摘要：装配式建筑是通过标准化设计，在工厂进行预制构件的加工生产，在工地装配而成的建筑。发展装配式建筑是建造方式的重大变革，但由于预制构件的深化设计不足及在设计、生产、施工各环节的信息链断裂制约了装配式建筑的进一步发展和应用。本文针对装配式建筑的特点，采用BIM技术，提出了一种装配式建筑预制构件的深化设计方法，实现了BIM软件对装配式建筑的设计优化，在此基础上，本文以裕璟幸福家园EPC工程总承包为例，开发了一体化协同应用平台，平台以模型为载体，通过协同优化，各环节信息前置集成，保证了各环节信息的连续性，促进了生产阶段的标准化生产，施工阶段的装配式施工，实现了装配式建筑设计生产施工一体化的应用目标。
关键词：装配式建筑；BIM；一体化应用平台
引言
一直以来，我国建筑行业采用传统的设计建造方式。随着建筑行业劳动力成本的增加、各个环节利润率的下降，以及施工现场的环境污染等一系列问题，必将推动建造技术进行革命[1]。装配式建筑与现场施工建成的传统建筑相比，由于预制混凝土构件转移到工厂进行加工生产，在施工现场进行装配实施，这种方式能提高项目的工作效率，节约劳动力成本，缩短建设周期[2]。鉴于装配式建筑的优点，政府正积极推广装配式建筑，建筑企业也大力投入装配式建筑的研究与应用，但在这一过程中，也暴露出了传统的二维设计深化难以满足装配式建筑的设计深度，预制构件的钢筋，预留预埋等信息难以做到全面的表达，在设计、工厂生产、现场装配各环节造成的信息断层造成大量的重复劳动工作，以上问题制约着装配式建筑的进一步发展和应用[3]。
研究表明，采用BIM技术，通过BIM模型对信息的集成，可以有效解决设计的设计深度不足问题，通过对模型信息的传递可以保证各环节信息的连续性[4]。本文通过对BIM技术的研究[5]，以裕璟幸福家园项目为例，在优化深化设计方法的基础上，开发了一体化协同应用平台，实现了装配式建筑设计生产施工一体化的应用目标。
1 基于BIM技术的深化设计
利用BIM技术，装配式建筑设计中的各专业设计人员能够高效地传递各自专业的设计信息，对设计进行协同修改。本文提出了基于BIM技术的预制构件深化设计方法，包括预制构件的拆分设计、预制构件的标准化节点设计、预制构件的结构设计及出图都将BIM模型作为统一数据源。
1.1构件拆分设计
预制构件的拆分设计是根据工程结构特点、建筑结构图及甲方要求，同时结合工厂生产、运输和现场装配条件要求，进行构件拆分设计。传统的预制构件拆分设计存在以下几个难点。
1）传统设计方法难以反映工程的整体结构特点，进行构件拆分很难做到拆分的预制构件与整体建筑风格的协调统一。
2）在设计阶段不断追求构件的标准化，造成工厂生产、过程运输、现场装配工过程中涉及到预制构件的几何尺寸信息，体积重量等需求信息在构件拆分过程中容易被忽视，导致各项工作的重复返工。
采用BIM技术进行构件拆分，如图，可以很好的解决以上难点，通过建立各专业的模型并进行整合，在模型的基础上进行拆分设计能够很好的保证拆分后模型的整体协调性；构件模型自动统计出的几何尺寸等信息，能够及时提供给工厂和现场进行协调反馈，保证了整体工作的高效性；
图1 预制构件拆分设计
1.2标准化节点设计
装配式建筑的连接节点是关系到后期建筑质量好坏的关键技术。设计师可以利用BIM技术的参数化设置，对预制构件的各个节点进行标准化设计，利用BIM技术的可视化效果，在进行节点设计的过程中分析预制构件拼装的契合度和节点的合理性，同时，结合工厂的标准化生产，现场的装配化施工，优化节点设计的可操作性，减少因设计问题造成的资源浪费。如图2。
图2 标准化节点设计
1.3 构件的结构设计及三维出图
通过参数化配筋，预制构件内部的钢筋间距，长度，保护层厚度能够得到更加直观、精确化的体现，避免了在过程传递中，因各方主观理解的错误而否定设计成果的问题出现。在设计过程中，设计师可以通过碰撞检查功能对构件内部钢筋之间冲突，灌浆套筒位置偏差进行检查纠正，在BIM软件的明细表统计中，构件的材料能够根据模型进行工程量的自动统计并生成清单。此外，BIM软件在满足二维图纸的前提下，将固定视角的三维模型融合形成三维出图，三维图纸、材料清单能够随着模型的改变自动修改。
图3 预制构件结构设计
2 设计生产施工一体化应用
2.1工程应用背景
裕璟幸福家园项目位于深圳市坪山新区，工程共3栋塔楼（1#、2#、3#），建筑高度分别为92.8m（1#楼、2#楼）、95.9m（3#楼），地上33层，地下室2层，层高2.8m。本工程预制率达50%，装配率达70%。地下室和塔楼5层以下及屋顶层采用混凝土现浇形式，中间标准层通过预制混凝土构件与现浇混凝土的拼接结合，项目预制的部位为预制剪力墙、预制叠合梁、预制叠合板、预制楼梯、预制阳台，结构预制部位的纵向受力采用全灌浆套筒与钢筋的连接形式。
2.2一体化应用平台
本文在基于BIM技术的预制构件深化设计基础上，以裕璟幸福家园项目为例，通过一体化平台的研发，如图4所示，以BIM模型为载体，在设计阶段进行信息前置集成，解决了后续生产、施工中存在的技术问题，各方参与主体根据自身权限登录平台，根据本环节工作进行需求提资，形成信息的协同优化，一体化协同应用平台的实施，完成了项目在各产业链主体之间的信息协同管理。
图4 一体化协同应用平台
2.3设计协同优化
一体化应用平台基于“BIM+互联网”的应用理念，如图5所示，通过对轻量化三维模型及信息的浏览，用户可在在信息不完善的地方，以批注的形式进行需求信息的提资，设计师根据需求信息提资列表对模型及信息进行完善并更新轻量化模型。平台对模型的轻量化应用，从根本上，摆脱了BIM技术受电脑配置影响的困境，除专业技术人员外，各产业链主体，各层次管理人员都能通过互联网登录平台进行操作，达到了装配式建筑从设计到生产到施工的“大协同”工作。
2.4工厂标准化生产
装配式建筑将更多的现场作业转移至工厂进行预制生产，预制构件的生产成为装配式建筑的重要环节，通过预制构件的几何外观尺寸，工厂可进行预制构件的模具设计，提高构件制造精度。平台还可根据BIM模型统计的工程量进行物料清单的生产，指导工厂进行精准下料。
2.5现场装配化施工
在现场施工装配阶段，通过一体化协同平台进行施工场地三维平面布置，构件吊装路线优化，施工工况分析，构件吊装方案分析，施工工期管理，管线碰撞分析，施工设备模拟，孔洞预留预埋复核等工作。合理有效的安排了人、材、机等资源的利用，保障了各工序在施工现场实施的高效性。
2.6信息化管理
由于预制构件的信息涉及到构件加工厂、构件运输、构件吊装现场等不同场景和不同环节，各场景和环节的责任主体不同，需要预制构件在各个环节的信息记录和信息对接，确保预制构件在信息对接过程中的完整性、准确性和及时性。通过给每个预制构件一个独立的“身份”标签，管理人员使用手机扫描二维码实现了信息资源及时追溯，实现预制构件生产、安装、维护全过程的信息可查、可追溯。
图5 构件二维码信息追溯管理
3结语
装配式建筑以其施工污染少、施工速度快、资源利用率高的特点，促成其成为未来建筑业发展的方向，基于BIM技术装配式建筑的深化设计方法研究及一体化应用平台的创新研究，让装配式建筑从设计到生产到施工的产业链条衔接更加紧密，对推动装配式建筑的发展起到了积极的作用。
参考文献：
[1]汪汀.大力发展装配式建筑 促进建筑业转型升级[N].中国建设报，2016-11-21（001）.
[2]李滨.我国预制装配式建筑的现状与发展[J].中国科技信息，2014，（07）：114-115.[2017-08-17].
[3]马少雄，李昌宁，陈存礼，赵钦，张学钢.BIM技术在某工程施工管理中的应用[J].施工技术，2016，45（11）：126-129.[2017-08-17].
[4]白庶，张艳坤，韩凤，张德海，李微.BIM技术在装配式建筑中的应用价值分析[J].建筑经济，2015，36（11）：106-109.[2017-08-17].DOI：10.14181/j.cnki.1002-851x.201511106
[5]田东，李新伟，马涛.基于BIM的装配式混凝土建筑构件系统设计分析与研究[J].建筑结构，2016，46（17）：58-62.[2017-08-17].
作者简介：
刘瑛，男，1972年出生，项目经理。
论文作者:刘瑛
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/22
标签：预制构件论文; 建筑论文; 构件论文; 信息论文; 模型论文; 技术论文; 平台论文; 《基层建设》2019年第12期论文;