李翠翠，付長(zhǎng)春，王勝，葉林

（青建集團(tuán)股份公司，山東青島266071）

1 裝配式建筑的趨勢(shì)和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的必要性

裝配式建筑是目前BIM技術(shù)應(yīng)用大背景下最具優(yōu)勢(shì)的結(jié)構(gòu)形式，構(gòu)件通過(guò)預(yù)制、組裝實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圍護(hù)和受力體系的建立。與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)不同，裝配式建筑將傳統(tǒng)的施工現(xiàn)場(chǎng)拆分為安裝現(xiàn)場(chǎng)和加工工廠2部分，這2部分在空間和時(shí)間上不重疊，但有對(duì)應(yīng)的邏輯關(guān)系和先后順序，這些關(guān)系和順序?qū)S的加工生產(chǎn)和安裝現(xiàn)場(chǎng)的施工部署及工期都有很大影響。

針對(duì)上述問(wèn)題，研發(fā)了一套裝配式建筑構(gòu)件系統(tǒng)平臺(tái)，用以解決現(xiàn)在裝配式施工相關(guān)的一系列問(wèn)題，對(duì)工程有一定的指導(dǎo)借鑒價(jià)值。

2 裝配式建筑構(gòu)件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)原理

裝配式建筑構(gòu)件系統(tǒng)平臺(tái)是青建集團(tuán)股份有限公司自主研發(fā)完成的，主要開(kāi)發(fā)流程如圖1所示。

圖1 平臺(tái)開(kāi)發(fā)總流程

1）建立項(xiàng)目BIM模型，將項(xiàng)目的BIM數(shù)據(jù)輸入平臺(tái)，根據(jù)平臺(tái)已預(yù)先內(nèi)置好的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是從多個(gè)實(shí)際項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)中采集得來(lái)，通過(guò)整理形成一定的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)則或方程。

2）新的項(xiàng)目數(shù)據(jù)進(jìn)入該平臺(tái)后進(jìn)行分析，包含空間分析、時(shí)間分析、資源分析及工藝分析。其中，根據(jù)空間分析和時(shí)間分析判斷是否合理，合理則繼續(xù)進(jìn)行下一步，不合理可重新返回?cái)?shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)計(jì)算規(guī)則進(jìn)行調(diào)整。

3）通過(guò)4步分析之后形成“三計(jì)劃一方案”，其中“三計(jì)劃”為資源計(jì)劃、進(jìn)度計(jì)劃和成本計(jì)劃，“一方案”為施工方案。根據(jù)形成的“三計(jì)劃一方案”，進(jìn)行四維施工模擬。經(jīng)過(guò)模擬分析后形成計(jì)劃數(shù)據(jù)，可用來(lái)進(jìn)行施工控制分析。

在施工過(guò)程中，將采集到的實(shí)際數(shù)據(jù)與計(jì)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，可進(jìn)行工期控制分析、成本控制分析、質(zhì)量控制分析和安全控制分析。經(jīng)過(guò)4步分析就可以判斷是否需要對(duì)計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，如果實(shí)際施工與計(jì)劃差距超過(guò)一定范圍，就需要對(duì)計(jì)劃進(jìn)行重新分析和調(diào)整，如果實(shí)際施工在計(jì)劃控制范圍之內(nèi)，就可形成以下3個(gè)狀態(tài)：空間狀態(tài)、資源狀態(tài)、機(jī)具狀態(tài)。該狀態(tài)可形象直觀地反映整個(gè)施工過(guò)程。

3 工程應(yīng)用

本文以青島某工程為例，該項(xiàng)目位于青島市城陽(yáng)區(qū)，由2幢11層剪力墻住宅樓和1幢2層的框架結(jié)構(gòu)網(wǎng)點(diǎn)房組成，其中2幢住宅樓是裝配式建筑，裝配率52%，底部2層為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，3層以上為裝配式結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)及電梯井和樓梯間部分構(gòu)件為現(xiàn)澆（見(jiàn)圖2）。

圖2 項(xiàng)目效果

本文在施工圖的基礎(chǔ)上搭建項(xiàng)目結(jié)構(gòu)模型，由于該項(xiàng)目為裝配式結(jié)構(gòu)，而目前國(guó)內(nèi)常用的結(jié)構(gòu)建模軟件PKPM尚不能實(shí)現(xiàn)模型建立，通過(guò)比選，確定采用Tekla軟件，調(diào)用預(yù)制混凝土深化模塊建模，該模塊能實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件和現(xiàn)澆構(gòu)件的區(qū)分，并能將鋼筋按照施工圖紙的實(shí)際配筋載入模型中。

以2號(hào)樓標(biāo)準(zhǔn)層為例進(jìn)行結(jié)構(gòu)模型建立，對(duì)每個(gè)預(yù)制構(gòu)件都按照?qǐng)D紙進(jìn)行信息錄入，這便于以后對(duì)構(gòu)件進(jìn)行信息查看和采集（見(jiàn)圖3）。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)層模型

3.1 區(qū)域劃分

在開(kāi)發(fā)平臺(tái)系統(tǒng)中點(diǎn)擊劃分區(qū)域，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)樓座的區(qū)域劃分?jǐn)?shù)量展示分割線的默認(rèn)位置，滑動(dòng)下面的指示條可調(diào)整分隔線的位置（見(jiàn)圖4）。

圖4 區(qū)域劃分界面

分隔線位置確定之后，點(diǎn)擊區(qū)域劃分確定，進(jìn)入?yún)^(qū)域劃分調(diào)整階段。在調(diào)整階段點(diǎn)擊相應(yīng)構(gòu)件，根據(jù)顏色變化區(qū)分不同區(qū)域，最終同一個(gè)區(qū)域的顏色一致。調(diào)整完成后，點(diǎn)擊區(qū)域調(diào)整確定，則區(qū)域劃分完成。

3.2 流水段劃分

區(qū)域劃分完成后，進(jìn)入到第一區(qū)域的流水段劃分：用戶(hù)點(diǎn)擊組件使其高亮成一條分割線，然后點(diǎn)擊流水段確定，將一個(gè)區(qū)域分割成2個(gè)流水段（見(jiàn)圖5，6）。

圖5 流水段劃分界面

圖6 流水段劃分完成界面

3.3 構(gòu)件管理

構(gòu)件管理主要是瀏覽管理當(dāng)前選擇的項(xiàng)目樓座的各類(lèi)構(gòu)件信息，主要包括墻、樓板、柱、樓梯、常規(guī)模型（見(jiàn)圖7）。

3.4 進(jìn)度計(jì)劃對(duì)比

主要用于展示當(dāng)前選擇樓座的計(jì)劃進(jìn)度橫道圖。

1）計(jì)劃進(jìn)度調(diào)節(jié)點(diǎn)擊調(diào)節(jié)按鈕，在橫道圖中點(diǎn)擊半天為單位的格子增加或較少某一道工序的時(shí)長(zhǎng)，達(dá)到調(diào)節(jié)進(jìn)度的目的（見(jiàn)圖8）。

2）實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度對(duì)比點(diǎn)擊顯示實(shí)際進(jìn)度的按鈕，橫道圖會(huì)顯示實(shí)際進(jìn)度，從而實(shí)現(xiàn)與計(jì)劃進(jìn)度的對(duì)比。

3）切換樓層視圖點(diǎn)擊切換樓層視圖按鈕顯示當(dāng)前樓座每層的進(jìn)度計(jì)劃。

3.5 四維模擬

四維模擬用于展示單層吊裝及單棟樓吊裝的模擬演示，如圖9所示。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)自主開(kāi)發(fā)的預(yù)制構(gòu)件管理平臺(tái)，將整個(gè)項(xiàng)目每個(gè)樓座的所有預(yù)制構(gòu)件能夠從BIM模型中直接導(dǎo)入平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域劃分、流水段劃分、構(gòu)件管理、進(jìn)度計(jì)劃對(duì)比、四維模擬展示等環(huán)節(jié)分析對(duì)比，充分運(yùn)用BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑施工前期的4D施工模擬分析。通過(guò)施工模擬分析，找出在施工過(guò)程中存在的問(wèn)題和各專(zhuān)業(yè)之間的矛盾，如結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)與水暖專(zhuān)業(yè)之間的碰撞、施工過(guò)程中的一些不合理配置等，實(shí)現(xiàn)裝配式施工過(guò)程的零返工、一次完成的目的。

圖7 各類(lèi)構(gòu)件信息

圖8 進(jìn)度對(duì)比界面

圖9 施工模擬展示界面