一文带你探索BIM技术在混凝土装配式建筑中的应用！

在建筑行业发展过程中，随着装配式建筑在行业中的广泛应用，装配式建筑占据着越来越重要的地位，而在装配式建筑中应用BIM技术可以更加有效的提高建筑施工工程的效率及质量，为我国建筑行业的稳定发展提供保障。本文主要介绍了深圳技术大学建设项目（一期）中BIM技术在混凝土装配式建筑设计阶段、生产阶段、施工阶段的具体应用，希望有助于BIM技术在混凝土装配式建筑中的推广及应用。

什么是装配式建筑？

你一定听说过很流行的乐高吧？一堆小小的积木能够组成不同的物体。那你有没有想过，房子也能像积木一样叠起来？现在很多地方都已经有这样的建筑了，而这种建筑叫做装配式建筑。

在装配式建筑中，如何更有效的提高施工效率及质量已变成我们日益关注的话题，而BIM技术的出现似乎已经给我们指明了答案。BIM技术的应用使得装配式建筑从设计到生产再到施工更加一体化，也使得项目团队协同管理能力得到提升，不论是设计阶段的纠错查漏，还是厂家生产阶段的效率提升，亦或是施工装配阶段的方案落实，BIM像是一条线，紧紧将各阶段串联集成。应用BIM技术已经成为一种发展的必然趋势，在目前装配式建筑的设计和生产上有较为重要的作用。

项目概况

深圳技术大学建设项目（一期）现已完工交付使用的楼栋中，17A/17B栋宿舍楼作为本项目装配率最高的两栋建筑具有典型代表性，17A/17B栋地上层数共18层，总高70.2m，两栋建筑面积约13.2万 ㎡ 。两栋宿舍楼采用现浇框支抗震剪力墙结构+预制外墙板的装配式结构体系，装配式模板采用铝合金模板，结合工业化装配式的施工工艺，整体形成一套系统的装配体系。

17A/17B栋宿舍楼装配式构件分为预制构造外墙、预制楼梯、预制叠合楼板。预制构造外墙类型共9种，预制楼梯共5种，预制叠合楼板共5种。通过对装配式建筑的深化，预制率达到15.78%，装配率更是达到54.94%。

17A/17B栋原砌筑墙体部分优化为预制构造外墙，以标准层为例，两栋宿舍楼经过优化方案后预制构造外墙分别为10块、15块。此优化使得构件采用机械化生产，减少了现场施工强度，产品质量更易得到有效控制。预制叠合楼板是将预制板与现浇混凝土相结合的新型结构形式。在施工过程中，采用叠合板上层混凝土浇筑的方式进行叠合板间的连接，通过BIM技术创建三维模型模拟叠合板与现浇板间的连接节点钢筋的排列分布，能有效避免遗漏降板区域甩出直筋。楼梯预制过程中是将楼梯分成休息平台、楼梯梁、楼梯段三个部分，在工厂按照设计图纸加工制作并养护至一定强度后运输至现场进行吊装组拼，预制休息平台底部支撑立杆采用三角支撑架固定，预制休息平台搁置在剪力墙或框架柱上，预制楼梯段搁置在预制休息平台上并采用铰接连接。

BIM技术在设计阶段的应用

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预制构件及节点深化设计：

本项目的装配式结构设计是基于可靠的预制构件受力钢筋连接技术，通过连接节点合理的构造措施，将预制构件与后浇混凝土连接成一个整体，保证其具有与现浇混凝土结构等同的延性、承载力和耐久性能。其整体性主要体现在预制构件与后浇混凝土之间的连接节点上，包括接缝混凝土粗糙面及键槽的处理、钢筋连接锚固技术、设置联系钢筋等。

在设计阶段通过BIM深化建模完成各专业模型，通过BIM的三维可视化，在施工前期各参与单位有更加直观的视觉体验，辅助设计人员从相应的模型中发现不足之处进行更好的方案调整，减少施工过程中不必要的返工。在本项目中通过BIM技术辅助项目针对装配式部分做出需求方案调整，决定17A/B栋采用全剪外墙，部分砌筑墙体优化为预制构造外墙，其余均采用现浇。较好实现了平面的标准化，为减少预制构件的种类、提高模具的周转率提供了可能，节约了建造成本。经过两个月超过8次深化设计的反复修改，最终形成本工程完整的装配式深化设计图纸及计算书，后期才能顺利完成预制构件的生产与装配施工。

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构件分布及数量统计：

在构件深化中结合BIM模型，不同的预制构配件通过BIM模型进行预拆分，进行预制构件特殊颜色标识，能够初步确定构件外形尺寸、细化装配节点，并对每个构件编号命名，通过相应算量软件统计各类构件数量，并直观查看各类构件分布情况，为工厂生产、运输、吊装等工序提供支持。设计阶段与施工单位、预制生产单位、材料厂家等共同配合塔吊、施工电梯、卸料平台及各种临时支撑的预留预埋件作为深化设计内容出图，将常规项目后期由施工单位自行解决的问题提前至构件深化设计及构件生产阶段解决,精简现场施工工作量及难度。

BIM技术在生产阶段的应用

BIM技术在装配式建筑预制构件生产阶段的应用不仅仅是建立构件生产三维信息模型，更重要的是基于三维信息模型的生产过程协同管理。以三维信息模型为载体，实现信息的快速收集，充分发挥BIM技术可视化、协同性、信息完备性等优势，有效解决构件生产阶段参与方多、信息量大、信息复杂等问题，在构件生产过程进行高效决策管理。

预制构件生产工艺流程通常包括模具清洁、模具成品组装、涂脱模剂、安装预埋件、钢筋绑扎、混凝土浇筑振捣、拉毛、构件养护、拆模、检验修补及堆放。应用BIM技术能够实现生产过程各参与方的有效协同工作，并在设计、施工等阶段达到更好的综合效益。

BIM技术在施工阶段的应用

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检测预制构件安装的碰撞情况

当构件在工厂加工完成后，运输到施工现场进行吊装。在传统建筑管理模式中，装配式建筑预制构件在安装过程中会遇到很多问题，应用BIM技术能在施工阶段前将施工全过程模拟出来，逐一演示施工中可能出现的各类问题，对复杂和关键施工节点进行施工可行性论证，提前制定切实可行的施工方案，在保证安全、质量的前提下优化方案，最大限度地降低施工中出现事故的概率，同时也很好地控制了资源的消耗情况。例如，应用BIM技术借助软件对预制构件模型与机电管线模型进行整合，来检测预制构件、机电管线之间的碰撞问题，对出现的碰撞问题、预制构件洞口根据现场实际情况采取有效的改正和优化措施，同时能进一步验证综合管线排布的合理性和实际性，为机电管线的顺利施工奠定了基础。

02

模拟吊装与施工交底

本项目工程规模相对较大，不仅涉及结构、水暖、电气等多个专业，还包含了不同的施工工序和技术手段，若未提前做好协调统筹工作，在施工过程中难免会发生各种问题，这不仅影响了工程质量，严重时还会出现返工等问题，降低了施工效率，更是增加了企业的成本支出。而BIM技术的应用能有效的在施工前及时发现问题并提前解决，在预制构件运至现场进行安装前，通过模拟各环节的施工情况，利用三维模型和动画视频进行施工交底，帮助施工人员理解设计。在模拟吊装过程中，将施工过程直观的表现出来，可以帮助施工人员了解构配件的不同放置位置采用不同的吊点、吊具，减少人为因素造成的失误，提高实际操作效率。比如，在安装墙板时首先确认构件起吊编号，测量定位放线，用水准仪复核楼板结构面标高，在预制构件上安装专业吊具，采用常规塔吊吊装，起吊至距地面约50cm处静停，待吊绳、吊具安装确认连接无误后方可继续起吊，构件距离地面约30cm时安装人员根据定位线轻推构件进行定位，缓慢下落就位后安装七字码和斜支撑，校正墙体定位和垂直度，拧紧固定临时装置后摘钩，继续按照顺序安装其他墙板。通过三维模型和模拟动画对施工人员进行交底，使得工作人员在施工流程方面有更好的了解，从而保证了吊装质量，也保证了工程的工程管理与工作质量。

通过模拟装配式构件的吊装，对单个构件的吊装耗时分析得出标准层耗时分析；进而从单层构件耗时推导出装配式标准层的7天工期分解；最后可划分流水段并对构件进行编号，预制构件进场根据编号顺序进行吊装。

通过以上论述，我们对本项目设计深化、工厂生产、施工阶段等方面BIM技术的应用情况进行了详细的探讨。在装配式建筑项目的施工过程中应用BIM 技术已经成为了一种发展的必然趋势，BIM技术能够将装配式建筑的整体和局部模型直观呈现出来，清晰展现出装配式建筑的各个节点，施工单位能够有效处理好PC构件的协调问题，减少了安全隐患，同时大大提升了施工的整体效率，促进建筑工程项目的施工质量能够符合国家相关标准和要求。将该技术与装配式建筑有效的结合，从而实现我国建筑行业的节能损耗、可持续发展的目标，推动我国装配式建筑的良性发展。

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