装配式叠合板剪力墙结构体系的BIM 应用.pdf

37 Building Structure 产品与技术 We learn we go 装配式叠合板剪力墙结构体系的 BIM 应用 樊 骅 1，邢 伟1，谢其盛2 （1 西伟德混凝土预制件 （合肥） 有限公司， 合肥 230601； 2 安徽宝业住宅产业化有限公司， 合肥 230011） 1 PC 预制建筑工业化 PC是指预制混凝土构件（Prefabricated Concrete），PC 预制建筑工业化是以一定预制化比例， 将建筑所需预制构件 采用工厂化、 机械化及自动化的过程进行生产， 并通过运输 工具运到施工场地进行现场安装， 结合现场的作业内容， 实 现建筑的部分或整体装配。 较传统的建筑建造方式， 工业化 的预制装配式建筑有诸多优越性。 （1）尺寸精准、质量一致建筑构件采用工厂化的方 式进行生产，并进行集成化、精细化管理，从生产的全过程 对构件的生产进行监控， 从而有效保证产品的品质及质量的 一致性。 由于是在工厂环境下进行构件的生产， 产品的生产 及养护环境能够得到有效控制， 混凝土的强度、 耐久性相比 传统的现浇方式得到了极大的改善。 （2）施工便捷、绿色环保建筑构件中相当部分的钢 筋， 大部分的线盒、 套管和部分线管在工厂生产时已经进行 了准确的预留预埋，在现场只需进行简单的吊装、拼装、混 凝土的灌缝及部分浇筑工作， 相比传统的施工方式， 可大大 节约现场施工的时间及施工所需的人工。 另外， 预制构件安 装前已经制作成型， 无需现场支模及后期找平， 可节省大量 木材，减少建筑垃圾对环境的影响。 （3）结构安全性价比高通过控制连接点现浇来保证 结构的整体性， 从而做到预制与现浇的完美结合， 既满足结 构的受力， 又符合抗震等规范的要求。 与传统建筑施工过程 相比，由于减少了大部分的钢筋、混凝土作业，从而大大减 少了机械用具的使用， 在机械费方面比传统方式节约20左 右；构件在工厂生产，节省了大量模板，材料周转费方面比 传统降低60左右。此外建筑构件的质量得到有效保证，解 决了传统现浇后期维护难、费用高等问题，相比传统模式， 在建筑全寿命周期里， 建筑后期的后期维修、 维护费用可以 节省80。 2 BIM 在装配式叠合板剪力墙结构公租房工程中的应用 BIM 在住宅设计、预制构件深化设计和生产以及施工 阶段的应用（图1）盘活了贯穿整个建筑的各个环节，不但 降低图纸出错率、 减少质量事故的发生， 而且增加了项目的 透明度和可控性。在未来，BIM 技术将全面改善建筑的建 造、 维护和后期管理的状况， 它在建筑的全寿命期有着各方 面的优越性。西伟德（合肥）着眼 BIM 在中国广阔的发展 空间，结合 BIM 在国外的应用实践，完成了 BIM 技术在 预制装配式住宅设计、深 化设计、生产和施工环节 管理平台的建设和应用。 2.1 设计阶段 这里所说的设计不同 于传统的设计，它包括建 图1 BIM在PC住宅中的应用 筑本身的设计以及后期的深化设计。从初步设计开始，BIM 就需要建筑工程师、 结构工程师和设备工程师一起参与进来 协调工作。通过BIM技术建立起的集成工作平台，使与项目 相关的不同组织（甲方、设计、制造、施工等）能够一同参 与项目的管理与实施。 由于整个工作平台是三维和虚拟现实 的，所以使得整个协调工作的过程变得简单、易操作。 2.1.1 建筑、结构、设备的协调设计 建筑本身的全部要素通过BIM这个集成平台， 在不同专 业的协调下得以实现， 并附带全部的设计信息。 三维模型建 立后可以生成平、立、剖面图纸，在修改图纸时，设计人员 只要修改模型中的要素，平、立、剖、节点会随着模型的改 动而改变。 由于整个操作环境是三维的， 诸多要素 （梁、 柱、 墙、板、水电管线、设备等）在实现的过程，它们之间的关 系清晰可见，传统设计中常出现设计变更的情况得到改善， 大大减少图纸错误率。此外，BIM 中保存了建筑物的三维 技术信息， 可以以此为平台展开对建筑物的采光分析、 日照 分析、节能分析，并根据分析结果，通过改变建筑布局，改 进采暖、通风和空调系统来实现绿色环保的设计理念。 2.1.2 深化设计 深化设计阶段是装配式叠合板剪力墙结构建筑实现过 程中的重要一环， 可以说是起到承上启下的作用。 通过深化 阶段的实施将建筑各个要素进一步细化成单个的包含全部 设计信息的构件（图2）。一个建筑往往包含上千个构件， 这里面又包含大量的钢筋、预埋的线盒、线管和设备。深化 设计人员利用BIM平台对模型进行碰撞试验， 检测不同构件 之间，线盒、线管、设备和钢筋之间是否存在着相互干涉 图2 BIM软件建立钢筋级精确构件信息模型 38 产品与技术 Building Structure We learn we go 和碰撞， 并根据检测结果对各个要素进行调整， 进一步完善 各要素之间的关系，直到完成整个深化设计过程。 2.2 生产阶段 当深化设计完成时，构件所包含的所有元素都存在于 构件模型中。这里面包含构件的尺寸、重量、线盒、线管和 设备预埋等基本信息以及构件堆放表， 通过 BIM 软件生产 数据的生成系统将构件所有元素信息进行归类整合， 并储存 在信息模型的中心数据库（图3）。在生产前，深化设计人 员通过 BIM 的内部信息传输功能将单个构件基础信息、 整 合后的归类信息传输给生产管理系统，见图4。生产管理人 员根据其中的材料归类整合信息实现与财务ERP企业资源 规划Enterprise Resource Planning系统的对读，从而快速 实现对物料的统计、归类、采购和用量的精确控制。生产过 程中利用BIM输出的钢筋切割信息， 通过数控机床实现钢筋 的自动裁剪和弯折。 绘图系统则根据单个构件的基础信息自 动进行精准绘图，包括构件尺寸、预埋定位。当钢筋和预埋 敷设完成即可进行混凝土浇筑、 振捣， 并自动传送到养护室 进行养护， 直至构件运出厂房实现科学堆放。 构件的整个生 产过程在BIM的生产监控平台（图5）上可视、可控，从而 大大加强了对产品质量和生产周期的管理。 图3 BIM 中信息数据库 图4 BIM 中生产管理系统 图5 生产过程监控平台 2.3 施工阶段 在整个建筑生命周期里， 施工阶段的投资最大， 也是能 否节省投资、减少安全事故的关键。传统施工过程中，由于 建筑、结构、设备之间的内部协调性差，会频繁出现设计变 更，造成大量不必要的浪费，BIM的出现能很好解决这些问 题。利用建筑信息模型可快速获取项目进度、成本信息，使 项目施工、材料设备供应等保持较高的透明度和可操作性。 BIM在项目施工管理的价值和影响主要体现在以下方面 一是图纸审查。 BIM技术创建的建筑信息模型可以自动 检查分析施工图， 并提供施工图检查报告， 减少二维图纸中 难以发现的问题， 从根本上杜绝因图纸错误造成的返工、 材 料浪费和工期损失。 二是虚拟施工。 利用 BIM 技术在三维环境中模拟体验 施工过程，可以实现施工周期的可视化模拟和可视化管理， 为各参建方提供一个很好的协同工作平台， 使得信息的交流 变得通畅、直观，更易排除其中可能出现的问题。通过模拟 施工计划来提高施工计划的精确性和施工资源 （人、 机、 材） 利用的准确性，而且业主可以随时了解、监督施工进度（图 6），适时拨付工程进度款。 三是物流管理的便捷性。 深化设计完成后， 所有的构件 都有明确的编号和在建筑模型中的位置信息， 根据现场反馈 的安装进度， 可以直观地了解到不同构件的安装情况， 从而 根据安装速度和安装计划，很便捷地进行构件运输管理。 四是信息获取的优越性。 由于建筑信息模型中包含了建 筑物的详尽信息，因此，制作各种材料表、门窗表以及综合 归类信息十分容易。 可以利用这些数据进行项目概预算和编 制采购清单， 从而大大减少获取这些信息的成本并提高了信 息的准确性。最终，通过BIM技术很好地控制施工的进度和 质量并降低建筑的建造和管理的成本。 图6 施工现场 3 总结 西伟德宝业混凝土预制件（合肥）有限公司使用BIM方 式管理预制建筑的设计、生产、物流及安装施工，在公司内 部流程上真正实现了有效的设计信息为生产所使用， 为物流 及安装所使用，更为公司所用SAP财务软件提供了准确计 划、有效结算、物料归类等有效信息对接的途径，节省了大 量的人力成本。 参参 考考 文文 献献 [1] 王广斌，张洋， 杨学英， 张文娟. 工程项目建设信息化发展方向 虚拟设计与施工[J]. 武汉大学学报工学版， 2008， 4 （2） 90-93. [2] 王广斌，张洋，姜陈剑，张俊生.建设项目施工前各阶段 BIM 应用 方受益情况研究[J].山东建筑大学学报，2009，10（5）438-459. [3] 张勤.BIM 技术推动建筑行业变革[J].福建建筑，2011，6119-120. [4] DB 34 810-2008 叠合板式混凝土剪力墙结构技术规程[S].2008. [5] DB 34/T1468-2011 叠合板式混凝土剪力墙结构施工及验收规程[S]. 合肥安徽省住房和城乡建设厅，安徽省质量技术监督局，2011. 作者简介 樊骅， 西伟德宝业混凝土预制件 （合肥）有限公司副总经理， EmailHua.Fanfdu-。