王 軍，王鑫琦

（甘肅建投住宅產(chǎn)業(yè)新型材料有限公司，甘肅 蘭州 730300）

0 引 言

BIM 技術(shù)狹義上即指建筑信息模型技術(shù)，根據(jù)項目設(shè)計條件，建立三維可視化模型，利用數(shù)字化技術(shù)，搭建工程項目建筑信息平臺［1］。BIM 模型不僅集成項目建構(gòu)筑物的各專業(yè)設(shè)計信息，還包含了各種構(gòu)件的狀態(tài)屬性，例如規(guī)格尺寸、材料組成等，能夠直觀地指導(dǎo)項目設(shè)計、施工等過程。隨著近幾年國家政策導(dǎo)向的支持，以及 BIM 技術(shù)理念的更新發(fā)展，BIM 技術(shù)已經(jīng)從建立建筑信息模型，構(gòu)建工程信息共享平臺的基礎(chǔ)上，發(fā)展到從建筑設(shè)計、施工、運行直至建筑全壽命周期的終結(jié)，將各種信息始終整合于一個三維模型信息數(shù)據(jù)庫［2-5］。建設(shè)單位、設(shè)計單位、施工單位、設(shè)施運營部門和業(yè)主等各方人員基于 BIM 平臺進(jìn)行協(xié)同工作，可有效提高工作效率、節(jié)省資源、降低成本、以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

甘肅建投為認(rèn)真落實黨中央國務(wù)院決策部署，按照“適用、經(jīng)濟(jì)、安全、綠色、美觀”的要求，大力發(fā)展裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑。裝配式建筑核心理念為建筑各部分的集成裝配，這需要堅持建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、建筑構(gòu)件生產(chǎn)工業(yè)化、建筑施工裝配化、裝修一體化，從而實現(xiàn)信息化管理。BIM 技術(shù)因其信息技術(shù)能夠共享利用的獨特優(yōu)勢、能夠完成建筑壽命全過程的信息管理，是實現(xiàn)裝配式建筑有序發(fā)展的技術(shù)核心。本文根據(jù)甘肅建投蘭州新區(qū)裝配式鋼結(jié)構(gòu)保障房內(nèi)墻隔板安裝項目實踐，主要探討水泥基復(fù)合夾芯墻板生產(chǎn)安裝過程 BIM 技術(shù)的應(yīng)用。

1 工程概況與水泥基復(fù)合夾芯墻板材料特點

1.1 工程項目概況

項目工程名稱為“甘肅建投蘭州新區(qū)保障性住房項目（二期）工程”，位于蘭州新區(qū)秦王川盆地。結(jié)構(gòu)設(shè)計地下部分采用群樁+構(gòu)造板基礎(chǔ)及剪力墻結(jié)構(gòu)，正負(fù)零以上部分為鋼框架結(jié)構(gòu)。其中地上 11 層，地下 1 層。其中戶內(nèi)隔墻主要使用水泥基復(fù)合夾芯墻板。

1.2 水泥基復(fù)合夾芯墻板材料特點

水泥基復(fù)合夾芯墻板（以下簡稱“墻板”）是一種新型復(fù)合夾芯墻板材料，與普通復(fù)合夾芯墻板相比，該墻板具有輕質(zhì)、高強、防潮、防火性能良好等優(yōu)點。墻板采用先進(jìn)平模工藝制作，在生產(chǎn)階段即將電氣管線預(yù)埋進(jìn)墻板內(nèi)部，實現(xiàn)內(nèi)墻構(gòu)件功能集成化，能夠滿足裝配式建筑發(fā)展需要。

2 BIM 技術(shù)在水泥基復(fù)合夾芯墻板各階段應(yīng)用中的研究

裝配式建筑要求內(nèi)隔墻板產(chǎn)品“設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、功能集成化、生產(chǎn)工業(yè)化、施工裝配化”，為滿足工程需要，在墻板前期深化設(shè)計階段即利用 BIM 技術(shù)進(jìn)行墻板排板模型參數(shù)化設(shè)計，依照模型自動統(tǒng)計生產(chǎn)規(guī)格數(shù)量，安排生產(chǎn)計劃。墻板安裝施工過程中，結(jié)合 BIM 模型進(jìn)行安裝工序可視化交底和施工進(jìn)度 4D 模擬，并生成“分部分項工程量清單”“定額匯總表”等用于指導(dǎo)工程計量。

根據(jù)甘肅建投蘭州新區(qū)裝配式鋼結(jié)構(gòu)保障房項目對內(nèi)隔墻板產(chǎn)品“標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、工業(yè)化、裝配化”的總體要求，從接到墻板生產(chǎn)安裝任務(wù)開始，便確定了從墻板深化設(shè)計、墻板生產(chǎn)到墻板安裝施工的全過程 BIM 技術(shù)應(yīng)用模式。

2.1 深化設(shè)計階段

為滿足項目裝配式設(shè)計施工要求，內(nèi)隔墻產(chǎn)品部件需要在生產(chǎn)階段就將電氣管線進(jìn)行預(yù)埋設(shè)計，避免現(xiàn)場二次切割，造成環(huán)境污染。自墻板排板設(shè)計開始，就利用 BIM 信息模型可視化、直觀化的優(yōu)勢，進(jìn)行墻板深化設(shè)計。根據(jù)項目設(shè)計圖紙建立建筑物結(jié)構(gòu)模型，確定墻板凈高尺寸和墻體的長度及位置；同時與總包單位和設(shè)計單位對圖紙內(nèi)容及時進(jìn)行溝通，綜合考慮電氣管線布置圖紙和墻板安裝施工規(guī)程要求，進(jìn)行墻板排板設(shè)計；充分利用 BIM 的信息化管理優(yōu)勢，對墻板部件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計，建立墻板構(gòu)件的部品部件庫，方便墻板排板工作的順利進(jìn)行（墻板參數(shù)化設(shè)計情況如圖1所示）。同時基于各專業(yè)建立墻板安裝信息模型平臺，進(jìn)行墻板安裝碰撞檢查，及時發(fā)現(xiàn)墻板排板設(shè)計中的“錯、漏、碰、缺”問題。

圖1 墻板參數(shù)化設(shè)計（單位：mm）

2.2 墻板生產(chǎn)階段

通過 BIM 技術(shù)搭建信息平臺，可以實現(xiàn)生產(chǎn)全過程的參數(shù)共享，實現(xiàn)設(shè)計與生產(chǎn)過程的無縫對接。生產(chǎn)工作開始前便統(tǒng)籌規(guī)劃墻板設(shè)計與生產(chǎn)過程中各種要求。采用 BIM 技術(shù)設(shè)計建筑構(gòu)件區(qū)別于傳統(tǒng)的二維圖形表示方法，實現(xiàn)三維、可視化出圖，更好地指導(dǎo)生產(chǎn)，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率，改進(jìn)生產(chǎn)質(zhì)量，降低生產(chǎn)錯誤的目的。

2.2.1 生產(chǎn)統(tǒng)計應(yīng)用

BIM技術(shù)可以極大地提高生產(chǎn)統(tǒng)計工作的效率和準(zhǔn)確性，利用 BIM 軟件，可以提取統(tǒng)計墻板的規(guī)格、型號、數(shù)量、墻板材料用量等參數(shù)信息，自動生成各種信息表格用以指導(dǎo)墻板生產(chǎn)工作。

2.2.2 生產(chǎn)進(jìn)度指導(dǎo)

根據(jù)項目施工進(jìn)度，安排相應(yīng)的墻板生產(chǎn)計劃，通過 BIM 信息共享平臺，材料采購部門可以提取相關(guān)信息，編制材料計劃，確保材料采購工作有序進(jìn)行。在保證生產(chǎn)滿足施工進(jìn)度要求的同時，盡可能保證生產(chǎn)計劃安排的合理性，保證生產(chǎn)企業(yè)資金的正常流動，提高生產(chǎn)工作的準(zhǔn)確性，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化。

2.2.3 生產(chǎn)技術(shù)交底以及質(zhì)量控制追溯

BIM 構(gòu)件模型參數(shù)化設(shè)計，墻板構(gòu)件在項目應(yīng)用過程中形成自己的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件庫，所有墻板構(gòu)件可以實現(xiàn) BIM 三維化出圖，直觀清晰進(jìn)行生產(chǎn)交底，有效提高工作效率。墻板構(gòu)件生產(chǎn)過程中，利用手持噴碼設(shè)備（見圖2），編制墻板構(gòu)件狀態(tài)信息，包括構(gòu)件的規(guī)格型號、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)人員、質(zhì)檢人員、安裝位置等參數(shù)，在墻板出廠之時噴涂于產(chǎn)品表面。安裝施工時可以根據(jù)墻板構(gòu)件狀態(tài)信息，及時進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量回溯追查，實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)全過程可追溯控制。

圖2 手持噴碼設(shè)備

2.3 墻板安裝施工階段

2.3.1 墻板堆放場地布置與作業(yè)面交叉分配

根據(jù)項目實際情況，使用 Revit 軟件對墻板的堆放場地進(jìn)行布置，充分考慮材料進(jìn)場時間，優(yōu)化墻板運輸流線，減少墻板在施工現(xiàn)場的二次運輸，最大程度利用場地，保證施工進(jìn)度不受影響。施工安裝時，通過 BIM 技術(shù)的 4D 模擬功能，反饋作業(yè)面各施工工序順序，安排流水作業(yè)。要精確控制墻板進(jìn)入作業(yè)面的時間、墻板搬運的型號和時間，并且按照就近原則和相關(guān)規(guī)范要求堆放墻板，避免墻板集中堆放造成荷載過大影響結(jié)構(gòu)安全。

2.3.2 墻板安裝節(jié)點

BIM 軟件具有強大建模能力，在模型建立過程中，本著適用、高效的原則，將建模工作分為兩個層次：①依托建筑結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)行墻體整體排板建模，明確墻板安裝的高度、墻體長度以及預(yù)埋電氣管線墻板的布置等（見圖3）；②在墻板排板模型的基礎(chǔ)上，針對項目各個戶型墻板安裝節(jié)點進(jìn)行細(xì)節(jié)模型化設(shè)計（見圖4）。對施工過程中的技術(shù)難點、四新技術(shù)應(yīng)用等通過三維表示方式，直觀明確工藝做法、材料要求等，達(dá)到解決技術(shù)問題、提高施工質(zhì)量的目的。例如，按照一般做法，墻板與主體結(jié)構(gòu)連接一般采用剛性連接方式，墻板通過 U 型卡件與主體結(jié)構(gòu)固定，兩者之間縫隙涂抹墻板專用砂漿進(jìn)行粘結(jié)，將墻板與主體結(jié)構(gòu)連接為一個整體。但是由于結(jié)構(gòu)材料特性，鋼結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu)變形相對較大，剛性固定方式無法較好釋放結(jié)構(gòu)與墻板變形產(chǎn)生的應(yīng)力，容易產(chǎn)生裂縫。因此墻板與主體結(jié)構(gòu)連接方式宜采用柔性連接，針對墻板柔性連接工藝，使用 Revit 軟件對墻板連接節(jié)點進(jìn)行詳細(xì)建模（見圖5、圖6），明確柔性連接使用的材料種類、連接部位位置、具體做法等信息。

圖3 墻板安裝整體模型

圖4 墻板細(xì)化設(shè)計模型

圖5 樣板間排板模型

圖6 具體細(xì)部做法示意

2.3.3 施工進(jìn)度 4D 模擬和安裝工序可視化模擬

Revit和Navisworks 軟件相結(jié)合，為 BIM 模型賦予時間維度參數(shù)，可以實現(xiàn)工程項目的 4D 化模擬［6］。將施工進(jìn)度信息導(dǎo)入到軟件與 BIM 模型相關(guān)聯(lián)，就可以顯示 BIM 模型依據(jù)施工進(jìn)度建立的情況，從而達(dá)到 4D 模擬的效果［7］。施工人員可以根據(jù)模擬反饋結(jié)果，了解墻板的安裝情況和進(jìn)度要求。施工過程中，隨時根據(jù)實際情況進(jìn)行進(jìn)度控制和調(diào)整，并且項目施工進(jìn)度計劃需要調(diào)整時，可隨時反饋到 BIM 模型，修改模擬時間，調(diào)整施工進(jìn)度模擬。

利用 BIM 技術(shù)的 4D 模擬特性，將墻板安裝定位放線、卡件安裝、定位板安裝等工序集成到戶型墻板安裝細(xì)化設(shè)計模型中，導(dǎo)出墻板安裝工序視頻（見圖7）?？膳浜蟼鹘y(tǒng)的安全技術(shù)交底工作，向施工安裝作業(yè)人員進(jìn)行施工工序、施工節(jié)點做法、施工技術(shù)難點、安全技術(shù)措施、注意事項等的可視化交底，使施工及安全技術(shù)交底更易于接受吸收。

圖7 墻板安裝工序模擬

2.3.4 墻板安裝施工工程量計算和統(tǒng)計

BIM 技術(shù)具有數(shù)據(jù)化的特點，可以通過墻板排板模型的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)實現(xiàn)施工項目工程量精確的統(tǒng)計和計算。統(tǒng)計后的工作量可以按照預(yù)算要求，生成“分部分項工程量清單”“定額匯總表”等用于指導(dǎo)工程計量，各種工程統(tǒng)計信息通過 BIM 平臺在工程人員之間實現(xiàn)信息共享，方便傳閱和核對。

3 BIM 工作方向展望

依托甘肅建投蘭州新區(qū)裝配式鋼結(jié)構(gòu)保障房內(nèi)墻隔板安裝項目，針對水泥基復(fù)合夾芯墻板生產(chǎn)安裝工作特點進(jìn)行 BIM 技術(shù)的應(yīng)用，利用 BIM 技術(shù)數(shù)據(jù)化、信息化、可視化、模型化的特點，提高產(chǎn)品質(zhì)量、增加生產(chǎn)效率、協(xié)助墻板生產(chǎn)裝配安裝工作高質(zhì)量進(jìn)行。但在應(yīng)用過程中，發(fā)現(xiàn)諸多不足之處，后期的 BIM 工作主要在以下幾個方面進(jìn)行優(yōu)化。

3.1 建立協(xié)同工作平臺

依托 BIM 技術(shù)信息共享的優(yōu)勢和水泥基復(fù)合夾芯墻板裝配式生產(chǎn)安裝特點，在設(shè)計階段生產(chǎn)廠家就應(yīng)介入項目，及時與設(shè)計單位進(jìn)行溝通，修改完善 BIM 信息模型。避免設(shè)計方案與墻板的材料特性和生產(chǎn)安裝規(guī)范相沖突，影響項目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。在條件允許的情況下，可以考慮建立包括建設(shè)單位、設(shè)計單位、施工單位、墻板生產(chǎn)安裝單位等項目參與方的 BIM 協(xié)同工作平臺，通過平臺共享各種工程信息，相關(guān)方可以共同解決問題，改變項目中各參與方溝通不便、變更困難的現(xiàn)狀。

3.2 實現(xiàn)墻板的信息化生產(chǎn)

基于 BIM 信息模型，可以為墻板生產(chǎn)全自動信息化生產(chǎn)提供技術(shù)解決手段。通過墻板生產(chǎn)線設(shè)備改進(jìn)，增加相應(yīng) BIM 信息端口，生產(chǎn)階段能夠提取 BIM 模型中的墻板規(guī)格型號等生產(chǎn)信息直接輸入設(shè)備，并據(jù)此進(jìn)行全自動信息化生產(chǎn)。

3.3 建立墻板的全方位質(zhì)量追溯系統(tǒng)

在現(xiàn)有墻板構(gòu)件噴碼信息標(biāo)識的基礎(chǔ)上，利用 BIM 技術(shù)建立更加全面的質(zhì)量追溯系統(tǒng)。在墻板生產(chǎn)階段，將墻板 BIM 模型、規(guī)格型號、生產(chǎn)人員、入庫驗證、安裝位置等生產(chǎn)安裝信息集成到二維碼或芯片之中，墻板生產(chǎn)時噴涂二維碼或埋入芯片，相關(guān)人員可通過手機(jī)掃描的方式讀取各種信息，對墻板質(zhì)量做到全過程追溯，避免工程返工損失。

4 結(jié) 語

裝配式建筑構(gòu)件工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)安裝方式，要求信息化管理應(yīng)覆蓋整個墻板安裝生產(chǎn)階段。甘肅建投蘭州新區(qū)裝配式鋼結(jié)構(gòu)保障房內(nèi)墻隔板安裝項目的實踐證明，利用 BIM 技術(shù)模型化、信息化、數(shù)據(jù)化、模擬化的優(yōu)勢，能夠達(dá)到提升墻板生產(chǎn)自動化信息化水平、提高生產(chǎn)效率、保證安裝施工進(jìn)度和質(zhì)量的目的。通過項目 BIM 應(yīng)用實踐，建立項目參與方協(xié)同工作平臺，提高墻板生產(chǎn)安裝信息化程度，是下一步墻板BIM應(yīng)用工作發(fā)展的方向。