本文以龍信老年賓館工程為例，詳細(xì)介紹了BIM技術(shù)在該項(xiàng)目施工中應(yīng)用的技術(shù)路線，為BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用提供有益的借鑒。

當(dāng)前，國內(nèi)越來越多的施工項(xiàng)目都積極應(yīng)用BIM技術(shù)，尤其是在超大型復(fù)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(jié)構(gòu)工程中，BIM技術(shù)的應(yīng)用越來越凸顯其價(jià)值，它能更快消化設(shè)計(jì)方案，更快發(fā)現(xiàn)技術(shù)問題，更快理出工程數(shù)據(jù)，用于生產(chǎn)計(jì)劃、備料、控制進(jìn)度等。

但是，BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)（PC建筑）中的應(yīng)用還屬尚試驗(yàn)階段，本文以龍信老年賓館工程為例，詳細(xì)介紹PC與BIM的結(jié)合。

工程概況

龍信老年賓館項(xiàng)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(jié)構(gòu)平面以下及裙房1~2層為框架剪力墻現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，主樓4~24層為全預(yù)制裝配整體式框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系，25層及機(jī)房層為框架剪力墻現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，房屋總高度為88.6m?？偨ㄖ娣e約21265.1㎡，其中地上面積18605.6㎡，地下面積2659.5㎡。該項(xiàng)目建成后將成為國內(nèi)第1個(gè)達(dá)到建筑高度達(dá)到88.6m預(yù)制裝配式建筑，第1個(gè)總體的裝配力達(dá)到了80%的裝配式結(jié)構(gòu)。

圖1 老年公寓項(xiàng)目BIM模型

對于4~24層全預(yù)制裝配整體式框架剪力墻結(jié)構(gòu)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(yù)制掛板作為現(xiàn)澆墻柱外模板，從4~24層實(shí)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(shù)在預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工運(yùn)用中的必要性

1）  老年公寓PC項(xiàng)目的難點(diǎn)

老年公寓PC項(xiàng)目專業(yè)分包多，包括土建、機(jī)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(fù)雜。如何有效推動總承包管理朝著更精細(xì)化、信息化的施工主流模式，是本工程的一大難點(diǎn)。

老年公寓PC項(xiàng)目施工協(xié)同難度大，是本工程又一大難點(diǎn)。PC項(xiàng)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(yīng)具備較強(qiáng)的圖紙深化能力，PC構(gòu)件工廠的深化設(shè)計(jì)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(guān)專業(yè)的管線綜合優(yōu)化后的正確預(yù)埋，而且還要考慮構(gòu)件施工時(shí)為方便施工而預(yù)埋的鐵件，如吊裝預(yù)埋件、樓層臨邊圍護(hù)用于與鋼管立柱焊接的鐵板等。連塔式起重機(jī)、施工人貨梯等的附墻預(yù)埋鐵件都要考慮到構(gòu)件圖中具體的位置，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的出錯(cuò)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(xiàng)目的施工需充分協(xié)調(diào)構(gòu)件生產(chǎn)環(huán)節(jié)和施工環(huán)節(jié)。

2）  BIM技術(shù)的特點(diǎn)

BIM技術(shù)將常規(guī)的二維表達(dá)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(shè)計(jì)的意圖，協(xié)助各方及時(shí)、高效決策；采用BIM的項(xiàng)目，各專業(yè)間、各工作成員間都在一個(gè)三維協(xié)同環(huán)境中共同工作，深化設(shè)計(jì)、修改可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)動更新，這種無中介及時(shí)的溝通方式，很大程度避免因人為溝通不及時(shí)而帶來的設(shè)計(jì)錯(cuò)漏；通過BIM可以模擬真實(shí)的建造過程和施工場景，并可通過此過程預(yù)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(dǎo)施工。

3）  BIM技術(shù)與老年公寓PC項(xiàng)目施工的互補(bǔ)性

BIM技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容及技術(shù)路線

 

　　利用BIM進(jìn)行各專業(yè)間信息的檢測

 

　　以往的工程項(xiàng)目之所以有那么多的風(fēng)險(xiǎn)，就是因?yàn)楣こ添?xiàng)目各專業(yè)信息零碎化，形成一個(gè)個(gè)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(shù)的產(chǎn)生有望改變這一局面，建筑施工司空見慣的“錯(cuò)漏碰缺”和“設(shè)計(jì)變更”所增加的建造成本、社會成本都可以通過BIM技術(shù)得到有效的改善。由于建筑、結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)層中，通過整合土建+給排水+電氣+消防+弱電各專業(yè)模型，標(biāo)準(zhǔn)層初步碰撞成果共計(jì)83處。每處碰撞點(diǎn)均有三維圖形顯示、碰撞位置、碰撞管線和設(shè)備名稱以及對應(yīng)圖紙位置處，如PC預(yù)制框梁與消防噴淋管的碰撞如圖2所示。

　　圖2 PC預(yù)制框梁與消防噴淋管的碰撞

 

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

 

　　可以想象一下，如果一個(gè)PC項(xiàng)目存在大量的類似于以上這種碰撞結(jié)果，而單純靠技術(shù)人員的空間想象能力去發(fā)現(xiàn)這些碰撞結(jié)果，勢必會造成遺漏，如果在施工時(shí)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(shù)可以綜合建筑、結(jié)構(gòu)、安裝各專業(yè)間信息進(jìn)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(jià)管理

 

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

 

　　施工企業(yè)精細(xì)化管理很難實(shí)現(xiàn)的根本原因在于海量的工程數(shù)據(jù)無法快速準(zhǔn)確獲取以支持資源計(jì)劃，致使經(jīng)驗(yàn)主義盛行，造成成本的浪費(fèi)。老年公寓項(xiàng)目正是由于應(yīng)用魯班BIM技術(shù)而快速獲取大量的工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為老年公寓項(xiàng)目部制定精確材料計(jì)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(fèi)，為實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目限額領(lǐng)料、消耗控制提供技術(shù)支撐。

 

　　BIM技術(shù)能優(yōu)化管線綜合排布

 

　　在以上老年公寓中標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)是以二維的形式確定三維的管線關(guān)系，技術(shù)上存在很多不足，實(shí)際施工效果表現(xiàn)不佳，應(yīng)用魯班BIM技術(shù)后，優(yōu)勢具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

 

　　1）老年公寓項(xiàng)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(biāo)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(jìn)行實(shí)時(shí)漫游、重要節(jié)點(diǎn)觀察批注等。通過魯班BIMWorks軟件可以實(shí)現(xiàn)工程內(nèi)部漫游檢查設(shè)計(jì)合理性，可根據(jù)實(shí)際工程的需要，任意設(shè)定行走路線，也可用鍵盤進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)設(shè)備動態(tài)碰撞對結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)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(shè)備管線的信息數(shù)據(jù)，因此還可以對設(shè)備管線進(jìn)行較為精確的列表統(tǒng)計(jì)。

 

　　BIM技術(shù)在PC構(gòu)件圖紙深化中的應(yīng)用

 

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

 

　　所以，PC構(gòu)件制作的嚴(yán)謹(jǐn)性牽涉到與機(jī)電專業(yè)的密切配合，各專業(yè)技術(shù)人員必須根據(jù)模型進(jìn)行安裝管線與PC構(gòu)件預(yù)留洞口之間的校核工作，找出問題點(diǎn)，提交設(shè)計(jì)單位進(jìn)行修改，出具精確的PC構(gòu)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(gòu)件吊裝施工模擬

 

　　根據(jù)PC吊裝方案，制作PC構(gòu)件吊裝施工模擬，在真實(shí)施工開始之前優(yōu)化合理的施工方案，在老年公寓PC項(xiàng)目中，以一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層6天的吊裝施工循環(huán)為重點(diǎn)，施工模擬動畫準(zhǔn)確地、形象地表達(dá)了一個(gè)施工標(biāo)準(zhǔn)層的施工工藝流程，該模擬施工動畫可作為實(shí)際施工的指導(dǎo)，有利于現(xiàn)場技術(shù)人員對整個(gè)工序有個(gè)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(jìn)行及時(shí)的調(diào)整；同時(shí)，該施工模擬動畫也可作為宣傳企業(yè)文化的一個(gè)平臺。

 

　　本文以老年公寓預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)項(xiàng)目為例，首先介紹了老年公寓預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的難點(diǎn)和BIM技術(shù)的特點(diǎn)，進(jìn)而論述了BIM技術(shù)和老年公寓預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)有良好的互補(bǔ)性，在老年公寓PC項(xiàng)目中應(yīng)用BIM技術(shù)具備先天優(yōu)勢；然后，詳細(xì)介紹了BIM技術(shù)在該項(xiàng)目應(yīng)用的技術(shù)路線，從應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行各專業(yè)間信息的檢測、基于BIM技術(shù)的造價(jià)管理、BIM技術(shù)優(yōu)化管線綜合排布、BIM技術(shù)在PC構(gòu)件圖紙深化中的應(yīng)用、基于BIM的PC構(gòu)件吊裝施工模擬5大方面進(jìn)行展開，為同類工程項(xiàng)目應(yīng)用BIM技術(shù)提供了借鑒。