度。應(yīng)用平臺(tái)＋二維碼技術(shù)可以隨時(shí)調(diào)出預(yù)制構(gòu)件的相關(guān)信息，對(duì)安裝位置等信息進(jìn)行檢驗(yàn)，以提高安裝過(guò)程中的質(zhì)量管理水平。

施工吊裝是裝配化施工中最重要的環(huán)節(jié)之一。這里需要強(qiáng)調(diào)的是，裝配化施工方式并不是簡(jiǎn)單地將現(xiàn)澆建筑拆分為一個(gè)個(gè)構(gòu)件，由工廠預(yù)制后再進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)吊裝。新型建筑工業(yè)化下的裝配式體系更多地采用智能建造方式，并對(duì)項(xiàng)目管理、安裝精度提出了更高的要求。當(dāng)預(yù)制構(gòu)件入場(chǎng)時(shí)，工作人員需要對(duì)其進(jìn)行移動(dòng)端掃碼，并對(duì)其外觀、型號(hào)、吊裝允許偏差等進(jìn)行管控，以提高構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收的及時(shí)性與協(xié)調(diào)性。吊裝時(shí)，工作人員掃描構(gòu)件上的二維碼獲取安裝位置信息，及時(shí)記錄安裝過(guò)程信息并反饋到平臺(tái)，與模型構(gòu)件關(guān)聯(lián)。最終在竣工階段，將所有信息歸檔，從而完成以二維碼為媒介的平臺(tái)信息輸出與采集，形成裝配式構(gòu)件的全過(guò)程管理。

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量問(wèn)題或安全隱患，現(xiàn)場(chǎng)工作人員通過(guò)移動(dòng)端記錄和創(chuàng)建問(wèn)題，然后定位 BIM 施工模型相關(guān)位置；通過(guò)定制化的 BIM 質(zhì)量安全流程及時(shí)反饋給責(zé)任人，要求其限期解決，整改后將相關(guān)信息返回到 BIM 模型，以保證問(wèn)題解決的跟蹤效率及過(guò)程數(shù)據(jù)的可追溯性。

3 結(jié) 語(yǔ)

本項(xiàng)目結(jié)合 BIM 技術(shù)有效地提高了裝配式建筑協(xié)同設(shè)計(jì)效率，降低了設(shè)計(jì)誤差，優(yōu)化了預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)流程，改善了預(yù)制構(gòu)件的庫(kù)存管理，模擬優(yōu)化了施工流程，提高了裝配式建筑設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和施工的效率。本文分析了 BIM 應(yīng)用于裝配式建筑的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合上海市保障房項(xiàng)目介紹了裝配式建筑實(shí)施的重難點(diǎn)，分別從設(shè)計(jì)、工廠生產(chǎn)、施工這三個(gè)階段介紹了此項(xiàng)目的 BIM 技術(shù)應(yīng)用方案，分析了 BIM 技術(shù)在項(xiàng)目中的應(yīng)用情況及應(yīng)用價(jià)值，為促進(jìn)裝配式建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和 BIM 技術(shù)的成熟應(yīng)用提供了思路和方法。