基于BIM技術的預制構件施工技術研究-以中交重投總部基地項目為例

基于BIM技術的預制構件施工技術研究-以中交重投總部基地項目為例

Summary：我國在綠色建筑理念和裝配式建筑設計的發(fā)展卓有成效，這得益于BIM技術的廣泛使用，它為我國該領域的發(fā)展提供了重要的支撐作用。而這當中，CLA墻板與復合樓板系統(tǒng)則是預制混凝土結構系統(tǒng)兩大重要的組成部分。在預制樓板系統(tǒng)預制生產(chǎn)中，創(chuàng)建不同標準的BIM預制庫，根據(jù)不同要求在相應設計方面，從屋面支撐系統(tǒng)、混凝土復合板吊裝、復合板接縫處理、安裝CLA墻板、平縫等，優(yōu)化施工質量。Keys：BIM；裝配式；預制構件一、技術的應用層壓墻板與預制樓梯、施工圖設計和層壓地板、建筑設計以及裝修設計，這些領域都已然形成標準化流程。尤其是疊合墻板、預制樓梯的設計以及疊合樓板，更是以模塊化、通用水平和標準實施進行發(fā)展。鋼筋桁架裝配式組合樓板是裝配式建筑結構樓板體系中最基本的預制構件，起到后澆層模板的作用，在常規(guī)民用裝配式建筑樓板體系中占比較多。減少施工現(xiàn)場支撐模板的工作量是使用預制樓板的特點，這樣以來可以節(jié)省勞動力和周轉材料，具有良好的經(jīng)濟性。裝配車間生產(chǎn)效率高，安裝速度快，可創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟效益。在組裝使用過程中，復合板與墻柱的連接是施工的難點，通常合理分割預制復合板的尺寸，可以有效控制安裝成本。吊裝大板時，盡量拆成小板。只需使用小規(guī)格的塔機即可完成吊裝，避免使用大型塔機，實際成本可節(jié)省一半以上。在實際施工過程中，為保證疊層板與上層現(xiàn)澆層連接的可靠性和安全性，疊層板表面通常留有鍵槽或進行粗糙化處理?，F(xiàn)有復合板的功能已趨于高度集中。基礎板的施工工藝與傳統(tǒng)施工工藝類似，只是墻體預留豎向鋼筋的尺寸和位置更加嚴格。在標準層疊加樓板施工過程中預先預留生產(chǎn)階段的cwebox和管道，安裝完成后現(xiàn)場只是管道連接，通常這種情況下現(xiàn)澆層會出現(xiàn)管道路線等附加特征在“打架”中，線管走線設計僅限于二維平面，不能直接顯示出水管的三維位置。研究表明應用BIM可以實現(xiàn)輸變電工程造價協(xié)同管理、全生命周期成本管控以及精準項目評估，代表造價管理的發(fā)展方向。二、工程概況中交一公局集團有限公司中交重投總部基地項目EPC項目為綠色建筑項目，對于非砌筑預制內隔墻和預制裝配式樓板等裝配式建筑技術的應用原則為“應用盡用”，其中內隔墻非砌筑比例不小于50%，預制裝配式樓板應用面積不低于單體建筑地上建筑面積的60%。BIM技術的工程應用全面記錄了投資決策、設計、預算、施工、竣工結算和運營階段的信息及其數(shù)量和價格變化，動態(tài)監(jiān)測項目成本和實際成本，分析了估算、預算、預決算數(shù)據(jù)偏差之間的關系及其原因，為項目評估效益提供數(shù)據(jù)支持。如果發(fā)現(xiàn)車身工程成本預算與實際成本之間的差異為22%，則主要成本偏差發(fā)生在鋼結構部分，差異占20%。因此，未來的項目決策和施工將把鋼結構成本作為成本控制的主要內容。中交重投總部基地項目總用地面積33362.7㎡，總建筑面積約68442.9㎡，其中（1號樓）總部辦公樓為20068.13㎡；（2號樓）創(chuàng)客辦公樓（西）為7025.84㎡；（3號樓）研發(fā)辦公樓（北）為6570.59㎡；（4號樓）研發(fā)辦公樓為5388.06㎡；（5號樓）研發(fā)辦公樓為5392.04㎡；（6號樓）研發(fā)辦公樓為5333.27㎡，合計總地下車庫建筑面積為18398.92㎡，地上總建筑面積為50043.98㎡。三、基于BIM技術的疊合板施工在中交重投總部基地的建設過程中，使用AutodeskRevit系列三維建模平臺建立BIM模型，使所有視圖都有相應的數(shù)據(jù)庫，其中視圖的所有角度都得到完美的顯示，可以從建筑模型生成大圖、剖面、三維、平面等視圖。進而通過結合BIM實現(xiàn)對裝配式建筑中樓板體系中預制構件之間的連接、對預制構件與新澆筑混凝土之間的連接以及對預制疊合板的機電預留預埋等方面的優(yōu)化。1、預制機電工程中BIM的應用。裝配式建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑相比對各學科的設計與施工具有相對更高的要求。對于裝配式建筑的復合板，圖紙細化工作量特別大。機電設計的關鍵是做好管道在裝配式結構中的預留和埋設工作。預留的預埋管線在機電工程中占有很大的比重。使用復合樓板時，將水平線管敷設在樓板現(xiàn)澆復合層中，仍需現(xiàn)場澆筑混凝土完成。復合板現(xiàn)澆層厚度的確定，既要考慮結構的安全性，又要考慮布線的要求。合理的設計可以減少結構層的厚度，從而降低工程造價。在現(xiàn)有的裝配式房屋系統(tǒng)中，信息技術是機電設計的關鍵。通過合理的布置和管道布置，可以減少管道所占用的空間，并對管道進行檢修和更新，以滿足降低成本的要求。盡最大可能。在設計過程中，結合BIM仿真，可以對設備管路進行精確定位，生成BIM模型，并與土建構件一起提供給預制件廠。根據(jù)圖紙和統(tǒng)一標準，預制人員可以準確定位預制面板和墻體上的線路、箱體、箱體、套管、孔洞等，可大大減少現(xiàn)場施工過程中管道和構件之間的錯位和碰撞。2、可視化疊合板施工的空間關系。在使用REVIT此類BIM軟件建模時，三維空間中線面、面面、線線關系清晰可見，通過直觀的空間位置關系，解決預制疊合板在設計、制作和施工過程中遇到的一些常見問題.例如在中交重投總部基地項目施工中，利用BIM技術解決預制疊合板的鋼筋桁架設置問題——鋼筋桁架與機電預留孔及排水止水環(huán)的設置是否沖突；疊合板鋼筋桁架高度的合理性，是否可以保證電氣管線可以順利通過；預制疊合板吊裝點的合理性；裝配式構件預留鋼筋與現(xiàn)澆部位鋼筋的位置關系和連接等問題。在此過程中，設計人員結合進行BIM模擬，就可以清晰有效的避免錯漏碰缺，更加有效得指導施工建設的進行。四、基于BIM技術的ALC墻板施工1、優(yōu)化明確預埋件位置與墻板尺寸。ALC墻板主要通過U型卡、管卡、直角鋼片、勾頭螺栓固定在結構上，從而實現(xiàn)板材平整穩(wěn)定。在中交集團總部基地項目中，U型卡、管卡、直角鋼件、吊鉤螺栓等位置均通過BIM技術進行了清晰的標注，確保CLA墻板的垂直平面度在施工過程中得到控制。主要施工工藝。內墻ALC墻板標準寬度為600mm，按圖紙排版。對于要切割的墻板，切割后的最小尺寸不得小于200mm。若寬度不足，應裁切相鄰板進行調整。為減少內墻ALC墻板的材料損耗，采用BIM技術集中標注墻板尺寸和規(guī)格，集中切割材料，運輸至現(xiàn)場安裝。2、以提升施工質量為基準的動態(tài)標準施工工藝展示。中交重投總部基地項目施工中，利用BIM技術演示CLA墻板施工安裝的全過程標準化流程，例如實現(xiàn)動畫演示。用砂漿將墻板移至根部安裝位置，設置基線，用寬口撬棒撬起墻板底部，U型卡中放入墻板，從接縫處將嵌縫水泥砂漿溢出，用以保障砂漿擠密，然后刮去因擠壓溢出墻板而產(chǎn)生的多余填縫水泥砂漿。將板卡安裝在頂部U型卡上時，U型卡的中間位置應盡量朝向板卡與板卡的接縫處，卡板高度不小于20毫米。安裝時，應由一人在根部用廣口撬棍推擠鋼梁端壁和底部，同時檢查上下邊緣的垂直度和位置，以便糾正和穩(wěn)定墻板。第二塊ALC墻板安裝時，把第一塊板凹槽的地方和第二塊板凸出的地方進行連接。拼接力要均勻，板的間隙要5mm。后續(xù)的墻板應按此流程繼續(xù)施工。通過BIM生態(tài)圈內的軟件，可以對預制疊合板中的預埋設備管線進行綜合設計、減少平面交叉和碰撞“打架”、提前檢驗防治鋼筋碰撞的情況、確保疊合板在運輸過程中的安全、協(xié)調部件生產(chǎn)與施工進度、避免現(xiàn)場堆放、確保建造質量與速度、降低施工難度、提高效率、防水性能好、還可以協(xié)調房間的平面尺寸和樓板做法以滿足標準化整體規(guī)范的要求，能夠解決預制疊合板在設計、制作和施工過程中的很多問題。通過BIM技術優(yōu)化CLA墻板安裝預埋件的位置，保障墻板的垂平度，同時動態(tài)展示墻板安裝施工工藝，提升整體施工質量。在現(xiàn)今的國際社會中，西方發(fā)達國家已將裝配式建筑發(fā)展為常態(tài)，且日趨成熟產(chǎn)業(yè)化，我國與之的差距仍然很大。但目前國家和行業(yè)標準規(guī)范逐步完善，為我國裝配式建筑的發(fā)展提供了可靠依據(jù)，團體標準及企業(yè)標準也在國家和行業(yè)標準的基礎上不斷的完善。Reference