本文以龍信老年賓館工程為例，詳細介紹了BIM技術在該項目施工中應用的技術路線，為BIM技術在預制裝配式混凝土結構施工中的應用提供有益的借鑒。

當前，國內(nèi)越來越多的施工項目都積極應用BIM技術，尤其是在超大型復雜工程、三邊工程、工期緊且成本壓力大的現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構工程中，BIM技術的應用越來越凸顯其價值，它能更快消化設計方案，更快發(fā)現(xiàn)技術問題，更快理出工程數(shù)據(jù)，用于生產(chǎn)計劃、備料、控制進度等。

但是，BIM技術在預制裝配式混凝土結構（PC建筑）中的應用還屬尚試驗階段，本文以龍信老年賓館工程為例，詳細介紹PC與BIM的結合。

工程概況

龍信老年賓館項目位于江蘇省海門市南海路與嘉陵江路交匯處（見圖1），地理位置優(yōu)越。主樓4層結構平面以下及裙房1~2層為框架剪力墻現(xiàn)澆結構，主樓4~24層為全預制裝配整體式框架剪力墻結構體系，25層及機房層為框架剪力墻現(xiàn)澆結構，房屋總高度為88.6m。總建筑面積約21265.1㎡，其中地上面積18605.6㎡，地下面積2659.5㎡。該項目建成后將成為國內(nèi)第1個達到建筑高度達到88.6m預制裝配式建筑，第1個總體的裝配力達到了80%的裝配式結構。

圖1 老年公寓項目BIM模型

對于4~24層全預制裝配整體式框架剪力墻結構部分，柱子從4層開始，梁從5層頂開始，樓板從5層頂開始、樓梯從4層開始、陽臺欄板、空調(diào)板從4層開始到24為PCa化。剪力墻、現(xiàn)澆框架柱外立面采用混凝土預制掛板作為現(xiàn)澆墻柱外模板，從4~24層實施，柱子和梁的接合部采用在柱頭部現(xiàn)澆，梁鋼筋錨固采用鍵槽連接。樓板采用半PCa化的疊合樓板，梁采用半PCa化的疊合梁。

BIM技術在預制裝配式混凝土結構施工運用中的必要性

1）  老年公寓PC項目的難點

老年公寓PC項目專業(yè)分包多，包括土建、機電安裝（含電氣、給排水、消防、弱電、暖通）、裝飾等專業(yè)，各專業(yè)工序交替施工，協(xié)調(diào)難度大，總承包管理范圍廣而復雜。如何有效推動總承包管理朝著更精細化、信息化的施工主流模式，是本工程的一大難點。

老年公寓PC項目施工協(xié)同難度大，是本工程又一大難點。PC項目的施工比常規(guī)傳統(tǒng)的建筑需協(xié)同的專業(yè)和環(huán)節(jié)更多，施工單位應具備較強的圖紙深化能力，PC構件工廠的深化設計要考慮的因素是方方面面，不僅要考慮到給排水、電氣、消防、弱電、暖通等相關專業(yè)的管線綜合優(yōu)化后的正確預埋，而且還要考慮構件施工時為方便施工而預埋的鐵件，如吊裝預埋件、樓層臨邊圍護用于與鋼管立柱焊接的鐵板等。連塔式起重機、施工人貨梯等的附墻預埋鐵件都要考慮到構件圖中具體的位置，任何一個環(huán)節(jié)的出錯和遺漏，都會給現(xiàn)場的吊裝和施工帶來“毀滅性打擊”，所以，PC項目的施工需充分協(xié)調(diào)構件生產(chǎn)環(huán)節(jié)和施工環(huán)節(jié)。

2）  BIM技術的特點

BIM技術將常規(guī)的二維表達轉(zhuǎn)為三維可視模型，各專業(yè)的人員可通過清晰的三維模型正確有效地理解設計的意圖，協(xié)助各方及時、高效決策；采用BIM的項目，各專業(yè)間、各工作成員間都在一個三維協(xié)同環(huán)境中共同工作，深化設計、修改可以實現(xiàn)聯(lián)動更新，這種無中介及時的溝通方式，很大程度避免因人為溝通不及時而帶來的設計錯漏；通過BIM可以模擬真實的建造過程和施工場景，并可通過此過程預先發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，從而確定合理的施工方案來指導施工。

3）  BIM技術與老年公寓PC項目施工的互補性

BIM技術應用內(nèi)容及技術路線

 

　　利用BIM進行各專業(yè)間信息的檢測

 

　　以往的工程項目之所以有那么多的風險，就是因為工程項目各專業(yè)信息零碎化，形成一個個的信息孤島，信息無法整合和共享，各專業(yè)缺少一種共同的交互平臺，造成信息流失和傳遞失誤。BIM技術的產(chǎn)生有望改變這一局面，建筑施工司空見慣的“錯漏碰缺”和“設計變更”所增加的建造成本、社會成本都可以通過BIM技術得到有效的改善。由于建筑、結構和安裝之間共享同一模型信息，檢查和解決各專業(yè)間存在的沖突更加直觀和容易。在老年公寓4~25層PC標準層中，通過整合土建+給排水+電氣+消防+弱電各專業(yè)模型，標準層初步碰撞成果共計83處。每處碰撞點均有三維圖形顯示、碰撞位置、碰撞管線和設備名稱以及對應圖紙位置處，如PC預制框梁與消防噴淋管的碰撞如圖2所示。

　　圖2 PC預制框梁與消防噴淋管的碰撞

 

　　通過圖2這個活動碰撞信息，在深化該預制框架梁YKL3（1）-1時，就可在具體位置（相對尺寸和標高）標出該預制梁的預留管洞的尺寸，這樣深化后生產(chǎn)的預制框架梁運到現(xiàn)場就可吊裝成型，而不需要再在預制梁上進行開洞。

 

　　可以想象一下，如果一個PC項目存在大量的類似于以上這種碰撞結果，而單純靠技術人員的空間想象能力去發(fā)現(xiàn)這些碰撞結果，勢必會造成遺漏，如果在施工時才發(fā)現(xiàn)，則需：返工、修改、開洞、延誤工期，無端增加成本，其損失不可估量的。BIM技術可以綜合建筑、結構、安裝各專業(yè)間信息進行檢測，幫助我們及早發(fā)現(xiàn)問題，防患于未然。

 

　　基于BIM的造價管理

 

　　在成本管理方面，老年公寓項目將相應的施工定額標準以編碼的形式定制到BIM魯班模型上，由系統(tǒng)對工程量進行自動算量，可以精確計算出工程成本。工程量的精準計算對于業(yè)主、承包商、材料商、工程管理以及建筑造價等都是十分重要的基礎性數(shù)據(jù)，用魯班軟件建模計算工程量精準的前提是所建BIM模型的精準，魯班軟件建模精準算出的工程量不僅遠比手工計算要精確而且可以自動形成電子文檔進行交換共享遠程傳遞和永久存檔。精準的工程量計算是老年公寓項目最關鍵的要素，它是該項目進行造價測算、工程招標、商務談判、勞務合同簽訂、進度款支付等一切造價管理活動的基礎。

 

　　施工企業(yè)精細化管理很難實現(xiàn)的根本原因在于海量的工程數(shù)據(jù)無法快速準確獲取以支持資源計劃，致使經(jīng)驗主義盛行，造成成本的浪費。老年公寓項目正是由于應用魯班BIM技術而快速獲取大量的工程基礎數(shù)據(jù)，為老年公寓項目部制定精確材料計劃提供有效的支撐，大大減少了資源、物流和倉儲環(huán)節(jié)的浪費，為實現(xiàn)該項目限額領料、消耗控制提供技術支撐。

 

　　BIM技術能優(yōu)化管線綜合排布

 

　　在以上老年公寓中標準層整合土建+給排水+電氣+消防+弱電各專業(yè)模型而得到的初步碰撞成果，為安裝單位的管線綜合排布提供了依據(jù)。傳統(tǒng)的管線綜合設計是以二維的形式確定三維的管線關系，技術上存在很多不足，實際施工效果表現(xiàn)不佳，應用魯班BIM技術后，優(yōu)勢具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

 

　　1）老年公寓項目各專業(yè)建模并協(xié)調(diào)優(yōu)化，三維模型可在任意位置剖切大樣及軸測圖，觀察并調(diào)整該處管線的標高及碰撞情況。走廊位置剖面如圖3所示。

　　圖3 走廊部位剖面

2）老年公寓管線綜合后確定各樓層吊頂高度，配合精裝修工作的展開。

 

　　3）老年公寓BIM模型管線綜合后還可以進行實時漫游、重要節(jié)點觀察批注等。通過魯班BIMWorks軟件可以實現(xiàn)工程內(nèi)部漫游檢查設計合理性，可根據(jù)實際工程的需要，任意設定行走路線，也可用鍵盤進行操作，實現(xiàn)設備動態(tài)碰撞對結構內(nèi)部設備、管線的查看更加方便直觀。

 

　　4）老年公寓BIM模型已集成了各種設備管線的信息數(shù)據(jù)，因此還可以對設備管線進行較為精確的列表統(tǒng)計。

 

　　BIM技術在PC構件圖紙深化中的應用

 

　　應用BIM技術在PC結構專業(yè)前期建模中把預留洞口作為重要的工作之一，PC結構不同于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構，傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土結構澆筑成型后，對于安裝管道穿結構的洞口可根據(jù)需要開槽、開洞。但PC構件則不能成型后任意開洞、開槽，PC構件所有預留洞必須在PC構件圖中清楚、準確的表現(xiàn)出來，以便PC工廠制作構件的精準，PC構件運至現(xiàn)場后，吊裝后即可。如果PC構件吊裝成型后，發(fā)現(xiàn)預留洞沒開，將給施工帶來很大的障礙。

 

　　所以，PC構件制作的嚴謹性牽涉到與機電專業(yè)的密切配合，各專業(yè)技術人員必須根據(jù)模型進行安裝管線與PC構件預留洞口之間的校核工作，找出問題點，提交設計單位進行修改，出具精確的PC構件圖，把施工中可能出現(xiàn)的問題消滅在BIM模型中。

 

　　基于BIM的PC構件吊裝施工模擬

 

　　根據(jù)PC吊裝方案，制作PC構件吊裝施工模擬，在真實施工開始之前優(yōu)化合理的施工方案，在老年公寓PC項目中，以一個標準層6天的吊裝施工循環(huán)為重點，施工模擬動畫準確地、形象地表達了一個施工標準層的施工工藝流程，該模擬施工動畫可作為實際施工的指導，有利于現(xiàn)場技術人員對整個工序有個清楚的把握；另外，也在模擬過程中發(fā)現(xiàn)一些問題，有利于在現(xiàn)場施工前對施工方案進行及時的調(diào)整；同時，該施工模擬動畫也可作為宣傳企業(yè)文化的一個平臺。

 

　　本文以老年公寓預制裝配式混凝土結構項目為例，首先介紹了老年公寓預制裝配式混凝土結構的難點和BIM技術的特點，進而論述了BIM技術和老年公寓預制裝配式混凝土結構有良好的互補性，在老年公寓PC項目中應用BIM技術具備先天優(yōu)勢；然后，詳細介紹了BIM技術在該項目應用的技術路線，從應用BIM技術進行各專業(yè)間信息的檢測、基于BIM技術的造價管理、BIM技術優(yōu)化管線綜合排布、BIM技術在PC構件圖紙深化中的應用、基于BIM的PC構件吊裝施工模擬5大方面進行展開，為同類工程項目應用BIM技術提供了借鑒。