智慧建造 繪制未來藍(lán)圖

文｜本刊編輯部

在2016年9月14日召開的國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議上，國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)強(qiáng)調(diào)了“大力發(fā)展裝配式建筑，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)”。會(huì)議認(rèn)為，按照推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的要求，大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)、混凝土等裝配式建筑，具有發(fā)展節(jié)能環(huán)保新產(chǎn)業(yè)、提高建筑安全水平、推動(dòng)化解過剩產(chǎn)能等一舉多得之效。會(huì)議決定，以京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角城市群和常住人口超過300萬的其他城市為重點(diǎn)，加快提高裝配式建筑占新建建筑面積的比例。

目前，我國(guó)正在積極推廣裝配式建筑的應(yīng)用，提出力爭(zhēng)用10年左右的時(shí)間，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達(dá)到30%，并將京津冀列為重點(diǎn)推進(jìn)地區(qū)。2017年3月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)《“十三五”裝配式建筑行動(dòng)方案》，明確了2020年發(fā)展目標(biāo)：全國(guó)裝配式建筑占新建建筑的比例達(dá)到15%以上，其中重點(diǎn)推進(jìn)地區(qū)達(dá)到20%以上。

裝配式施工可以提高建筑品質(zhì)、降低資源消耗和環(huán)境污染，是建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)、可持續(xù)發(fā)展的必然之路。裝配式施工在解決傳統(tǒng)施工方式問題的同時(shí)，對(duì)施工管理和施工技術(shù)也提出了要求和挑戰(zhàn)。

采用裝配式施工的住宅，其建設(shè)過程不同于傳統(tǒng)方式，增加了深化設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)、物流運(yùn)輸階段，施工階段的主體結(jié)構(gòu)施工由現(xiàn)場(chǎng)澆注轉(zhuǎn)變?yōu)橐匝b配式施工為主。裝配式施工采用傳統(tǒng)的管理方法和技術(shù)，工作量大，管理難度大，效率低，通過使用信息技術(shù)可以很好地解決這些問題。例如中南集團(tuán)總部基地高級(jí)公寓樓應(yīng)用信息技術(shù)手段，很好地解決了設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)、施工工期緊、質(zhì)量要求高的難題。

中南集團(tuán)總部基地項(xiàng)目位于海門市新區(qū)，包括三個(gè)單體，為總部大樓、綜合樓、高級(jí)公寓樓，地下室覆蓋各單體建筑。其中中南集團(tuán)總部基地高級(jí)公寓樓項(xiàng)目層數(shù)為31層，地上總建筑面積為52273.40 平方米，建筑高度（至屋面面層高度）為97.95米，建筑結(jié)構(gòu)形式為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。中南集團(tuán)總部基地高級(jí)公寓樓項(xiàng)目地下及首層至四層是現(xiàn)澆部分，五層以上采用預(yù)制裝配。

改變傳統(tǒng)施工模式 提高生產(chǎn)效率

本項(xiàng)目采用預(yù)制裝配施工工藝，結(jié)構(gòu)高度接近100米，要求預(yù)制結(jié)構(gòu)體系技術(shù)可靠，方案論證必須符合要求。中南集團(tuán)總部基地高級(jí)公寓樓為精裝修工程，涉及多專業(yè)交叉施工，溝通面廣，協(xié)調(diào)難度大。區(qū)別于傳統(tǒng)施工模式，吊裝難度大，整個(gè)區(qū)域內(nèi)已有部分竣工運(yùn)行，構(gòu)件組織運(yùn)輸?shù)跹b難，施工作業(yè)難。對(duì)于施工環(huán)保要求高，需要采取環(huán)保措施降低場(chǎng)區(qū)內(nèi)揚(yáng)塵、噪音產(chǎn)生。

針對(duì)上述要求，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用Revit 2014軟件進(jìn)行了圖紙深化，輸出構(gòu)件詳圖，進(jìn)行管線碰撞檢測(cè)和綜合布置以及施工進(jìn)度管理。通過使用場(chǎng)地布置軟件，實(shí)現(xiàn)了塔吊位置、構(gòu)件堆放區(qū)域、構(gòu)件運(yùn)輸路徑的模擬優(yōu)化。通過自主開發(fā)全預(yù)制構(gòu)件信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)構(gòu)件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、倉儲(chǔ)、運(yùn)輸、吊裝各環(huán)節(jié)信息的管理和共享。

在施工進(jìn)場(chǎng)前期，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)利用建筑信息模型對(duì)整個(gè)施工場(chǎng)地進(jìn)行場(chǎng)地布置模擬，由于該項(xiàng)目采用預(yù)制裝配式施工，施工過程和常規(guī)項(xiàng)目施工不同，主要的施工重點(diǎn)在于吊裝施工，因此對(duì)該項(xiàng)目的塔吊位置布置、構(gòu)件堆放區(qū)域、構(gòu)件運(yùn)輸路線進(jìn)行了模擬，避免在施工過程中發(fā)生錯(cuò)誤，并確定方案，對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行技術(shù)交底。

預(yù)制裝配式建筑與常規(guī)建筑不同，常規(guī)建筑每個(gè)施工階段都有相應(yīng)的材料運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)如混凝土、鋼筋等大量的建筑材料；而裝配式建筑主要運(yùn)輸?shù)氖窃诠S已經(jīng)加工好的預(yù)制構(gòu)件，為了保證這些構(gòu)件能夠合理有序地運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)并堆放至預(yù)定的區(qū)域，需要利用建筑信息模型對(duì)構(gòu)件的運(yùn)輸路線進(jìn)行模擬，并確定最優(yōu)運(yùn)輸路線。

中南集團(tuán)總部基地高級(jí)公寓樓項(xiàng)目配備了兩臺(tái)塔吊，主要考慮分為兩個(gè)施工段吊裝施工，每個(gè)塔吊負(fù)責(zé)一個(gè)施工段的吊裝施工，因此根據(jù)塔吊的臂長(zhǎng)工作范圍模擬塔吊所在位置是否能滿足吊裝施工的需求，最終確定兩臺(tái)塔吊布置的位置。兩臺(tái)塔吊同時(shí)進(jìn)行構(gòu)件吊裝施工，將每個(gè)施工段所要吊裝的構(gòu)件分別堆放至每個(gè)塔吊施工范圍內(nèi)的堆放區(qū)中，利用建筑信息模型進(jìn)行構(gòu)件堆放模擬，確保塔吊能夠有序地進(jìn)行吊裝施工，最終確定構(gòu)件堆放方案。

同時(shí)，為了保證設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、倉儲(chǔ)、運(yùn)輸、吊裝各環(huán)節(jié)信息共享與溝通，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開發(fā)了全預(yù)制構(gòu)件信息管理系統(tǒng)，并與建筑信息模型技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，在RFID高頻芯片中寫入構(gòu)件編號(hào)信息并埋入預(yù)制構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)多用戶、多平臺(tái)、各環(huán)節(jié)構(gòu)件信息查詢與處理，更好地在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、吊裝施工等環(huán)節(jié)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行管理，從而更為有效地管理構(gòu)件何時(shí)生產(chǎn)、何時(shí)出廠運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，堆放至合理的堆放區(qū)域并實(shí)施吊裝施工。

多維協(xié)同共享 優(yōu)化施工計(jì)劃

基于建筑信息模型的4D虛擬建造技術(shù)是將設(shè)計(jì)階段所完成的3D建筑信息模型附加進(jìn)度計(jì)劃，構(gòu)成4D模型，其主要目的是按照工程項(xiàng)目的施工計(jì)劃模擬現(xiàn)實(shí)的建造過程，在虛擬的環(huán)境下發(fā)現(xiàn)施工過程中可能存在的問題和風(fēng)險(xiǎn)，并針對(duì)問題和風(fēng)險(xiǎn)對(duì)模型和計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整、修改，進(jìn)而優(yōu)化施工計(jì)劃。

中南集團(tuán)總部基地高級(jí)公寓樓項(xiàng)目為預(yù)制裝配式建筑，整個(gè)施工過程以吊裝為主，由于塔吊吊裝施工受天氣因素影響，如遇六級(jí)及以上大風(fēng)、大雨、大霧等天氣需要停止露天吊裝。因此在利用建筑信息模型完成整體施工進(jìn)度優(yōu)化后，會(huì)將整個(gè)施工周期，以半月為單位，劃分為多個(gè)施工階段。每個(gè)小施工段在施工前進(jìn)行一次小施工階段模擬，并將小施工階段的現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)（真實(shí)施工天數(shù)）與整體施工進(jìn)度模擬理想數(shù)據(jù)（理想計(jì)劃天數(shù)）進(jìn)行對(duì)比，檢查整個(gè)施工周期中受天氣因素和其他不穩(wěn)定因素對(duì)整個(gè)施工周期的影響，取平均值，為今后制定較為合理的施工周期提供數(shù)據(jù)。

中南集團(tuán)總部基地高級(jí)公寓樓項(xiàng)目應(yīng)用建筑信息模型技術(shù)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)及施工輔助管理，在預(yù)制裝配施工方面利用建筑信息模型技術(shù)進(jìn)行實(shí)際落地應(yīng)用。該項(xiàng)目的預(yù)制裝配成為一大亮點(diǎn)，榮獲2014年中國(guó)建筑業(yè)建筑信息模型(BIM)邀請(qǐng)賽卓越大獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)。

中南集團(tuán)總部基地高級(jí)公寓樓項(xiàng)目通過4D進(jìn)度模擬對(duì)施工過程進(jìn)行反復(fù)模擬，將施工中可能發(fā)生的問題在模擬的環(huán)境中提前進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題逐一修改，并提前制定應(yīng)對(duì)措施，使進(jìn)度計(jì)劃和施工方案最優(yōu)，指導(dǎo)實(shí)際的項(xiàng)目施工，保證項(xiàng)目施工的順利完成。對(duì)于構(gòu)件堆放區(qū)域的模擬規(guī)劃，減少了構(gòu)件堆放錯(cuò)誤而導(dǎo)致的構(gòu)件二次搬運(yùn)，提高了構(gòu)件吊裝施工的效率和控制了成本。此外，在構(gòu)件運(yùn)輸規(guī)劃方面，可以對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件運(yùn)輸路線進(jìn)行預(yù)留和保護(hù)，避免了施工現(xiàn)場(chǎng)車輛亂停導(dǎo)致運(yùn)輸路線擁堵現(xiàn)象，為構(gòu)件及時(shí)高效地到場(chǎng)提供了保障。