BIM技术在装配式结构中的应用

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一、工程简介

1.工程概况

主体结构预制率达到32％，装配率达到67%。是江苏省目前采用装配式结构建筑面积最大的在施工程。

2.项目特点

（1）预制流水线施工，工业化程度高。预制率达32%，装配率达67%；

装配率高导致工程施工难度增大，利用BIM技术提前模拟装配流程，可以有效深化施工工序，提升作业速度。

（2）工程为政府保障性住房，质量要求高，以争创鲁班奖为目标；

项目利用BIM技术对工程质量进行严格把控，有效预防装配式建筑质量通病的发生。

（3）工程包含预制构件60余种，装配构件百余种，生产加工工序繁杂；利用BIM进行深化设计，为预制工厂提供深化图纸，方便施工。

（4）项目施工场地狭小，预制构件堆放、养护困难。

利用BIM技术提前进行施工场地布置，寻找最利摆放位置，确保预制构件的堆放合理、吊装方便。

二、前期准备

1.BIM实施标准

项目建立具有针对性的BIM实施策划书、BIM建模标准。

BIM实施标准：

2.软硬件设施

3.标准族库

项目依据图纸建立标准族库，其中包含预制构件标准族库、装配式装修构件标准族库。建立标准化族库的好处在于随用随取，做到装配式建筑标准化建模，有效节省了建模时间。

三、BIM技术在装配式结构中的应用

1.预制构件二次深化

通过建立BIM结构模型，能一眼看出哪些构件是预制构件哪些是现浇构件，相关型号、尺寸等信息一览无遗，项目包含预制剪力墙32种、预制叠合板16种、预制阳台隔板5种、预制阳台栏板5种。

项目利用BIM技术，对工程主体采用的预制三板（预制叠合板、预制剪力墙、预制楼梯）进行建模，提前模拟预制构件的三维形状，对后续施工提供可视化保障。

东西山墙预制剪力墙采用夹心保温体系，即将结构的剪力墙、保温板、混凝土模板预制在一起。实现施工过程中无外模板、无外脚手架、无砌筑、无粉刷的绿色施工。

采用叠合楼板，60+80mm现浇技术，利用BIM技术深化预制构件，为工厂生产提供依据，进行可视化交底，有效减少返工现象，通过此项措施，使预制构件0返工。

系统优势：

工厂预先生产；

仅需安装，无需底膜；

节约工期30%以上。

项目二次结构采用NALC板，可实现免砌筑、免抹灰。

系统优势：

成品板材工业化生产、现场拼装；

取消砌筑、抹灰程序；

施工效率是传统砌体的4~5倍。

项目应用BIM软件对NALC板进行细化排布，根据排布图纸，定尺加工，在现场组装施工，避免二次切割，减少材料浪费，节约项目成本。

2.预制构件流水线生产

工业化建造的最大特点，体现在产品配件由工厂生产制造，现场仅需拼装。利用BIM技术的可视化特点，优化预制构件，避免返工现象发生。

系统优势：

利用BIM三维图纸进行直观交底；

使构件加工速度明显提升；

构件成型效果好，现场无需二次抹灰；

避免构件加工出错，减少返工。

3.塔吊合理布设

预制构件最大重量为4.55t，位于主楼东西山墙南侧位置处，结合BIM技术，对塔吊安全运行距离进行模拟，合理规划塔吊布置。

建筑物高度：

塔吊选型：

4.预制构件现场堆放

预制构件的合理摆放，是施工平面布置的重点，项目采用BIM场地布置软件，根据塔吊吊装能力，合理放置预制构件。

5.施工各阶段场地布置

利用BIM技术对施工现场各个阶段场地进行模拟布置。

6.铝合金模板支撑体系

（1）项目标准层采用铝合金模板支撑体系，利用BIM技术对节点进行优化，确定模板周转分区，对工人进行可视化交底，减少现场返工。

标准层铝模板面积：1860m2

铝合金模板总面积：50200m2

（2）项目标准层采用铝合金模板支撑体系，利用BIM技术提前建造出铝合金模板的模型，可以明确搭设顺序，对连接节点进行深化等。

系统优势：

表面平整光滑，达到免抹灰的效果；

铝模板周转次数高，正常使用可达300次；

施工工期是一般木模板的2~3倍。

（3）铝合金模板支撑体系可以实现免抹灰、免粉刷绿色施工，施工工期比一般木模板快2~3倍。利用BIM技术提前建造出铝合金模板的模型，可以明确搭设顺序，对连接节点进行深化等。

7.构件连接节点深化

（1）利用BIM技术的透视效果，建立预置构件的三维钢筋模型，对构件的隐蔽部分信息进行展示，指导构件生产、安装。

（2）竖向节点采用灌浆套筒连接，利用BIM的透视效果，提前发现灌浆套筒与钢筋之间的碰撞，并进行优化，确保灌浆工艺顺利实施。

（3）项目水平构件与竖向构件节点采用预留钢筋叠合现浇连接，利用BIM的可视化功能，提前模拟现浇节点钢筋绑扎，避免钢筋碰撞。

（4）利用BIM模型进行预制构件、装配构件的链接模拟和可行性论证，从而发现连接节点之间的碰撞问题。经BIM建模发现，3#4层的W1L、W2L预置墙板右侧的箍筋与W2L、W3L梁筋相互冲突，经深化设计研究后，将上端两根冲突箍筋改为开口箍。解决了预埋件与钢筋之间的碰撞问题，提升了工程质量，减少了返工现象。

（5）上层构件与下层构件进行拼接时，在拼缝节点处会留有缝隙，导致雨水渗漏的现象发生。项目在经BIM深化设计后，在外墙接缝处设置外墙水平企口。

8.吊装定位深化

剪力墙绑扎完成后，需要钢筋预留位置安装定位钢槽，项目采用BIM技术，根据BIM模型中预制构件的钢筋型号及间距定制各种类型定位钢槽，钢槽在加工区按照BIM深化图纸尺寸加工准确。

9.预制构件施工工序

项目采用BIM技术，在建模时确定好预制构件标号，根据预制构件编号，进行现场吊装。

吊装顺序：

墙板安装：①→?（绿色），阳台板安装：①→⑥（黄色）

施工工序：

放线→绑扎剪力墙钢筋→预制构件吊装→铝模安装→支模架搭设→叠合板吊装→预制梁吊装→梁筋绑扎→水电管线→面筋绑扎→降板吊模→板面混凝土浇筑）

将纸质版施工方案转为三维工序模拟动画，直观反映各重点施工步骤，提高与施工人员技术交流效果。

四、BIM技术在装配式装修中的应用

1.整体式卫生间

（1）项目采用装配式装修，是江苏省首个推出装配式装修施工项目。整体卫浴采用的是干法施工，现场拼装组合。利用BIM技术对整体式卫生间进行深化设计，提高施工准确性。

（2）运用BIM技术，建立整体式卫生间模型，将各个部件，提前在三维中模拟出来，进行可视化交底，指导部件施工安装，保证安装精度，减少材料浪费。

系统优势：

一体成型防水底盘，无渗漏隐患；

干法施工，缩短工期。

（3）依据三维的BIM模型，建立整体式卫生间实体样板，利用实体样板为工程施工引路。

2.集成地面系统

（1）室内地面装修采用硅酸钙板保温保温隔声地面，建立三维BIM模型，为现场安装提供可视化交底，有效提升装配效率。

系统优势：

大幅度减轻楼板负荷；

支撑结构牢固耐久且平整度高；

保护层的平衡板热效率高；

现场施工效率300%提升。

（3）室内地面装修采用集成地板，建立三维BIM模型，为现场安装提供可视化交底，有效提升装配效率。

3.集成墙面系统

室内墙面装修采用集成墙面系统，建立三维BIM模型，为现场施工进行可视化交底，有效提升装配效率。

五、BIM技术在施工管理中的应用

1.技术管理

1.1 基于BIM的施工技术交底

利用BIM技术进行可视化交底，使得工人对于关键节点的施工技术有更为直观的了解，进而保证工程施工质量。现场贴设二维码，扫描二维码即可浏览技术交底情况。

1.2 基于BIM的施工现场标准CI布置

现场标准CI布置，利用BIM进行提前进行模拟摆放，确保标准化工地的实施。

2.质量管理

2.1 PC构件全过程追踪

项目通过二维码从PC加工、运输、安装进行全流程跟踪，各参与方可以通过PC构件上的二维码获取相应构件设计、加工、运输、施工全流程信息。

2.2 基于BIM的工程质量样板引路

工程质量“样板引路”是本项目最为重要的质量管理措施之一，样板引路有利于施工工艺、工序、工法的优化；项目采用虚实样板引路制度，即BIM虚拟样板与现场实体样板相结合。

3.安全管理

3.1 VR安全教育体验

VR技术是综合性与集成性极强的虚拟现实技术。将项目BIM模型利用软件平台导入VR眼镜设备中，模拟建筑施工中六大安全事故，将VR技术应用于安全教育，使工人真实地体会到生死边缘的状态和内心感受，有效提高工人安全施工意识。

3.2 基于智慧工地的实名制管理

将二维码技术应用于现场安全管理，扫描二维码即可得知相应管理人员进场教育以及违章违规奖罚等信息，信息会根据作业人员日常行为进行实时更新。

3.3现场施工信息化管理平台

六、项目亮点

1.安装连接节点深化

对预制构件上下层连接节点深化，提出预制槽钢定位技术，使预制构件安装更精确。

2.预制构件生产

建立三维模型，指导工厂加工，直观展示钢筋、预埋件位置，有效减少施工返工现象。

3.BIM+工程质量样板

建立虚拟样板、实体样板引路制度，保障工程施工质量。

(PS：该案例为“华春杯”BIM大赛获奖作品，参赛单位：中国建筑第二工程局有限公司（沪） )