BIM怎么建装配式建筑？BIM技术在PC装配式建筑施工管理中的应用

 工程难点与BIM实施策略分析

    针对目前国内BIM实施落地难，技术不成熟、投入产出比低等客观原因，公司采用BIM技术秉承基于目前的技术架构、侧重BIM技术与保障制度结合，提升项目施工管理信息化水平的原则。

    通过本项目探索一套高效的切实可行BIM解决方案与工作方法，进行风险提前管控、优化施工组织、提升项目工程质量、提升协同效率，提高项目效益，并对BIM解决方案进行实施评估，使其更具应用落地和推广价值。

    项目介绍

    锦悦江南项目工程为高层PC装配式综合型住宅小区。

    建筑类型均为地上高层+地下1层剪力墙+装配式结构。本工程主要建筑地上部分为1#、2#、3#、5#楼共4栋高层建筑楼，1#、2#、3#为住宅楼，5#楼为商业楼，用地面积22845.46m?，总建筑面积112262.16m?，地下室一层，地下室建筑面积20302m?。

    独立商业裙房为1层，采用现浇钢筋砼框架结构，基础采用柱下独立基础与墙下条基形式。所有楼栋采用部分预制混凝土，预制混凝土构件包括叠合板和楼梯，装配率30%。

    本项目专业分包多，包括土建、PC预制构件安装、机电安装(含电气、给排水、消防、弱电、暖通)、装饰等专业，各专业工序交替施工，协调难度大，总承包管理范围广而复杂。

    本项目BIM实施方式为施工总承包主导的BIM项目。

    工程难点

    由于项目采用部分PC装配式技术，本项目参建方众多，包括建设单位、设计单位、施工总承包管理单位、深化设计单位、预制工厂，分包单位等众多单位，技术管理及协调工作复杂。

    工程难点主要为以下几点：

    1、项目采用部分PC装配式：

    （a）与常规传统的施工相比，施工工艺、施工协调专业与环节多。

    （b）深化设计要求高。PC构件工厂的深化设计要考虑机电优化的正确预埋，考虑构件施工预埋件，如吊装预埋件、楼层临边围护用于与钢管立柱焊接的铁板等。连塔式起重机、施工人货梯等的附墙预埋铁件都要考虑到构件图中具体的位置，任何一个环节出错和遗漏，都会给现场的吊装和施工带来重大影响。

    （c）施工技术交底与质量管理要求高。

    2、专业协同困难：参建方众多，场内施工，场外预制，施工管理复杂。

    建筑工程涉及建筑、结构、预制构件安装、给排水、暖通、电气、消防、装饰装修等专业协同，出现错漏碰缺在所难免，将直接影响项目进度、质量和成本。

    3、项目工期紧：工程时间紧，任务重，在确保工程质量的同时工期仅340多天。

    4、项目质量要求高：项目自开工建设以来一直将“全国安全文明标准化工地”和“绿色施工安全文明工地”、争创“鲁班奖”作为目标。

    BIM实施策略分析

    针对装配式建筑构件拆分设计、生产工艺及施工经验不成熟的情况，项目部发挥总承包优势，整合设计、施工、构件厂及其他单位装配式建筑领域专家，联合组成“装配式建筑BIM技术中心”。

    针对装配式建筑中的难点问题利用BIM技术在设计阶段进行提前模拟生产、吊装、搭接等实施环节，并组织各方对模拟视频进行实施分析，确保设计图纸的可实施性。

    根据工程项目难点分析BIM应用需求，根据公司BIM技术应用体系，评估项目BIM团队成熟度与技术特点，采用BIM价值评价模型分析BIM应用价值，从而确定BIM应用策略。

    1、BIM应用方案的制定流程

    BIM应用方案的制定流程图

    根据制定流程编制如下文件：

    a)项目BIM应用分析报告（包含难点分析，BIM应用需求、BIM应用价值评估内容）。

    b)项目BIM应用实施导则。

    c)项目BIM实施管理规定。

    2、BIM应用价值评估：结合项目施工管理目标，BIM评价模型采用层次分析法进行评估。

    主要分为成本、进度、质量、安全和效率等因素点。

    根据比较权重（技术投入、落地执行、效益等因素）结果，评估BIM技术应用效益评价模型的五个因素指标的重要程度等级。

    本项目BIM应用主要达到风险（变更风险、成本风险、安全风险等）提前管控、优化施工组织、提升项目工程质量、采用BIM云平台管理提升协同效率等目标。

    3、实施策略：利用BIM技术特点，深化设计做到BIM图模一致，规范建模标准与数据交互标准。

    建立数据一致的云平台应用，便于各参建方基于明确的，精细的管理信息协同，便捷获取项目管理信息以提升BIM应用成果的落地效果。

    明确BIM应用的深度与交付成果，避免过度建模与过度信息带来的投入浪费与混乱，增加BIM应用投入产出比。制定详细的BIM应用保障制度，提供技术与落地实施保障。

    技术部门全程参与，通过BIM虚拟建造技术优化管理与管控措施，做好可视化交底工作，提升沟通效率。

    4、编制项目BIM应用分析报告：通过上述流程，明晰了应用策略。技术部门通过技术选型，制定技术路线与实现路径，从公司BIM应用技术清单中选用应用点，形成BIM应用点清单列表。

    将分析过程与BIM应用点清单列表编入项目BIM应用分析报告，作为编制项目BIM应用实施导则与项目BIM实施管理规定的依据。

    本阶段虽然是BIM应用的前期阶段，却很大程度决定了项目BIM应用的效果。

    5、项目BIM实施管理规定，包括以下内容：

    a)明确施工BIM应用责任、技术要求、工作内容、岗位职责、工作进度等。

    b)建立定期沟通、协商会议等BIM应用协同机制。

    c)建立模型质量控制计划，权限管理和责任方，实施BIM应用过程管理。

    d)对BIM应用效果进行定性或定量评价，并总结实施经验及改进措施。

    项目施工管理BIM应用实施

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    BIM应用实施导则

    BIM应用实施导则是BIM应用实施的具体实施的技术措施与技术保障，编制详细的BIM应用实施导则是项目BIM应用的基础与前提条件。

    BIM应用实施导则主要内容包括：

    （1）工程概况；

    （2）编制依据；

    （3）应用预期目标和效益；（4）应用内容和范围；

    （5）应用人员组织和相应职责；（6）应用流程；

    （7）模型创建、使用和管理要求；（8）信息交换标准及要求；

    （9）模型质量控制规则；（10）进度计划和模型交付要求；

    （11）应用基础技术条件要求。

    施工管理BIM应用

    1、技术管理

    技术管理BIM应用包括：施工深化设计；施工组织模拟与优化、施工工艺模拟与优化；图纸会审；可视化交底；设计变更管理。

    技术管理BIM应用由项目技术负责人负责实施。

    a)专业工程施工深化设计：专业工程施工深化设计BIM应用包括：现浇混凝土结构深化设计；预制装配式混凝土工程深化设计；机电深化设计。

    b)图纸会审：在图纸会审BIM技术应用中，基于施工图设计文件和施工图设计模型进行图纸会审，提交内审报告和碰撞检查报告，形成图纸会审纪要，并附加相关信息，完成变更后施工图设计模型。

    c)可视化交底：在可视化交底BIM应用中，基于上游模型、施工组织设计及专项方案、施工图及设计文件、相关规范标准等编制交底方案，输出可视化交底文件，审核通过后，召开技术交底会议，相关各方签字确认后形成技术交底单。

    d)设计变更管理：根据设计变更文件，基于施工图设计模型、深化设计模型、施工过程模型等上游模型创建变更模型，经审核后，统计变更工程量，形成变更后的模型。

    2、进度管理BIM应用

    在编制进度计划的BIM应用中，根据工程特点、工作清单、项目结构信息等创建工作分解结构，根据施工合同和施工组织设计及专项方案等文件编制进度计划，基于施工图设计模型、深化设计模型、施工过程模型等上游模型创建进度管理模型，完成工程量和资源配置、进度计划优化，通过优化和审查形成最优进度管理模型。

    3、资源管理

    从深化设计模型中获取的材料清单，经过处理形成了材料采购信息，进入实际生产施工环节。

    在这个过程中应用BIM技术，编制采购计划、管理材料仓储、材料使用管理、信息追溯管理等。

    4、施工成本管理

    在施工图预算BIM应用中，根据施工图设计资料、变更资料、公共建模规范和构件分类编码等文件，基于施工图设计模型创建初步算量模型。

    根据清单规范、定额规范和工程做法编制工程量清单，遵循工程量计算规则，结合构件的特征和参数，自动计算模型元素的清单工程量，并生成各专业算量模型。

    将清单工程量计算结果导入到计价软件中，依据定额规范和价格信息，计算工程价格。

    5、施工质量、安全管理

    在质量管理BIM应用中，基于施工图设计模型、深化设计模型、预制加工模型等上游模型创建质量管理模型，根据施工资料规程、施工质量验收规程和质量管理目标确定质量验收计划，批量或特定事件发生时实行过程质量管理、质量验收、质量问题处理、质量问题分析等工作。

    在安全管理BIM技术应用中，基于施工图设计模型、深化设计模型、预制加工模型等上游模型创建安全管理模型，根据安全管理规程、安全施工组织设计和安全管理目标确定安全技术措施计划，批量或特定事件发生时进行安全管理控制、实施安全技术措施计划、处理安全问题、分析安全隐患及事故

    6、竣工验收与交付

    竣工验收模型基于施工过程模型，核实是否与工程实际状况一致，并附加或关联相关验收资料及信息，最后由监理单位审查通过。

    采用协筑管理BIM平台软件整理与链接竣工验收模型与实测模型比照、验收资料等资料，形成基于BIM模型的验收资料数据。

    可通过从BIM模型中查询等手段提取竣工验收所需的数据。

    施工管理过程成果图

    培训推广与应用落地

    对BIM团队进行项目前培训，对项目部全员进行BIM应用流程培训。培训包括软件培训，项目管理模拟项目操作培训，BIM应用流程和项目BIM实施管理。

    通过培训加强项目团队对BIM施工管理的认识，统一思想，增强实施过程中的沟通协同。

    项目部全员培训

    本项目在施工管理过程采用BIM实施过程中，BIM应用虽然严格按照BIM实施体系进行了价值评估、制定执行计划与过程管控，执行过程中BIM应用落地仍碰到了不少的问题。

    比如BIM技术团队工作量过大，模型与信息的动态管理难度高，BIM技术人才不足，效率不高等落地难点问题。

    本项目主要侧重解决以下难点：

    BIM成果应用到施工现场使用难度高。

    分析其原因，主要要几个方面：

    1、牵涉人员众多。BIM成果应用到施工现场，贯穿了项目组织架构的整个纵向，从管理层到执行层。

    在项目部能熟练使用BIM软件的只是BIM团队，全员熟练应用暂时还未能实现。

    2、BIM数据难以保障及时有效。BIM主要是通过虚拟模拟施工建造过程，提前制定管控计划。阶段性的管控得到一定程度的应用，但施工现场管理是一个灵活的动态过程，现场条件变化快，现场人员只能阶段性的使用BIM成果。

    3、传统惯性大。传统施工管理信息化程度还不够高，习惯于按经验操作，缺乏根据及时更新的指导文件工作的习惯。

    解决方法：

    1、制定适当的BIM应用策略。现有的BIM技术还处于发展阶段，与施工现场实时对应的BIM应用是不现实的。

    因此，评估项目BIM应用最大价值是必要的步骤，客观理性而适当的BIM应用策略是BIM落地的前提条件。

    2、项目BIM应用实施导则和项目BIM实施管理规定是技术保障与制度保障，必须严格执行管理制度。

    3、开展项目部的BIM培训工作，进行BIM团队的项目级培训，保障高效完成BIM应用成果，同时还要进行全员的BIM成果使用培训。

    使项目部全员理解BIM在施工管理中的优势，理解BIM应用的内容，熟悉并执行BIM管理制度。

    4、选择适度的BIM应用深度，保障BIM应用成果的更新频率与项目进度保持一致。

    5、采用BIM云平台软件，使现场人员便捷了解项目信息与技术要求。

    6、BIM成果表达尽量采用图纸和文档，保持与传统习惯的一致性，可视化的图片，视频，模型作为快速沟通的辅助工具。

    施工现场避免使用原始BIM工作模型作为沟通手段。

    BIM团队产生效益难以量化，影响积极性。

    原因分析：BIM团队实际承担着项目信息中心的责任，使用BIM软件解决大量的项目技术难题，收集项目施工现场信息及时调整BIM模型，制作BIM应用成果。

    BIM应用需投入大量的软硬件、技术、人力、时间等资源，如果不能准确计量BIM团队产生相应的相应效益，可能影响积极性，导致项目BIM应用失败。

    解决方法：

    1、建立明确的BIM价值评价模型，虽然BIM产生的价值大多属于隐形价值，仍需建立完整的评价体系以衡量BIM团队收益。

    2、BIM应用成果应与施工管理工作流程相对应，使技术使用于管理工程之中产生效益。

    3、项目负责人直接担任BIM团队负责人，BIM团队成为项目负责人的得力助手，面对项目重点、难点问题提供BIM解决方案。

    4、BIM团队根据项目应建立完善的技术标准，提升BIM应用的效率。根据技术条件选用价值较大BIM应用，避免贪大求全,而是将BIM应用细化至工作细节，最大程度发挥管理效益。

    应用效果

    本项目通过基于BIM的施工管理应用实现了较好的BIM应用效果。

    技术管理中进行了深化设计，将设计问题消弭于施工之前，做到图模一致，为后面的BIM管理应用提供了坚实的基础。

    通过可视化技术交底，提升沟通效率约30%。

    减少不合理的设计变更，提出图纸重大问题5处，一般错误75处，图纸表达错误（重复）220处。

    进度管理中采用不同的方案比对，模拟与优化了进度计划，减少工期30天。

    资源管理中通过场布与预制构件二维码管理，提升工作效率约10%。

    成本管理中常用BIM算量软件进行快速统计，制作采购清单，复核计划成本。提高效率约20%。

    质量、安全管理中制作工艺模拟，样板模拟，安全模型与工人安全体验VR。减少工程质量问题约5%，安全问题10%。

    使用协筑项目协作管理平台用于信息管理，以系统手段规范全体员工的工作。

    监控各项目运行，从而达到提升管理、防范风险的目的；使各种项目信息数据能共享使用，减少信息孤岛，充分发挥信息化带来的实际作用。带来20%的效率提升。