福州電視中心二期裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑信息模型應(yīng)用技術(shù)

池啟貴

【摘要】本文以福州電視中心二期工程建設(shè)為例，針對裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)缺點(diǎn)和信息模型應(yīng)用技術(shù)相關(guān)內(nèi)容展開論述，研究信息模型應(yīng)用技術(shù)在工程方案仿真論證、設(shè)計(jì)與施工的銜接、工程尺度精準(zhǔn)定位、原材料的質(zhì)量驗(yàn)收、項(xiàng)目工作流程梳理、現(xiàn)場施工作業(yè)監(jiān)督中的具體應(yīng)用，以及技術(shù)應(yīng)用期間的一些注意事項(xiàng)，目的在于加快工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度，提高福州電視中心二期工程的施工質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】裝配式混凝土結(jié)構(gòu);信息模型應(yīng)用技術(shù);工程尺度;作業(yè)監(jiān)督

建筑信息模型（BIM）技術(shù)是將工程項(xiàng)目通過虛擬建模的方式，把其設(shè)計(jì)施工過程和結(jié)果完整地展現(xiàn)出來。目前，該技術(shù)在國內(nèi)尚處在起步的初級階段，近年來，由于政策引導(dǎo)、行業(yè)需要、競爭需求等因素，諸多工程施工開始加入 BIM 技術(shù)的研究和應(yīng)用。在福州電視中心二期工程建設(shè)中便利用了該技術(shù)輔助施工，起到了加快工程施工進(jìn)度的作用。

1.福州電視中心二期工程概述

本工程位于福州市遠(yuǎn)洋路。項(xiàng)目為單體建筑，總建筑面積45674.71m2，總計(jì)容面積31284.12m2，地上21層和2層地下室，建筑高度99.55m。本項(xiàng)目于2019年3月取得建設(shè)用地規(guī)劃許可證。其中上部建筑全部采用預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，預(yù)制裝配式建筑計(jì)容面積為 31284.12m2，滿足相關(guān)規(guī)定。本項(xiàng)目計(jì)容面積31284.12m2，計(jì)劃上部單體全部采用預(yù)制裝配混凝土結(jié)構(gòu)，裝配式建筑面積為31284.12m2=31284.12×100%，滿足福州市人民政府文件榕政綜〔2017〕1164號的相關(guān)規(guī)定。采用疊合樓板、疊合梁、預(yù)制梯板裝配方案。柱、墻、梁、屋面層樓板及其余混凝土采用現(xiàn)澆方式，經(jīng)計(jì)算，本工程預(yù)制率為20.11%（已計(jì)算各層的線條、壓頂梁、構(gòu)造柱、女兒墻的混凝土量）。采用BIM設(shè)計(jì)，通過BIM三維建模，進(jìn)行構(gòu)件拆分歸并和預(yù)制率計(jì)算，對結(jié)構(gòu)鋼筋碰撞及機(jī)電管線碰撞等三維檢核，力求達(dá)到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、質(zhì)量可靠。建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)備、室內(nèi)裝修一體化設(shè)計(jì)情況：在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，充分考慮設(shè)備管線布置走線，避免管線交叉，同時(shí)考慮室內(nèi)裝修，提前在疊合樓板，預(yù)制墻體中預(yù)留孔洞和接線盒等工作（見圖1）。

2.裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)缺點(diǎn)

結(jié)合以往的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，在工程施工階段應(yīng)用裝配式混凝土結(jié)構(gòu)具備以下應(yīng)用優(yōu)勢：（1）成型質(zhì)量好。預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)是在前期指定工廠中完成預(yù)制，相比于現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)擁有更加充足的時(shí)間來完成制作，其成型質(zhì)量也要更高一些。（2）縮減工程施工工期。預(yù)制混凝土構(gòu)件可以和現(xiàn)場作業(yè)同時(shí)進(jìn)行，并且預(yù)制構(gòu)件也省去了現(xiàn)場澆筑所需要耗費(fèi)的 養(yǎng)護(hù)時(shí)間成本，起到了縮減工程施工工期的作用。（3）資源利用率較高。相比現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，裝配式建筑的預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)在制作過程中，擁有更加完善的應(yīng)用體系，能夠?qū)γ恳粋€(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)做好應(yīng)用管控，這也減少了資源浪費(fèi)，提高了資源利用效率。

裝配式建筑在應(yīng)用期間，也具備以下缺點(diǎn)：（1）總成本較高。裝配式建筑混凝土構(gòu)件需要在對應(yīng)等級的工廠內(nèi)完成制作，而且從工廠運(yùn)輸?shù)阶鳂I(yè)區(qū)域中間的距離較大，運(yùn)輸困難度相對較高，這也增加了運(yùn)輸成本支出，造成總成本的提高。（2）自由度相對較低。裝配式建筑構(gòu)件的尺寸會在設(shè)計(jì)階段確定，如果現(xiàn)場出現(xiàn)施工變更的情況，無法像現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)那樣可以對尺寸進(jìn)行靈活調(diào)整[1]。（3）目前對于裝配式建筑的建設(shè)規(guī)范正處于不斷完善的階段，那么在設(shè)計(jì)、審查、驗(yàn)收階段缺乏可靠的規(guī)范依據(jù)，增加了審查結(jié)果的容錯(cuò)率（見圖2，圖3）。

3.信息模型應(yīng)用技術(shù)相關(guān)內(nèi)容論述

BIM技術(shù)作為對多種科學(xué)技術(shù)進(jìn)行融合的科學(xué)手段，是一種非常有效的工程設(shè)計(jì)方法。而且技術(shù)在應(yīng)用階段，也能夠?qū)?shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)化管理，精簡處理后可以搭建三維立體模型，對于各項(xiàng)應(yīng)用參數(shù)進(jìn)行客觀分析，提高數(shù)據(jù)分析結(jié)果的有效性和可靠性[2]。將BIM技術(shù)引入到裝配式建筑當(dāng)中，能夠?qū)︻A(yù)制構(gòu)件各參數(shù)信息的誤差值進(jìn)行調(diào)整，在多次數(shù)據(jù)驗(yàn)證后再投入到生產(chǎn)當(dāng)中，從而減少一些預(yù)置點(diǎn)失誤問題，減少裝配式建筑成本的支出。另外，BIM技術(shù)在應(yīng)用期間，也會融入一些其他的新技術(shù)類型，如RFID技術(shù)、3D打印技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、信息技術(shù)等，以此來提升建筑設(shè)計(jì)內(nèi)容的合理性，加快工程項(xiàng)目的施工效率[3]（見圖4）。

4.信息模型應(yīng)用技術(shù)在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中的具體應(yīng)用

4.1工程方案仿真論證

在該工程建設(shè)過程中，基礎(chǔ)工作便是進(jìn)行工程方案內(nèi)容的仿真論證，在實(shí)際應(yīng)用中，可以參考的建設(shè)規(guī)范包括了《住宅建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)》、《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》和《福建省預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。而BIM技術(shù)在此環(huán)節(jié)中，會結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙、現(xiàn)場勘查資料，組建三維立體結(jié)構(gòu)，將各參數(shù)信息進(jìn)行標(biāo)注[4]。此時(shí)可以借助規(guī)范內(nèi)容對于工程方案的實(shí)用性進(jìn)行評估，如樓梯參數(shù)、應(yīng)力分布情況等，結(jié)合沖擊模型來對一些應(yīng)用參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，提高參數(shù)內(nèi)容的合規(guī)性，為后續(xù)施工活動(dòng)的順利推進(jìn)奠定基礎(chǔ)（見圖5）。

4.2設(shè)計(jì)與施工的銜接

在前期借助BIM技術(shù)完成了工程方案可行性評估和參數(shù)調(diào)整工作后，需要根據(jù)建設(shè)內(nèi)容做好距離測量工作，對于工程起始點(diǎn)、終止點(diǎn)、功能分區(qū)間距等參數(shù)做好了解，搭配一些數(shù)據(jù)參數(shù)，對于設(shè)計(jì)階段和施工環(huán)節(jié)的銜接處理提供參數(shù)支持[5]。在具體落實(shí)過程中，借助BIM技術(shù)模型評估處理后，能夠?qū)⒌玫降目臻g參數(shù)信息準(zhǔn)確地傳遞給設(shè)計(jì)單位，基于評估數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)方進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的細(xì)化處理，并且也會將調(diào)整參數(shù)反饋到施工方，做好相互之間的信息交互工作，進(jìn)而提高凈距檢查驗(yàn)證結(jié)果的可靠性，提高施工方案內(nèi)容的可行性和合規(guī)性（見圖6，圖7）。

4.3工程尺度精準(zhǔn)定位

之前已經(jīng)提到，本工程位于福州市遠(yuǎn)洋路，那么在工程施工期間，并不能對正常交通的使用帶來困擾。借助BIM技術(shù)對其進(jìn)行應(yīng)用處理時(shí)，可以借助建立模型對于區(qū)域交匯點(diǎn)進(jìn)行分析[6]。福州市該區(qū)域的道路情況復(fù)雜程度相對較高，在設(shè)計(jì)圖紙中不能對線路之間的豎向距離進(jìn)行控制，借助BIM技術(shù)來建立工程模型，借助碰撞試驗(yàn)來完成工程和道路沖突情況，初步擬定線路規(guī)劃，如凈空距離應(yīng)控制在4.5m到5.0m之間，在確保工程順利推進(jìn)的同時(shí)，確保緊鄰交通的正常使用（見圖8）。

4.4原材料的質(zhì)量驗(yàn)收

在預(yù)制混凝土構(gòu)件制作的過程中，會使用到大量的原材料，那么原材料的合規(guī)性也將會直接影響到預(yù)制混凝土構(gòu)件的合規(guī)性。BIM技術(shù)在此環(huán)節(jié)中發(fā)揮的主要作用便是進(jìn)行數(shù)據(jù)信息采集和評估模型的建立[7]。結(jié)合信息技術(shù)對于各類原材料信息進(jìn)行整理，搭建材料參數(shù)應(yīng)用體系，在其中明確各類參數(shù)信息，并且還需要標(biāo)注市場參考價(jià)格，這也是工程施工成本控制時(shí)所需要參考的重要內(nèi)容之一，以此來確保工程順利推進(jìn)，提高最終的技術(shù)應(yīng)用效果。

4.5項(xiàng)目工作流程梳理

本項(xiàng)目計(jì)容面積31284.12m2，計(jì)劃上部單體全部采用預(yù)制裝配混凝土結(jié)構(gòu)，因此需要結(jié)合此類情況來做好工作流程的梳理。借助BIM技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中，都需要遵循“原材料質(zhì)量管理→鋼筋工程制作與安裝→預(yù)制混凝土構(gòu)件制作→預(yù)制件運(yùn)輸/存放→現(xiàn)場拼接施工→工程結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)→質(zhì)量驗(yàn)收”的工作流程，在每一個(gè)控制環(huán)節(jié)，對于管理難點(diǎn)、預(yù)防措施、應(yīng)急措施進(jìn)行提前擬定，出現(xiàn)問題后可以及時(shí)對其進(jìn)行處理，從而提高系統(tǒng)應(yīng)用效果，穩(wěn)定整個(gè)工程項(xiàng)目的施工環(huán)境[8]。

4.6現(xiàn)場施工作業(yè)監(jiān)督

除了上述應(yīng)用要點(diǎn)外，還需要做好現(xiàn)場作業(yè)監(jiān)督的相關(guān)性工作，而BIM技術(shù)在此環(huán)節(jié)中，可以提供可靠的數(shù)據(jù)參數(shù)，并且借助大數(shù)據(jù)技術(shù)對于信息進(jìn)行分類、整理，得到可靠的應(yīng)用信息[9]。而且在此過程中，也會借助模型來完成碰撞檢測，如對于預(yù)制構(gòu)件內(nèi)部預(yù)埋情況進(jìn)行分析，并且對于鋼筋工程和管線工程之間的沖突性進(jìn)行評估，結(jié)合評估結(jié)果來采用調(diào)整相對位置、調(diào)整預(yù)留孔直徑等方法，來降低相互之間的沖突性，從而為工程的順利推進(jìn)奠定基礎(chǔ)（見圖9）。

5.信息模型應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用期間的優(yōu)化建議

5.1做好前期準(zhǔn)備工作

通過做好前期準(zhǔn)備工作，能夠?yàn)锽IM技術(shù)的順利應(yīng)用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，從而發(fā)揮出BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。BIM技術(shù)作為融合多種技術(shù)手段的建筑模型，其應(yīng)用基礎(chǔ)也是對大量數(shù)據(jù)信息的采集。因此在實(shí)際應(yīng)用中，首要任務(wù)也是做好一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息的采集，如水文數(shù)據(jù)、地質(zhì)數(shù)據(jù)、運(yùn)輸數(shù)據(jù)、市場數(shù)據(jù)等，使BIM技術(shù)可以擁有一個(gè)初步的建立體系，不斷補(bǔ)充完善內(nèi)部數(shù)據(jù)，為工程建設(shè)活動(dòng)的推進(jìn)提供可靠的數(shù)據(jù)支持[10]（見圖10，圖11，圖12，圖13）。

5.2加強(qiáng)專業(yè)人才引進(jìn)

通過加強(qiáng)專業(yè)人才引進(jìn)，可以最大限度發(fā)揮出BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，營造出良好的施工環(huán)境。企業(yè)應(yīng)推行內(nèi)部篩選和外部引進(jìn)兩種方式，所選擇的專業(yè)人才需要具備較強(qiáng)的綜合能力、執(zhí)行力、學(xué)習(xí)能力，以適應(yīng)BIM技術(shù)體系的不斷更新，提高技術(shù)體系本身的實(shí)用價(jià)值。另外，企業(yè)需要做好定期培訓(xùn)工作，實(shí)施競爭上崗制度和末位淘汰制，從而提高人員的競爭意識[11]。

5.3其他技術(shù)手段融合

做好其他技術(shù)手段融合工作，能夠不斷優(yōu)化BIM技術(shù)應(yīng)用體系，提高技術(shù)體系的應(yīng)用效果。目前可供選擇的新技術(shù)包括智能技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等，選擇合適的方式融入建設(shè)當(dāng)中，使工程施工環(huán)境得到不斷優(yōu)化，從而加快工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度[12]（見圖14，圖15）。

6.結(jié)束語

綜上所述，做好前期準(zhǔn)備工作，能夠?yàn)锽IM技術(shù)的順利應(yīng)用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，加強(qiáng)專業(yè)人才引進(jìn)，可以最大限度發(fā)揮BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，其他技術(shù)手段融合工作，能夠不斷優(yōu)化BIM技術(shù)應(yīng)用體系。通過將BIM技術(shù)應(yīng)用到裝配式混凝土構(gòu)件生產(chǎn)當(dāng)中，對于提高材料生產(chǎn)質(zhì)量有著積極的意義。

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（作者單位：福建華源陽光工程管理有限公司）

【中圖分類號】TU528

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】1671-3362（2020）10-0049-05