裝配式建筑施工與管理信息化的概念

信息化是以現(xiàn)代通信、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)所研究對(duì)象各要素匯總至數(shù)據(jù)庫(kù)，供特定人群生活、工作、學(xué)習(xí)、輔助決策等和人類息息相關(guān)的各種行為相結(jié)合的一種技術(shù)，使用該技術(shù)后，可以極大的提高各種行為的效率，為推動(dòng)人類社會(huì)進(jìn)步提供極大的技術(shù)支持。

裝配式建筑施工與管理信息化就是將裝配式建筑施工與管理的各類信息保存于數(shù)據(jù)庫(kù)，供政府主管部門、業(yè)主、構(gòu)件生產(chǎn)單位、運(yùn)輸單位、施工單位、監(jiān)理單位等項(xiàng)目的相關(guān)方使用的方法。

根據(jù)目前施工管理發(fā)展分析，建筑信息模型，即BIM是整合管理的信息化工具之一。BIM是一種用于設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)字化方法，這種方法支持建筑工程的集成管理環(huán)境，可以使建筑工程在其整個(gè)進(jìn)程中顯著提高效率、大量減少風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)集成管理。

1、裝配式建筑施工與管理的BIM應(yīng)用

1.1 BIM應(yīng)用規(guī)劃

在裝配式建筑領(lǐng)域的BIM應(yīng)用剛剛開(kāi)始，由于人才、設(shè)備、軟件等各方面的不完備，決定了裝配式建筑領(lǐng)域的BIM應(yīng)用過(guò)程具有的二個(gè)特點(diǎn)，一是從專家的BIM應(yīng)用到全員的BIM應(yīng)用，二是從個(gè)別應(yīng)用到全員應(yīng)用的過(guò)程。正因?yàn)橛辛诉@二個(gè)特點(diǎn)，所以對(duì)裝配式建筑領(lǐng)域的BIM應(yīng)用無(wú)論是設(shè)計(jì)單位、構(gòu)件生產(chǎn)單位、工程施工單位，都要有個(gè)BIM應(yīng)用規(guī)劃。

BIM應(yīng)用規(guī)劃應(yīng)包括如何配置軟件和硬件，如何培訓(xùn)人員，從哪個(gè)項(xiàng)目開(kāi)始應(yīng)用（也叫BIM應(yīng)用試點(diǎn)），怎樣逐步展開(kāi)應(yīng)用。

1.2 BIM應(yīng)用試點(diǎn)

有了BIM應(yīng)用規(guī)劃之后，下一步的工作就是BIM應(yīng)用的試點(diǎn)。因?yàn)檠b配式建筑領(lǐng)域的BIM應(yīng)用剛剛開(kāi)始，所以，應(yīng)用必須進(jìn)行試點(diǎn)。試點(diǎn)項(xiàng)目的選擇應(yīng)該具有指導(dǎo)意義，規(guī)模不宜過(guò)大，也不易過(guò)小。小項(xiàng)目沒(méi)有代表性，大項(xiàng)目一旦做不好，就會(huì)挫傷應(yīng)用的積極性。選定試點(diǎn)項(xiàng)目之后，應(yīng)該先從一種構(gòu)件開(kāi)始，進(jìn)行應(yīng)用的試點(diǎn)，通過(guò)試點(diǎn)積累經(jīng)驗(yàn)。待這類構(gòu)件應(yīng)用成熟之后，再把應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)推廣到其他構(gòu)件之中。這種試點(diǎn)的做法，是產(chǎn)業(yè)化建筑BIM應(yīng)用的必由之路。

1.3 BIM在裝配式建筑施工與管理中的應(yīng)用

1.3.1 BIM在裝配式建筑施工與管理中應(yīng)用的基礎(chǔ)

BIM在裝配式建筑施工與管理中應(yīng)用的基礎(chǔ)包括BIM平臺(tái)準(zhǔn)備、構(gòu)件庫(kù)準(zhǔn)備、機(jī)械設(shè)備庫(kù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)庫(kù)準(zhǔn)備等內(nèi)容。

BIM平臺(tái)準(zhǔn)備就是承載BIM應(yīng)用的計(jì)算機(jī)軟件的準(zhǔn)備。鑒于目前國(guó)內(nèi)采用的軟件多數(shù)為Autodesk的Revit+Navisworks平臺(tái)，推薦Revit+Navisworks平臺(tái)。

構(gòu)件庫(kù)準(zhǔn)備就是準(zhǔn)備在BIM應(yīng)用中的構(gòu)件庫(kù)，對(duì)Revit而言，就是準(zhǔn)備裝配式建筑的構(gòu)件庫(kù)。這些構(gòu)件庫(kù)包括裝配式的墻板、柱、樓板和梁。如圖1所示。

1.3.2采用BIM進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)

裝配式建筑在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的BIM應(yīng)用的重點(diǎn)是模數(shù)化和構(gòu)件化。模數(shù)化是規(guī)劃階段的應(yīng)用重點(diǎn)，項(xiàng)目在進(jìn)行規(guī)劃時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮模數(shù)化，避免構(gòu)件選用中的不標(biāo)準(zhǔn)，避免或者減少現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土的數(shù)量。

進(jìn)入設(shè)計(jì)階段之后，應(yīng)采用BIM軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)完全裝配式結(jié)構(gòu)而言，應(yīng)該重點(diǎn)考慮構(gòu)件化，就是設(shè)計(jì)單位要建立本單位的墻、柱、梁、板、整體衛(wèi)浴等的BIM構(gòu)件庫(kù)，如圖3所示，設(shè)計(jì)過(guò)程要求采用BIM方法對(duì)墻、柱、梁、板進(jìn)行布設(shè)，同時(shí)對(duì)給排水設(shè)備和管道、建筑電氣設(shè)備和管道、通風(fēng)空調(diào)設(shè)備和管道進(jìn)行建模和模型檢查，專業(yè)內(nèi)模型檢查通過(guò)后，進(jìn)行專業(yè)間的碰撞檢查，之后進(jìn)行BIM的修改和優(yōu)化。這樣，在設(shè)計(jì)進(jìn)行中，就把不采用BIM設(shè)計(jì)的許多弊端解決了，避免了大量的設(shè)計(jì)變更和修改。

1.3.3裝配式建筑加工階段的BIM應(yīng)用

1.3.3.1根據(jù)安裝順序排定加工計(jì)劃

在BIM指導(dǎo)下的裝配式建筑構(gòu)件加工，可以根據(jù)構(gòu)件的施工順序排定加工計(jì)劃，先安裝的先加工，后安裝的后加工。既可以避免停工待料，又可以避免構(gòu)件在加工廠或者現(xiàn)場(chǎng)的積壓。

構(gòu)件完成加工后，相關(guān)數(shù)據(jù)及時(shí)更新到BIM模型，可以使運(yùn)輸單位和施工單位及時(shí)了解生產(chǎn)情況，及時(shí)調(diào)整運(yùn)輸和安裝的順序和進(jìn)度。

1.3.3.2 根據(jù)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行鋼筋下料、模具準(zhǔn)備、構(gòu)件生產(chǎn)和存放

（1）構(gòu)件電子標(biāo)簽建立。

根據(jù)當(dāng)?shù)刂鞴懿块T要求或者合同約定，生產(chǎn)廠家應(yīng)對(duì)裝配式建筑的構(gòu)件進(jìn)行編碼，構(gòu)件編碼標(biāo)準(zhǔn)匹配電子標(biāo)簽（RFID標(biāo)簽ID編碼、二維碼），并錄入BIM模型及關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)。

（2）構(gòu)件加工信息提取

根據(jù)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行鋼筋下料、模具準(zhǔn)備，根據(jù)設(shè)計(jì)模型和設(shè)計(jì)構(gòu)件，提取鋼筋的幾何尺寸、重量、材質(zhì)等信息，提取預(yù)制構(gòu)件的模板的幾何尺寸、形狀信息，用于模具的準(zhǔn)備，提取給排水、建筑電氣、通風(fēng)空調(diào)等專業(yè)的預(yù)留預(yù)埋信息，進(jìn)行預(yù)留預(yù)埋的生產(chǎn)準(zhǔn)備。

（3）裝配施工方案制定

依據(jù)BIM模型，選定最優(yōu)裝配方案（裝配順序），并進(jìn)行施工模擬，并把裝配順序更新到BIM模型，以利于生產(chǎn)單位依據(jù)其安排構(gòu)件的生產(chǎn)加工和構(gòu)件運(yùn)輸單位依據(jù)進(jìn)行運(yùn)輸安排。

（4）生產(chǎn)管理

將構(gòu)件生產(chǎn)工藝流程以數(shù)據(jù)庫(kù)表的形式存儲(chǔ)在BIM關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)件加工完成一道工序，采用標(biāo)簽讀取等方式，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新，使相關(guān)方及時(shí)了解構(gòu)件加工情況。

1.3.3.3 根據(jù)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行出廠前檢驗(yàn)

構(gòu)件加工完成，生產(chǎn)單位根據(jù)設(shè)計(jì)模型對(duì)構(gòu)件進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后，安裝該構(gòu)件的電子標(biāo)簽（RFID標(biāo)簽ID編碼、二維碼），并通知運(yùn)輸單位運(yùn)輸。

1.3.4裝配式建筑施工階段的BIM應(yīng)用

1.3.4.1 構(gòu)件運(yùn)輸和驗(yàn)收的BIM應(yīng)用

（1）構(gòu)件運(yùn)輸

運(yùn)輸單位在構(gòu)件存放地點(diǎn)以掃描電子標(biāo)簽的方式確定需要運(yùn)輸?shù)难b配式構(gòu)件，吊裝至運(yùn)輸車上之后，采用GPS或GPRS方式對(duì)運(yùn)輸車輛進(jìn)行定位。直至運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)。

（2）構(gòu)件驗(yàn)收

預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)后，通過(guò)掃描電子標(biāo)簽，可以查閱結(jié)構(gòu)性能檢測(cè)報(bào)告、外觀質(zhì)量缺陷和尺寸偏差的允許值、預(yù)埋件、插筋、套筒與預(yù)留孔洞的規(guī)格、位置和數(shù)量等設(shè)計(jì)要求、吊環(huán)、吊裝預(yù)留焊接埋件的位置要求等構(gòu)件驗(yàn)收信息。

1.3.4.2 施工方案的BIM應(yīng)用

（1）構(gòu)件堆放地點(diǎn)的選擇

裝配式構(gòu)件的堆放地點(diǎn)應(yīng)靠近塔吊和建筑物，構(gòu)件存放應(yīng)便于卸車和吊裝，利用BIM建立構(gòu)件堆放地點(diǎn)模型，包括空?qǐng)?、半滿載和滿載等不同情況下構(gòu)件堆場(chǎng)的情況，對(duì)構(gòu)件堆放地點(diǎn)進(jìn)行仿真模擬，以滿足施工的各種要求。

（2）塔吊的選擇和分析

1）塔吊選型和定位

在裝配式結(jié)構(gòu)施工中，垂直運(yùn)輸工具的作用是舉足輕重的，根據(jù)目前我國(guó)裝配式建筑的施工情況，塔吊是首選的垂直運(yùn)輸工具，并且塔吊的起重量、起升高度和吊裝半徑是選擇塔吊的三個(gè)重要參數(shù)。

通過(guò)BIM建立裝配式建筑的完工后的模型和塔吊模型，可以很好的輔助塔吊選型。下圖4是某工程的塔吊選型的BIM模擬。

一般構(gòu)件的施工過(guò)程是：吊裝準(zhǔn)備→吊裝→就位校正→支撐定位→鋼筋連接固定→拼縫處理→驗(yàn)收，針對(duì)不同的構(gòu)件可以采用BIM進(jìn)行施工的吊裝過(guò)程模擬，并以此為技術(shù)交底，對(duì)工人和管理人員進(jìn)行有關(guān)的交底和培訓(xùn)。某工程疊合板的模擬如圖5所示。

（4）現(xiàn)澆混凝土施工的BIM應(yīng)用

在裝配式混凝土施工中，存在一定數(shù)量的現(xiàn)澆混凝土，對(duì)這部分現(xiàn)澆混凝土的施工，可以采用BIM進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，提前對(duì)支撐或支架、模板、施工安裝順序等進(jìn)行模擬，提高施工的效率，避免現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)的盲目。圖6是某工程的預(yù)制疊合板板間的現(xiàn)澆混凝土板帶的BIM模擬情況。

主體結(jié)構(gòu)施工完成后進(jìn)行裝飾裝修部分的BIM模型搭建，建筑裝飾裝修是敷設(shè)于建筑表面的裝修層，所以建筑裝飾工程的施工必須以結(jié)構(gòu)主體為載體才能進(jìn)行施工。

裝飾裝修施工受到建筑空間的限制，施工中工序平行、交叉、搭接頻繁、交叉施工，造成不安全因素多。通過(guò)BIM可以優(yōu)化施工工序，進(jìn)行質(zhì)量管理和控制，進(jìn)行安全的動(dòng)態(tài)管理和控制。

1.3.4.3 質(zhì)量驗(yàn)收的BIM應(yīng)用

（1）現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)實(shí)量

BIM可以在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工中輔助質(zhì)量管理和驗(yàn)收，通過(guò)對(duì)質(zhì)量控制要點(diǎn)的BIM模型進(jìn)行標(biāo)注和批注，可以在施工前提示有關(guān)人員重視相關(guān)的管理。

對(duì)驗(yàn)收的檢查方法和驗(yàn)收產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，可以直接附著在BIM模型上，便于進(jìn)行復(fù)驗(yàn)和檢查。也方便裝配式建筑施工各相關(guān)方對(duì)工程施工質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督檢查。

（2）三維激光掃描

在裝配式建筑施工的驗(yàn)收階段，可以采用三維激光掃描儀對(duì)已經(jīng)完工的建筑進(jìn)行掃描，得到點(diǎn)云文件，將點(diǎn)云文件和BIM設(shè)計(jì)模型進(jìn)行對(duì)比，得出施工的偏差，可以對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)判。

2、結(jié)論

裝配式建筑施工與管理信息化的意義非常重大。實(shí)現(xiàn)裝配式建筑施工與管理信息化可為主管部門的決策提供信息支持，可以為確保施工的質(zhì)量、安全、進(jìn)度提供第一手的數(shù)據(jù)，信息化可以使裝配式建筑施工與管理效率大大提高。