裝配式建筑和BIM技術(shù)的運(yùn)用
——以龍海市月港中心小學(xué)為例

胡桂珍 陳元藝 陳藝杰 廖麗芳

（漳州科技職業(yè)學(xué)院， 福建 漳州 363202）

裝配式建筑是指由預(yù)制部品部件在工地裝配而成的建筑，稱為裝配式建筑。按預(yù)制構(gòu)件的形式和施工方法分為砌塊建筑、板材建筑、盒式建筑、骨架板材建筑及升板升層建筑等五種類型。

BIM（Building Information Modeling）建筑信息模型，是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，將建筑工程各階段相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成的信息模型，是對建設(shè)工程項(xiàng)目綜合信息的詳盡表達(dá)。

龍海市月港中心小學(xué)項(xiàng)目占地約36畝（24000m2），建筑面積約21000m2，建安造價7180萬元，以預(yù)制柱、預(yù)制梁、疊合板、預(yù)制樓梯等組成的裝配式框架結(jié)構(gòu)，結(jié)合部分鋼結(jié)構(gòu)樓梯、鋼結(jié)構(gòu)屋面。設(shè)計平均預(yù)制率61.5%，是目前福建省內(nèi)預(yù)制率最高的裝配式公共建筑項(xiàng)目。

該項(xiàng)目把工業(yè)化元素注入校園，把新型建筑建造方式融入傳統(tǒng)建筑風(fēng)格，以裝配式建筑為核心，集成了BIM技術(shù)、綠色施工、屈曲約束支撐（BRB）技術(shù)、預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)、二維碼掃描、3D打印等多項(xiàng)新技術(shù)。具體內(nèi)容包括：

1 裝配式建筑的運(yùn)用

1.1 黨建引領(lǐng)

以“黨建引領(lǐng) 猛進(jìn)發(fā)展”為黨建工作的基本思路，深入貫徹黨的十九大精神，用之武裝頭腦、指導(dǎo)實(shí)踐，重視發(fā)揮黨員的先鋒模范作用，加強(qiáng)基層黨組織標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，形成了“項(xiàng)目黨建、海外黨建、高知群體黨建、流動黨員黨建”等“四大板塊”基層黨建。

1.2 裝配式復(fù)合墻板（創(chuàng)省內(nèi)首個AA級裝配式建筑）

教學(xué)樓的柱、梁、板結(jié)構(gòu)構(gòu)件全部采用預(yù)制裝配構(gòu)件，內(nèi)隔墻采用非砌筑的預(yù)制墻板，按照現(xiàn)行的《裝配式建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》的要求，可以進(jìn)行裝配式建筑等級評價。

1.3 預(yù)制板與鋼結(jié)構(gòu)結(jié)合斜屋面（省內(nèi)首次運(yùn)用）

預(yù)制板與鋼結(jié)構(gòu)結(jié)合，在鋼梁預(yù)埋栓釘，預(yù)制板預(yù)留安裝孔，在平整地面上進(jìn)行拼裝，采用二次灌漿方式，預(yù)制板與鋼梁固定，再進(jìn)行吊裝。此方式可簡化節(jié)點(diǎn)，模塊化，便于施工。

1.4 屈曲約束支撐在裝配式建筑應(yīng)用（省內(nèi)首次應(yīng)用）

屈曲約束支撐（BRB）在福建省內(nèi)首次在裝配式建筑中應(yīng)用，增強(qiáng)整個項(xiàng)目的抗震性能。主要特點(diǎn)：一是強(qiáng)震作用下，屈曲約束構(gòu)件支撐（BRB）在主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)生屈服之前先行屈服耗能，在結(jié)構(gòu)體系中起到類似于可更換的“保險絲”的作用，保護(hù)主體結(jié)構(gòu)免遭地震破壞；二是力學(xué)性能可控且穩(wěn)定，同時具有良好的耐久性，構(gòu)造簡單，施工簡便，便于維護(hù)。

1.5 半灌漿套筒連接在裝配式建筑的運(yùn)用

灌漿套筒是在金屬套筒中插入單根帶肋鋼筋并注入灌漿料拌合物，通過拌和物硬化形成整體并實(shí)現(xiàn)傳力的鋼筋對接連接。而本項(xiàng)目豎向結(jié)構(gòu)（框架柱）采用半灌漿套筒連接，套筒一端與鋼筋連接采用機(jī)械連接，另外一端（即現(xiàn)場安裝端）采用灌漿連接。現(xiàn)場展示透明灌漿設(shè)備及灌漿過程演示，主旨是為了突出套筒灌漿技術(shù)成熟、灌漿過程可控和灌漿質(zhì)量可控的理念。

1.6 鋼企口連接（牛擔(dān)板）應(yīng)用

裝配式框架結(jié)構(gòu)疊合主次梁連接采用鋼企口連接，在次梁端預(yù)埋牛擔(dān)板的方式與主梁連接。

1.7 拱門式鋼管腳手架

拱門式鋼管腳手架是一種標(biāo)準(zhǔn)化、工具化、搭設(shè)簡單速捷的節(jié)能腳手架。其主要特點(diǎn)：一是施工效率高，施工效率是傳統(tǒng)腳手架的3倍以上，每人每天正常搭設(shè)120m2；二是安全性能高，拱門式鋼管腳手架采用對接式直接受力結(jié)構(gòu)，一體成型腳踏板表面突出配備自鎖式掛鉤，可以有效杜絕施工作業(yè)層的安全隱患；三是產(chǎn)品節(jié)能環(huán)保，傳統(tǒng)的扣件式腳手架每噸材料只可搭設(shè)38m2，而拱門式鋼管腳手架每噸材料可搭設(shè)面積72m2，節(jié)省材料40%；四是外觀美觀、整齊。

2 BIM技術(shù)運(yùn)用

月港中心小學(xué)作為省住建廳第二批建筑信息模型（BIM）試點(diǎn)示范項(xiàng)目，在設(shè)計、施工過程中，全面運(yùn)用BIM技術(shù)，設(shè)計階段，在節(jié)點(diǎn)構(gòu)造、配筋設(shè)計、吊點(diǎn)設(shè)計、管線綜合、施工預(yù)埋等信息方面，進(jìn)行預(yù)制深化設(shè)計，模擬構(gòu)件拼裝，對構(gòu)件內(nèi)部和構(gòu)件之間進(jìn)行碰撞檢查，減少安裝沖突，使PC構(gòu)件之間進(jìn)行有效連接，達(dá)到提高施工效率，減少返工，節(jié)約成本的目的。

BIM技術(shù)在裝配式深化設(shè)計的應(yīng)用，建筑工業(yè)化依托于建筑信息化，信息化要求建筑數(shù)據(jù)—BIM構(gòu)建模型為載體，在項(xiàng)目全生命期各階段流通。

施工準(zhǔn)備階段BIM技術(shù)應(yīng)用，施工場地布置是指基于設(shè)計階段建筑信息模型，快速精確表達(dá)施工空間指標(biāo)，形成場地布局方案。施工場地布置應(yīng)與動態(tài)施工過程緊密結(jié)合，通過與進(jìn)度結(jié)合的場地容量測算實(shí)現(xiàn)動態(tài)場地布置。

施工階段BIM技術(shù)應(yīng)用，具體是：（1）空間凈高優(yōu)化檢測：空間凈化優(yōu)化檢測可與管線綜合檢測優(yōu)化同步進(jìn)行，主要是基于施工階段各專業(yè)建筑信息模型，堆建筑物內(nèi)部豎向空間進(jìn)行檢測分析，在滿足建筑使用功能和規(guī)范要求的前提下，進(jìn)一步優(yōu)化凈高。（2）節(jié)點(diǎn)優(yōu)化：裝配式建筑的節(jié)點(diǎn)支撐優(yōu)化及構(gòu)件鋼模作業(yè)模擬：通過BIM技術(shù)進(jìn)行深化設(shè)計，解決裝配式框架結(jié)構(gòu)柱梁節(jié)點(diǎn)鋼筋碰撞，模擬構(gòu)件拼裝，減少誤差，提高效率。

3 裝配式建筑和BIM技術(shù)運(yùn)用的實(shí)施成效分析

本工程結(jié)合裝配式復(fù)合墻板，創(chuàng)省內(nèi)首個AA級裝配式建筑和省內(nèi)首次在裝配式建筑應(yīng)用預(yù)制板與鋼結(jié)構(gòu)結(jié)合斜屋面、屈曲約束支撐技術(shù)，以及BIM技術(shù)在設(shè)計、施工準(zhǔn)備、施工階段的技術(shù)運(yùn)用對月港中心小學(xué)實(shí)施裝配式建筑和BIM技術(shù)運(yùn)用成效進(jìn)行分析。

本工程的關(guān)鍵技術(shù)與質(zhì)量通病預(yù)防主要體現(xiàn)在：

3.1 安裝前檢查：

構(gòu)件吊裝前，對鋼筋位置、長度、間距、基層處理等嚴(yán)格驗(yàn)收，確保構(gòu)件安裝準(zhǔn)確。還有如對灌漿套筒檢查、基層處理、結(jié)合層檢查、灌漿套筒處理、構(gòu)件高程檢查、軸線位置復(fù)核等。

3.2 支撐體系選型

預(yù)制主梁支撐架：采用盤扣支撐，支撐頂部采用14#工字鋼作為龍骨；梁兩端采用定制梁托，梁托固定在預(yù)制柱上，與盤扣支撐配套使用。

預(yù)制次梁和疊合板支撐架：采用鋼獨(dú)立支撐頂部采用50*50方鋼作為龍骨。

3.3 定位格柵應(yīng)用

鋼筋準(zhǔn)確定位是構(gòu)件順利安裝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，豎向鋼筋偏位的主要原因是：樓面混凝土澆筑前豎向鋼筋未按要求進(jìn)行限位和固定，樓面混凝土澆筑、振搗或其他原因引起豎向鋼筋偏移。而防控措施有：（1）根據(jù)豎向鋼筋的平面布置和規(guī)格型號，選用相應(yīng)的鋼筋定位格柵進(jìn)行限位和定位，在豎向構(gòu)件現(xiàn)澆和預(yù)制轉(zhuǎn)換樓層至少宜在下層柱中部、樓層梁底部和樓層梁頂部三個位置采用鋼筋定位格柵進(jìn)行定位，以保證豎向續(xù)接鋼筋位置準(zhǔn)確；（2）混凝土澆筑時，采用定位格柵進(jìn)行隨時復(fù)核，出現(xiàn)偏位現(xiàn)象，立即停止混凝土澆筑，并進(jìn)行糾偏；（3）混凝土澆筑

完畢后，及時根據(jù)構(gòu)件定位控制線，利用鋼筋定位格柵對預(yù)留續(xù)接鋼筋的位置進(jìn)行復(fù)核，在混凝土初凝前對出現(xiàn)位置偏移的續(xù)接鋼筋進(jìn)行定位微調(diào)。

3.4 灌漿施工工藝

灌漿施工工藝流程：①現(xiàn)場施工準(zhǔn)備；②灌漿料及水稱重；③灌漿料攪拌；④灌漿結(jié)束及時清理機(jī)具；⑤用橡皮塞逐個堵住有灌漿料堵住的溢漿孔直至所有鋼套管灌滿灌漿料，停止灌漿；⑥灌漿料倒入灌漿機(jī)壓力管插入鋼套管灌漿孔開始灌漿。

導(dǎo)致灌漿不密實(shí)原因分析：①未按灌漿料拌制說明書的要求拌制灌漿料；②灌漿套筒、管道不暢通；③柱底封堵不密實(shí)造成漏漿；④操作人員粗心大意未灌滿。

灌漿不密實(shí)預(yù)防措施：①嚴(yán)格按照說明書的用水量及放料順序進(jìn)行配制，攪拌方法及攪拌時間根據(jù)說明書進(jìn)行控制；②構(gòu)件吊裝前采用高壓氣體進(jìn)行空腔清理，仔細(xì)檢查灌漿套筒、空腔，確?？涨煌〞常虎凼褂脡毫Σ恍∮?.0MPa注漿機(jī)，每個構(gòu)件中的灌漿孔應(yīng)一次連續(xù)灌滿；④柱底封堵采用角鋼和密封膠條進(jìn)行加固密封，確保可承受1.5MPa灌漿壓力；⑤灌漿料攪拌完成后保證30分鐘以內(nèi)將料用完，超過時間的漿料不得使用；⑥加強(qiáng)操作人員施工質(zhì)量意識。

3.5 后澆混凝土防漏漿措施

由于預(yù)制構(gòu)件與鋁合金模板均為剛性材料，預(yù)制柱、預(yù)制梁吊裝偏差及鋁合金拼裝偏差會使鋁合金模板與預(yù)制構(gòu)件結(jié)合位置產(chǎn)生縫隙；預(yù)制梁與疊合板生產(chǎn)和安裝偏差會使預(yù)制構(gòu)件接縫位置產(chǎn)生縫隙，上述縫隙容易引起后澆混凝土漏漿、蜂窩等缺陷?，F(xiàn)場采用15*3mm橡膠條堵縫，效果顯著。

3.6 疊合板拼縫處理工藝

（1）問題描述：疊合板（單向板）板側(cè)無出筋之間的拼接縫隙，因預(yù)制構(gòu)件和安裝誤差產(chǎn)生的拼接縫隙，如處理不當(dāng)，可能產(chǎn)生非結(jié)構(gòu)性裂縫。（2）處理措施：①根據(jù)表現(xiàn)的縫隙大小，當(dāng)縫隙小于等于5mm時，由疊合板頂面梁板之間的V型槽，往縫里注入高一標(biāo)號且流動度符合設(shè)計要求的灌漿料填塞，灌漿料強(qiáng)度達(dá)到要求，粘貼縫的左右100mm的網(wǎng)格布，并用益膠泥刮密實(shí)，重復(fù)兩遍；②當(dāng)板縫大于5mm時，先從板底往上對著縫隙注入聚氨酯，次日，刮除多余溢出的聚氨酯泡沫，粘貼縫隙左右各100mm的網(wǎng)格布，并用益膠泥刮密實(shí)，重復(fù)兩遍。

3.7 疊合板裂縫通病防控

原因分析：（1）深化設(shè)計：拆分分割不合理，預(yù)制疊合板厚度不足，構(gòu)件尺寸過大，吊點(diǎn)設(shè)置不合理，支撐體系設(shè)計不合理；（2）構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸：脫模時間過早，廠內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)、構(gòu)件運(yùn)輸未按規(guī)范要求；（3）構(gòu)件安裝：吊裝時掛鉤吊掛位置未按設(shè)計要求；現(xiàn)場堆放不規(guī)范；支撐搭設(shè)未按設(shè)計要求搭設(shè)。防控措施：（1）合理設(shè)計拆分方案，嚴(yán)格按規(guī)范要求進(jìn)行構(gòu)件拆分；（2）拆分過程需要進(jìn)行生產(chǎn)、脫模、吊裝、施工臨時支撐等工程的計算復(fù)核，并根據(jù)復(fù)核進(jìn)行吊點(diǎn)、支撐設(shè)計；（3）構(gòu)件強(qiáng)度達(dá)到15MPa方可進(jìn)行廠內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)，達(dá)到構(gòu)件強(qiáng)度的75%方可出廠，達(dá)到構(gòu)件強(qiáng)度的100%方可進(jìn)行吊裝；（4）吊裝時掛鉤吊掛位置必須符合設(shè)計要求；（5）運(yùn)輸、堆放不得超過6層，且不得超過6層，且不得超過2米；（6）支撐搭設(shè)位置在樓板上進(jìn)行放樣，搭設(shè)時必須嚴(yán)格按設(shè)計要求進(jìn)行，龍骨設(shè)置方向必須與桁架鋼筋垂直。

3.8 吊點(diǎn)設(shè)置不合理問題防治措施

原因分析：拆分設(shè)計時吊點(diǎn)設(shè)計位置不合理。處理措施：（1）對在出廠、運(yùn)輸或吊裝過程中，因吊點(diǎn)設(shè)置不合理出現(xiàn)開裂的構(gòu)件退場；（2）對因預(yù)留缺口引起構(gòu)件截面削弱的構(gòu)件，在出廠、運(yùn)輸和吊裝過程增加型鋼進(jìn)行臨時加固；（3）加強(qiáng)拆分設(shè)計期間預(yù)制構(gòu)件吊點(diǎn)設(shè)置位置的設(shè)計復(fù)核。

綜上所述，裝配式建筑和BIM技術(shù)應(yīng)用越來越受到推廣，在實(shí)際項(xiàng)目中應(yīng)用是越來越多，技術(shù)應(yīng)用也越來越規(guī)范和完善。 而對于裝配式建筑的關(guān)鍵技術(shù)與質(zhì)量通病應(yīng)該進(jìn)行防控，做到安裝前檢查，關(guān)鍵技術(shù)施工過程把控，安裝后檢測合格。