盛偉健

(金陵科技學(xué)院 建筑工程學(xué)院，江蘇 南京 211169)

1 引言

BIM，即建筑信息模型，是以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，通過數(shù)字信息技術(shù)仿真模擬建筑物的真實屬性信息，進行建筑模型的建立，從而得到更加具象化的參考數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，進一步對數(shù)據(jù)信息進行集成化處理，形成有完整架構(gòu)的數(shù)據(jù)庫。相比之下，傳統(tǒng)作業(yè)模式下的信息并不是完整的，其結(jié)構(gòu)化程度也不高。利用完整的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可對諸多施工過程，比如墻體的裝配，起到一定的指導(dǎo)作用。

BIM技術(shù)作為一種高效、先進的項目管理技術(shù)，在當前的建筑施工管理中已經(jīng)逐步被推廣應(yīng)用，極大的提高了施工企業(yè)的施工精細化管理水平。

2 裝配式墻體

2.1 裝配式墻體的概念

裝配式墻體是采用現(xiàn)澆式剪力墻的原理，利用鍍鋅輕鋼龍骨作為支撐骨架，高強玻鎂平板作為免拆面板，在玻鎂平板內(nèi)部澆注環(huán)保、阻燃輕質(zhì)漿料后最終成型的墻體。

2.2 裝配式墻體的優(yōu)點

相較傳統(tǒng)砌筑墻體來說，裝配式墻體所需物料堆放場地小，施工噪音相對會小很多，有利于節(jié)約資源和環(huán)境保護。并且裝配式墻體的施工只需對構(gòu)件做出一些相關(guān)的處理之后即可進行組裝，施工速度快，勞動強度低。進而可以促進建筑行業(yè)的節(jié)能型轉(zhuǎn)變，在不斷突破傳統(tǒng)施工工藝的情況下既保證墻面的平整度，又提高墻體的整體性、隔音性和抗震強度，有效提高整體施工環(huán)境的整潔度，改善周邊居民生活環(huán)境，符合發(fā)展趨勢。通過工廠標準化、機械化、高精度的生產(chǎn)方式保障了墻體的質(zhì)量以及建筑物的整體質(zhì)量[1]。標準化裝配方式的使用，有效降低了現(xiàn)場施工中的工作難度，減少施工工人的工作量。同時，有效改善冬天對于建筑施工的限制，一定程度上解決了建筑施工的技術(shù)性問題，減少墻體施工周期。

2.3 裝配式墻體的不足

裝配式墻體的應(yīng)用也存在很多問題。例如，施工進度受構(gòu)件廠商生產(chǎn)的速度、運輸?shù)姆绞降榷喾矫嬉蛩氐闹萍s。施工過程中現(xiàn)場條件的變更也會打亂生產(chǎn)計劃，間接對構(gòu)件的生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響；裝配式建筑材料，無論是制作還是安裝都具有很強的技術(shù)性和專業(yè)性，我國建筑產(chǎn)業(yè)化進程尚處于初級階段，缺少一批懂工業(yè)化技術(shù)并熟悉裝配式建筑的專業(yè)型人才。因此安裝過程中容易出現(xiàn)“錯、 漏、 碰、缺”等情況，安裝精度要求較高時，短期內(nèi)可能會出現(xiàn)能勝任的工人數(shù)量相對缺乏的情況。

3 BIM技術(shù)在裝配式墻體中的具體應(yīng)用

3.1 BIM技術(shù)在構(gòu)件施工策劃階段的應(yīng)用

策劃階段，考慮到由于在實際操作過程中，輕鋼龍骨安裝后需要根據(jù)規(guī)范對龍骨進行驗收。如果骨架不符合要求，需要及時加以調(diào)整，這也勢必會導(dǎo)致安裝效率降低，影響施工進度。利用BIM技術(shù)進行預(yù)拼裝，提前得知安裝過程中可能會出現(xiàn)的問題，提前得出相關(guān)處理方案，以加快現(xiàn)實施工時的速度。

在保證速度的同時，還需要保證質(zhì)量。材料的材質(zhì)以及組裝后的龍骨骨架強度，剛度是關(guān)系到墻體質(zhì)量的關(guān)鍵因素。因此，利用BIM系統(tǒng)對墻體的承壓及受力進行分析總結(jié)。如果出現(xiàn)承壓不合理，導(dǎo)致墻體功能無法正常發(fā)揮的情況，可以由設(shè)計師對相關(guān)的參數(shù)進行修改，以對墻體質(zhì)量提供一定的保障，使施工方案更加合理可行。

3.2 BIM技術(shù)在構(gòu)件設(shè)計階段的應(yīng)用

設(shè)計階段，利用BIM技術(shù)可以實現(xiàn)設(shè)計信息的開放并且建立共享預(yù)制構(gòu)件的“族”庫，實現(xiàn)裝配式墻體的標準化設(shè)計。由于墻體輕鋼龍骨系大批量機械生產(chǎn)，故其規(guī)格的標準化將會使得施工更加簡便，快速，并能與各種龍骨配件靈活組成墻體輕鋼龍骨骨架，質(zhì)量輕，尺寸偏差小。利用標準化的“族”庫，設(shè)計人員也可以節(jié)約設(shè)計和調(diào)整龍骨，板材類型，尺寸等的時間，更好地滿足居住者多樣化的需求。

對于剪力墻而言，由于剪力墻的豎向連接方式對墻體穩(wěn)定性，安裝效率等影響較大。所以采用標準化的施工方法，可以提高構(gòu)件連接的可靠性以及墻體安裝效率和連接的質(zhì)量。連接設(shè)計是裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。預(yù)制剪力墻構(gòu)件之間的連接必須有效地將單個結(jié)構(gòu)構(gòu)件互相連成統(tǒng)一的整體，使整個建筑結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)一致。為保證連接部位可以充分發(fā)揮其連接功能，平順傳遞內(nèi)力，連接設(shè)計必須要保證荷載作用下的連接部位自身的強度不能成為結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。其次，連接部位還要求具有足夠的剛度以及良好的恢復(fù)力特性。因此，合理的連接形式是預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)得以良好應(yīng)用的關(guān)鍵。利用BIM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，針對于不同剪力墻的豎向連接方式，施工人員可從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取相關(guān)的信息，提前進行包括節(jié)點受力狀況等的數(shù)據(jù)模擬，檢測剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，傳遞受力的穩(wěn)定合理性，從而保證剪力墻這一重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計安裝能夠達到預(yù)定的標準，更好的實現(xiàn)剪力墻的功能與價值。

設(shè)計人員也可以利用BIM技術(shù)對安裝配件諸如支撐卡、卡托、角托等進行精細化設(shè)計，減小在施工階段容易出現(xiàn)的裝配偏差問題。同時可以進行方案比較得出最合理的拼裝方案，做到提前規(guī)劃從而節(jié)省現(xiàn)場拼裝的耗時。

由于設(shè)計過程中需要對預(yù)制墻體進行各種預(yù)留的設(shè)計，因此更加需要各專業(yè)的設(shè)計人員密切配合。利用BIM技術(shù)所構(gòu)建的設(shè)計平臺，各專業(yè)設(shè)計人員能夠快速地傳遞各自專業(yè)的設(shè)計信息，對設(shè)計方案進行“同步”修改。

但即使使用同一族庫，由于各設(shè)計師之間沒有達到很好的溝通，經(jīng)常會在隨后不同專業(yè)的設(shè)計中出現(xiàn)施工圖紙的交叉等問題。例如，暖通等在管道布置過程中，需要在施工的圖紙上繪制施工線路，但是在實際的操作過程中管線的布置位置可能與房屋的整體架構(gòu)發(fā)生沖突，而利用BIM的碰撞檢測功能，便可提前將這些因素考慮在內(nèi)，通過協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)來進行相應(yīng)的調(diào)整，從而大幅度減少這些沖突[2]。利用BIM技術(shù)的碰撞檢測功能，也可以細致分析墻體裝配過程中連接節(jié)點的可靠性，排除龍骨，板材與其他構(gòu)件之間的裝配沖突，從而避免由于設(shè)計粗糙而影響到龍骨板材的安裝定位，減少由于設(shè)計誤差帶來的工期延誤和材料資源的浪費。

BIM可對安裝工程進行4D虛擬施工，檢查總進度計劃是否存在不合理之處模擬整體工程的施工進度，在工程的重難點部位及時期進行反復(fù)對比，以此合理編制和調(diào)整工程的進度計劃。還可以通過3D打印的方式，直接將BIM模型打印出來，并可根據(jù)打印出的模型校驗原有設(shè)計方案的合理性[6]。

3.3 BIM技術(shù)在現(xiàn)場施工階段的應(yīng)用

施工階段，通過BIM對互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運用，能夠在第一時間查詢到墻體安裝所用的龍骨型號，板材種類及機械設(shè)備等信息，并對比出施工現(xiàn)場所用的材料與機械設(shè)備是否一致，確保各項材料及設(shè)備能夠合理使用。

在預(yù)制墻體構(gòu)件，包括龍骨，面板等的生產(chǎn)過程中，先期生產(chǎn)的產(chǎn)品可能就要發(fā)往工地，怎樣從工廠堆場上準確快速的把不同類型規(guī)格和數(shù)量的預(yù)制構(gòu)件直接運送到項目施工現(xiàn)場，通過 BIM 可以實現(xiàn)這一目標。預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)廠家可以從裝配式BIM模型中直接調(diào)取墻體構(gòu)件的幾何尺寸、材料等參數(shù)信息[3]。而所有的設(shè)計數(shù)據(jù)及參數(shù)可以通過條形碼的形式直接轉(zhuǎn)換為加工參數(shù)，從而制定相應(yīng)的生產(chǎn)計劃，實現(xiàn)預(yù)制墻體構(gòu)件設(shè)計信息與生產(chǎn)系統(tǒng)直接對接，提高裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的自動化程度和生產(chǎn)效率。

利用信息控制系統(tǒng)與各個部門進行聯(lián)動，實現(xiàn)信息共享，從而在生產(chǎn)的同時，向施工單位傳遞生產(chǎn)進度信息。施工現(xiàn)場項目部通過 BIM平臺把項目現(xiàn)場的待安裝的預(yù)制構(gòu)件需求傳遞給預(yù)制構(gòu)件企業(yè)信息控制系統(tǒng)，工廠有關(guān)管理人員及時做好準備工作，了解自己的庫存，實時反映到系統(tǒng)中，提前完成生產(chǎn)、堆放等作業(yè)，然后準時發(fā)貨，完成直接送達項目現(xiàn)場的任務(wù)[4]。

再之后便是BIM在實地的裝配操作中的應(yīng)用。

安裝豎向龍骨時，豎向龍骨間距根據(jù)石膏板寬度而定，一般在板中板邊各設(shè)置一根，間距不大于600mm。豎向龍骨用拉鉚釘與沿地、沿頂龍骨固定。

由于板材的寬度是按模數(shù)設(shè)定的，實際操作過程中，往往要保證龍骨間距符合紙面石膏板寬度的模數(shù)。而在BIM技術(shù)的精準控制設(shè)計下，可以減少龍骨間距與石膏板尺寸不是十分契合的情況的出現(xiàn)，提高施工效率和材料利用率，降低成本。

安裝施工中間，應(yīng)保證已裝項目不受損壞，傳統(tǒng)施工常常會對墻內(nèi)電管線及設(shè)備位置產(chǎn)生一定的碰動。利用BIM技術(shù)提前進行管線布置優(yōu)化，可以很大程度的為之后的板材安裝提供便利，保證板材的施工基本不會影響到已經(jīng)布置好的管線的功能的同時，提高板材安裝效率，進而縮短工作時間。

對于剛性墻體而言，比如由于根據(jù)設(shè)計圖樣要求，在安裝龍骨之前，應(yīng)先將與龍骨的接觸部位(梁、板、柱及樓地面)處理平整。利用BIM系統(tǒng)的整體控制的特點，可以精確規(guī)劃，減少因為協(xié)調(diào)工作不到位造成的預(yù)處理粗糙或者在準備安裝時出現(xiàn)還未處理等情況。再如，在安裝C形龍骨時，由于要求調(diào)整尺寸，精確定位，垂直放置。同時，在每根豎向龍骨上，沿龍骨長度方向隔一定距離應(yīng)設(shè)置有預(yù)留設(shè)置的H形切口方孔，以便在隔墻內(nèi)穿線、穿管。而利用BIM系統(tǒng)的控制，不僅可以做到精確定位安裝位置和切口位置，還能保證管線排布不會沖突，實現(xiàn)不同專業(yè)的統(tǒng)一協(xié)作。在預(yù)料會由于結(jié)構(gòu)走動發(fā)生開裂的地方，還要求輕鋼龍骨石膏板隔墻做成柔性墻體。而同樣的，利用BIM技術(shù)，也可對柔性墻體的全部建設(shè)過程進行計劃與控制。

特別地，對于曲面墻的施工而言，由于曲面墻的施工相對復(fù)雜程度會高出普通的平面墻。因此，在進行曲面墻龍骨安裝時，應(yīng)按設(shè)計弧度，將沿地、沿頂龍骨切割成缺口以方便安裝連接。對于這一過程，BIM系統(tǒng)可

以通過數(shù)據(jù)模擬，得出最合理的曲面墻安裝施工方式，保證墻體功能的同時，降低曲面墻的施工難度。

3.4 BIM技術(shù)在運行維護階段的應(yīng)用

運行維護階段，通過應(yīng)用學(xué)校技術(shù)建立有效的運行維護系統(tǒng)，可對墻體以及其附屬各種功能的構(gòu)件進行資料管理以及應(yīng)急管理等。如在發(fā)生火災(zāi)危害的時候，消防人員可以通過學(xué)校信息管理系統(tǒng)中相關(guān)的信息，精確到某一塊墻體的程度，從而對火災(zāi)發(fā)生的位置進行更加準確的定位，采取有效的措施進行滅火，減少火災(zāi)造成的損害。同時，運行管理人員在進行有關(guān)設(shè)備的維修和維護的過程中，可以從系統(tǒng)中調(diào)取預(yù)制構(gòu)件和設(shè)備的信息，大大提高維修效率[3]。

4 結(jié)語

由于BIM技術(shù)是對建筑物物理實體與功能特性的數(shù)字化表達，集成了建筑項目全生命周期從建筑設(shè)計到運營維護的各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，可以實現(xiàn)不同階段、不同部門的數(shù)據(jù)傳遞和共享，因此在進行預(yù)制墻體安裝時，可以更好地將各方面的因素綜合考慮在內(nèi)，實現(xiàn)最合理化的裝配選擇。隨著BIM技術(shù)的不斷完善，其在建筑工程領(lǐng)域的先進性、適用性和高效性受到了工程師、承包商業(yè)主的廣泛關(guān)注和認可。近年來我國裝配式建筑迅猛發(fā)展，裝配構(gòu)件需要各專業(yè)間高度協(xié)調(diào)配合，各個階段有機銜接，嚴格管理。BIM技術(shù)為裝配式建筑項目提供一個協(xié)調(diào)工作的平臺，提高工作效率，減少設(shè)計錯誤，避免返工作業(yè)，降低工程成本，成為推動建筑工業(yè)化可持續(xù)發(fā)展的必然要求。