BIM技术在预制装配式建筑施工中的应用研究_马跃强
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施工技术
·上海建设科技 ２０１６ 年 第 ４ 期·
ＢＩＭ 技术在预制装配式建筑施工中的应用研究
马跃强 施宝贵 武玉琼
上海建工二建集团有限公司
摘 要 以上海市大型居住社区周康航拓展基地 Ｃ－０４－０１ 地块为例，为了提高装配式建筑的施 工效率，采用 ＢＩＭ 技术模拟装配式建筑施工全过程 。阐述了如何将 ＢＩＭ 技术应用于装配式建筑 施工中，为工业化施工提供模拟和分析，使其达到优化项目、节约成本和控制质量等目的。 关键词 ＢＩＭ 技术 装配式建筑 深化设计 施工应用
参考文献： ［１］ 何关培，李刚．那个叫 ＢＩＭ 的东西究竟是什么［Ｍ］．北京：中
国建筑工业出版社，２０１２． ［２］ 李新伟，李文，樊则森．北京市装配式公租房实验楼设
计中的 ＢＩＭ 应用研究［Ｊ］．建筑技艺，２０１４（２）：９４－９８． （收稿日期：２０１６－０５－０４）
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图 １ 项目效果示意
图 ２ ＲＥＶＩＴ 软件中根据 ＰＣ 板图纸建立准确的模型
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·上海建设科技 ２０１６ 年 第 ４ 期·
施工技术
图 ３ 转角内墙钢框木模施工方式
１．３ 场布管理 预制装配工程中材料堆放是个比较重wenku.baidu.com的环
节，其牵涉到车辆运输路线规划、塔吊旋转半径范 围、堆放场地加固等问题，同时需要与其他施工环 节相联系，不能顾此失彼。因场地狭小，所以施工现 场 ＰＣ 构件堆放存量需保持在 １￣１．５ 层，需要控制 好构件进场的量。在这样的要求下，通过 ＢＩＭ 技术 建立完整的场地模型，分析施工计划与实际现场施 工信息。挂车长 １３ ｍ 以上需要合理规划进场路线， 预制构件运至施工现场后，直接连同运输架一起堆 放在塔吊有效范围的施工空地上；塔吊采用 ＳＴ６０／１５，回转半径 ４０￣５５ ｍ，在模型中确定合理的 布置堆放场地及其他施工用料场地（见图 ４），保证 各施工环节用料能顺利进行。
预制楼梯吊装
阳台板安装示意（预留钢筋与板筋搭接） 图 １０ 利用 ＢＩＭ 技术制作动画，展示预制楼梯的吊装过程
和预制阳台板的安装
２ 结语 借助 ＢＩＭ 技术，工程有效地提高了施工效率，
减少了施工工期，避免了部分复杂节点由于没有模 型而产生的错误和返工，提升了装配式建筑施工质 量。通过 ＢＩＭ 技术的五大特性，实现了对现场施工 的信息化管理，对预制装配结构施工起到了很好的 促进作用，使得施工过程更为精细化。利用 ＢＩＭ 技 术能有效提高装配式建筑的生产效率和工程质量， 将生产过程各阶段参与人员和信息联系起来，真正 实现以信息化促进产业化［２］。
ＢＩＭ 技术是以建筑、结构、施工、水暖电等全生 命周期的各项相关信息数据为基础，建立起的建筑 模型，可以仿真模拟建筑物，具有可视化、协调性、 模拟性、优化性和可出图性五大特点［１］。随着装配式 建筑产业化程度的增加，项目前期的设计需要各专 业人员相互协调，管理也需要更加精细化、严格化。 ＢＩＭ 技术在预制结构施工中的应用使得项目实施 过程变得直观，各部门之间能够协调统一，既提高 工程效率，避免重复劳动，又降低成本风险。
预制装配结构对节点连接要求较高，即使 ＰＣ 板连接发生细小的位移，也很有可能造成其他 ＰＣ 板无法定位施工。针对 ＰＣ 板之间的连接件和复杂 节点，利用 ＢＩＭ 技术的可视化优点，放大展示施工 节点（见图 ６、图 ７），用做施工前交底，以保证施工 的准确性。
图 ４ ＰＣ 板进场堆放
１．４ 碰撞检测 传统 ２Ｄ 平面图存在不直观的缺点，即使经验
上海市大型居住社区周康航拓展基地 Ｃ－０４－０１ 地块位于上海市浦东新区，东临周阳路、南邻 ４ 号 河、西邻周达路、北至瑞安路。项目为保障性住房中 的动迁安置房，占地面积 ２４ ５０１ ｍ２，由 ６ 栋高层住 宅楼、１ 栋社区服务用房及 １ 个独立地下汽车库组 成（见图 １）。
本工程±０．００ 以上为装配式外墙 ＰＣ （预制混 凝土）板体系，预制构件分 ４ 个部分：叠合式预制外 墙板、预制楼梯、预制阳台板、空调板；楼内预制剪 力墙。高层外墙采用预制保温叠合外挂墙板（５５ ｍｍ 厚钢筋混凝土 ＋４０ ｍｍ 厚发泡水泥板 ＋２５０ ｍｍ 厚 保温板）＋１８０ ｍｍ 厚钢筋混凝土墙体。内部填充墙 采 用 ２００ ｍｍ 厚 封 底 双 排 孔 混 凝 土 空 心 砌 块 或 １００ ｍｍ 厚实心混凝土砌块墙。 １．２ 深化设计
应用 ＢＩＭ 技术提高预制装配工程施工品质、推 进预制装配工程发展是目前应用的研究重点。本文 以周康航拓展基地 Ｃ－０４－０１ 地块为例，对 ＢＩＭ 技 术在预制装配工程中的价值，提高施工品质，实现 信息化管理进行了探索和研究，为今后其他装配式 建筑工程中 ＢＩＭ 技术的应用提供了经验。 １ 预制装配式结构施工应用 ＢＩＭ 技术 １．１ 工程概况
装配式建筑对前期设计的要求很高，需要通过 深化设计来确定节点、预留孔等细节问题，允许出 错的概率很低。
以 ３ 号楼为例，标准层预制构件共 ８８ 块（其中 外墙板 ４８ 块 、剪力墙 ２４ 块、空 调板 １２ 块、楼 梯 ４ 块），斜撑 １４４ 个。每块外墙构件共有链接 １２ 个。
利用 ＲＥＶＩＴ 软件建立模型后（见图 ２），针对预 制装配式结构安装最可能遇到的问题，在各个预制 构件之间模拟安装，检验各板之间的连接，发现内 墙板预留处与构造柱竖向钢筋存在多处碰撞（见图 ３）。修改后解决类似问题 ５ 处，调整构件图纸 ３ 张，空调预制板解决问题 １ 处，调整图纸 １ 张，达到 了优化施工方案、减少后期图纸更改造成的返工的 目的，确保了施工的有效进行。
（１）事前计划：在预制构件进场前，利用 ＢＩＭ
施工技术
·上海建设科技 ２０１６ 年 第 ４ 期·
影响的纰漏，避免由于施工方案不详细导致各环节 配合上的矛盾及影响到施工工期的问题，最终达到 优化施工方案的目的，以求更加科学、严谨，更加符 合实际施工要求。
图 ７ ＰＣ 板间连接
首层 １ 块 ＰＣ 板吊装完毕 首层 ＰＣ 板吊装完成
项目施工前借助 ＮＡＶＩＳＷＯＲＫＳ２０１５ 软件，将 结构模型、场地模型以及项目施工计划相结合，生 成具有时间属性的施工模拟动画（４Ｄ 模拟），让施 工人员提前掌握施工细节（见图 ９），更加直观地了 解施工工序。通过这种预先施工模拟的方式，对标 准层各预制构件（见图 １０）、各施工环节按时间计划 进行模拟，来查找施工方案中可能对实际施工产生
首层钢筋模板施工
首层脚手架搭设
２ 层板筋施工
２ 层楼板混凝土浇筑 ２ 层 ＰＣ 板吊装施工 图 ９ 施工过程的仿真模拟
图 ８ 外墙 ＰＣ 样板
技术，对场地及施工现状进行分析，可以对构件采 购量进行上限控制。这点对于场地狭小、工期紧的 项目尤为重要。根据现场实际状况，快速测算不同 阶段预制构件的需求量，做好事前备料工作，防止 构件进场过多和二次搬运问题，同样也可以对其他 材料实现进场管控。
图 ５ 在 ＮＡＶＩＳＷＯＲＫＳ 软件中检测 ＰＣ 板之间的碰撞或 钢筋之间的碰撞
预埋管线与板筋之间的碰撞，可通过模拟，提 前布置走向，以减少管线材料损耗。
ＰＣ 板安装过程中需要斜撑来固定及调整角 度，斜撑及预埋件常常导致其与脚手架、模板、甚至 楼板钢筋之间存在位置上的碰撞，所以预先检测其 位置对实际施工有着很大的帮助。通过建立模型对 设计图纸及方案进行检测，可以达到方案优化目 的，减少因方案问题出现的返工损失。 １．５ 节点技术交底
（２）事中控制：施工过程中如果发生进度修正， 可以利用 ＢＩＭ 技术查看现场施工情况，与事前计划 比较后，及时调整构建材料进场计划，并且做到对 每个施工区域构件材料需求量的精确控制。
（３）事后分析：根据施工计划节点或时间段，可 以对预制构件、建材等进行盘点，分析材料实际用 量与计划用量的差异。一方面为后续材料采购做控 制依据，另一方面可以及时发现材料浪费点，通过 管理措施进行改进。 １．７ 施工仿真模拟
丰富的技术人员也很难凭借想象力判断构件间的 碰撞。利用预制构件模型与现浇结构模型的碰撞检 测（见图 ５），查找构件定位对现浇结构施工的影响， 从而调整模板固定方式及减少模板损耗。如遇不可 调整情况时，可以对预制构件进行深化修改，最终 达到顺利施工的目的。
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图 ６ ＰＣ 板与底板的连接
施工人员多数未接触过 ＢＩＭ 技术，施工场地上 设置 ＢＩＭ 样板引路（见图 ８），用来展示新工艺新技 术，直观的展板，供施工人员学习。 １．６ 材料管理
·上海建设科技 ２０１６ 年 第 ４ 期·
ＢＩＭ 技术在预制装配式建筑施工中的应用研究
马跃强 施宝贵 武玉琼
上海建工二建集团有限公司
摘 要 以上海市大型居住社区周康航拓展基地 Ｃ－０４－０１ 地块为例，为了提高装配式建筑的施 工效率，采用 ＢＩＭ 技术模拟装配式建筑施工全过程 。阐述了如何将 ＢＩＭ 技术应用于装配式建筑 施工中，为工业化施工提供模拟和分析，使其达到优化项目、节约成本和控制质量等目的。 关键词 ＢＩＭ 技术 装配式建筑 深化设计 施工应用
参考文献： ［１］ 何关培，李刚．那个叫 ＢＩＭ 的东西究竟是什么［Ｍ］．北京：中
国建筑工业出版社，２０１２． ［２］ 李新伟，李文，樊则森．北京市装配式公租房实验楼设
计中的 ＢＩＭ 应用研究［Ｊ］．建筑技艺，２０１４（２）：９４－９８． （收稿日期：２０１６－０５－０４）
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图 １ 项目效果示意
图 ２ ＲＥＶＩＴ 软件中根据 ＰＣ 板图纸建立准确的模型
－４５－
·上海建设科技 ２０１６ 年 第 ４ 期·
施工技术
图 ３ 转角内墙钢框木模施工方式
１．３ 场布管理 预制装配工程中材料堆放是个比较重wenku.baidu.com的环
节，其牵涉到车辆运输路线规划、塔吊旋转半径范 围、堆放场地加固等问题，同时需要与其他施工环 节相联系，不能顾此失彼。因场地狭小，所以施工现 场 ＰＣ 构件堆放存量需保持在 １￣１．５ 层，需要控制 好构件进场的量。在这样的要求下，通过 ＢＩＭ 技术 建立完整的场地模型，分析施工计划与实际现场施 工信息。挂车长 １３ ｍ 以上需要合理规划进场路线， 预制构件运至施工现场后，直接连同运输架一起堆 放在塔吊有效范围的施工空地上；塔吊采用 ＳＴ６０／１５，回转半径 ４０￣５５ ｍ，在模型中确定合理的 布置堆放场地及其他施工用料场地（见图 ４），保证 各施工环节用料能顺利进行。
预制楼梯吊装
阳台板安装示意（预留钢筋与板筋搭接） 图 １０ 利用 ＢＩＭ 技术制作动画，展示预制楼梯的吊装过程
和预制阳台板的安装
２ 结语 借助 ＢＩＭ 技术，工程有效地提高了施工效率，
减少了施工工期，避免了部分复杂节点由于没有模 型而产生的错误和返工，提升了装配式建筑施工质 量。通过 ＢＩＭ 技术的五大特性，实现了对现场施工 的信息化管理，对预制装配结构施工起到了很好的 促进作用，使得施工过程更为精细化。利用 ＢＩＭ 技 术能有效提高装配式建筑的生产效率和工程质量， 将生产过程各阶段参与人员和信息联系起来，真正 实现以信息化促进产业化［２］。
ＢＩＭ 技术是以建筑、结构、施工、水暖电等全生 命周期的各项相关信息数据为基础，建立起的建筑 模型，可以仿真模拟建筑物，具有可视化、协调性、 模拟性、优化性和可出图性五大特点［１］。随着装配式 建筑产业化程度的增加，项目前期的设计需要各专 业人员相互协调，管理也需要更加精细化、严格化。 ＢＩＭ 技术在预制结构施工中的应用使得项目实施 过程变得直观，各部门之间能够协调统一，既提高 工程效率，避免重复劳动，又降低成本风险。
预制装配结构对节点连接要求较高，即使 ＰＣ 板连接发生细小的位移，也很有可能造成其他 ＰＣ 板无法定位施工。针对 ＰＣ 板之间的连接件和复杂 节点，利用 ＢＩＭ 技术的可视化优点，放大展示施工 节点（见图 ６、图 ７），用做施工前交底，以保证施工 的准确性。
图 ４ ＰＣ 板进场堆放
１．４ 碰撞检测 传统 ２Ｄ 平面图存在不直观的缺点，即使经验
上海市大型居住社区周康航拓展基地 Ｃ－０４－０１ 地块位于上海市浦东新区，东临周阳路、南邻 ４ 号 河、西邻周达路、北至瑞安路。项目为保障性住房中 的动迁安置房，占地面积 ２４ ５０１ ｍ２，由 ６ 栋高层住 宅楼、１ 栋社区服务用房及 １ 个独立地下汽车库组 成（见图 １）。
本工程±０．００ 以上为装配式外墙 ＰＣ （预制混 凝土）板体系，预制构件分 ４ 个部分：叠合式预制外 墙板、预制楼梯、预制阳台板、空调板；楼内预制剪 力墙。高层外墙采用预制保温叠合外挂墙板（５５ ｍｍ 厚钢筋混凝土 ＋４０ ｍｍ 厚发泡水泥板 ＋２５０ ｍｍ 厚 保温板）＋１８０ ｍｍ 厚钢筋混凝土墙体。内部填充墙 采 用 ２００ ｍｍ 厚 封 底 双 排 孔 混 凝 土 空 心 砌 块 或 １００ ｍｍ 厚实心混凝土砌块墙。 １．２ 深化设计
应用 ＢＩＭ 技术提高预制装配工程施工品质、推 进预制装配工程发展是目前应用的研究重点。本文 以周康航拓展基地 Ｃ－０４－０１ 地块为例，对 ＢＩＭ 技 术在预制装配工程中的价值，提高施工品质，实现 信息化管理进行了探索和研究，为今后其他装配式 建筑工程中 ＢＩＭ 技术的应用提供了经验。 １ 预制装配式结构施工应用 ＢＩＭ 技术 １．１ 工程概况
装配式建筑对前期设计的要求很高，需要通过 深化设计来确定节点、预留孔等细节问题，允许出 错的概率很低。
以 ３ 号楼为例，标准层预制构件共 ８８ 块（其中 外墙板 ４８ 块 、剪力墙 ２４ 块、空 调板 １２ 块、楼 梯 ４ 块），斜撑 １４４ 个。每块外墙构件共有链接 １２ 个。
利用 ＲＥＶＩＴ 软件建立模型后（见图 ２），针对预 制装配式结构安装最可能遇到的问题，在各个预制 构件之间模拟安装，检验各板之间的连接，发现内 墙板预留处与构造柱竖向钢筋存在多处碰撞（见图 ３）。修改后解决类似问题 ５ 处，调整构件图纸 ３ 张，空调预制板解决问题 １ 处，调整图纸 １ 张，达到 了优化施工方案、减少后期图纸更改造成的返工的 目的，确保了施工的有效进行。
（１）事前计划：在预制构件进场前，利用 ＢＩＭ
施工技术
·上海建设科技 ２０１６ 年 第 ４ 期·
影响的纰漏，避免由于施工方案不详细导致各环节 配合上的矛盾及影响到施工工期的问题，最终达到 优化施工方案的目的，以求更加科学、严谨，更加符 合实际施工要求。
图 ７ ＰＣ 板间连接
首层 １ 块 ＰＣ 板吊装完毕 首层 ＰＣ 板吊装完成
项目施工前借助 ＮＡＶＩＳＷＯＲＫＳ２０１５ 软件，将 结构模型、场地模型以及项目施工计划相结合，生 成具有时间属性的施工模拟动画（４Ｄ 模拟），让施 工人员提前掌握施工细节（见图 ９），更加直观地了 解施工工序。通过这种预先施工模拟的方式，对标 准层各预制构件（见图 １０）、各施工环节按时间计划 进行模拟，来查找施工方案中可能对实际施工产生
首层钢筋模板施工
首层脚手架搭设
２ 层板筋施工
２ 层楼板混凝土浇筑 ２ 层 ＰＣ 板吊装施工 图 ９ 施工过程的仿真模拟
图 ８ 外墙 ＰＣ 样板
技术，对场地及施工现状进行分析，可以对构件采 购量进行上限控制。这点对于场地狭小、工期紧的 项目尤为重要。根据现场实际状况，快速测算不同 阶段预制构件的需求量，做好事前备料工作，防止 构件进场过多和二次搬运问题，同样也可以对其他 材料实现进场管控。
图 ５ 在 ＮＡＶＩＳＷＯＲＫＳ 软件中检测 ＰＣ 板之间的碰撞或 钢筋之间的碰撞
预埋管线与板筋之间的碰撞，可通过模拟，提 前布置走向，以减少管线材料损耗。
ＰＣ 板安装过程中需要斜撑来固定及调整角 度，斜撑及预埋件常常导致其与脚手架、模板、甚至 楼板钢筋之间存在位置上的碰撞，所以预先检测其 位置对实际施工有着很大的帮助。通过建立模型对 设计图纸及方案进行检测，可以达到方案优化目 的，减少因方案问题出现的返工损失。 １．５ 节点技术交底
（２）事中控制：施工过程中如果发生进度修正， 可以利用 ＢＩＭ 技术查看现场施工情况，与事前计划 比较后，及时调整构建材料进场计划，并且做到对 每个施工区域构件材料需求量的精确控制。
（３）事后分析：根据施工计划节点或时间段，可 以对预制构件、建材等进行盘点，分析材料实际用 量与计划用量的差异。一方面为后续材料采购做控 制依据，另一方面可以及时发现材料浪费点，通过 管理措施进行改进。 １．７ 施工仿真模拟
丰富的技术人员也很难凭借想象力判断构件间的 碰撞。利用预制构件模型与现浇结构模型的碰撞检 测（见图 ５），查找构件定位对现浇结构施工的影响， 从而调整模板固定方式及减少模板损耗。如遇不可 调整情况时，可以对预制构件进行深化修改，最终 达到顺利施工的目的。
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图 ６ ＰＣ 板与底板的连接
施工人员多数未接触过 ＢＩＭ 技术，施工场地上 设置 ＢＩＭ 样板引路（见图 ８），用来展示新工艺新技 术，直观的展板，供施工人员学习。 １．６ 材料管理