基于BIM的住宅樓預(yù)制裝配式陽臺施工工法

基于BIM的住宅樓預(yù)制裝配式陽臺施工工法隨著國家建筑業(yè)的政策調(diào)整與轉(zhuǎn)型升級，當(dāng)代建筑必須響應(yīng)國家綠色施工發(fā)展理念和緊跟建筑行業(yè)趨勢，傳統(tǒng)的現(xiàn)澆陽臺，在施工過程中，容易出現(xiàn)脹模、漏漿、成型質(zhì)量不穩(wěn)定、后安裝欄桿扶手邊滲水等問題。為了有效解決建筑行業(yè)勞動力不足，提高建筑物的質(zhì)量和性能，促進(jìn)建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展，裝配式施工已經(jīng)是行業(yè)的趨勢，而如何提高裝配式建筑的整體性，如何降低構(gòu)件加工、安裝的難度，如何提高構(gòu)件安裝的質(zhì)量，縮短裝配式工程的吊裝時間，使其滿足社會要求等問題成了影響產(chǎn)業(yè)化工程發(fā)展的主要因素。從而研究BIM技術(shù)在高層住宅樓預(yù)制陽臺安裝施工技術(shù)的研究與應(yīng)用。本工法的研發(fā)過程中，委托廣州市科技查新咨詢中心進(jìn)行了科技查新，報告編號為18KJCX01069，結(jié)論為“在查新中未見國內(nèi)有相同技術(shù)特點的文獻(xiàn)報道，該研究成果具有新穎性”。另外，本工法已由國家知識產(chǎn)權(quán)局受理兩項發(fā)明專利及兩項實用新型專利：為“一種限制裝配式陽臺位移的新型裝置及其施工方法（發(fā)明專利，申請?zhí)枺?01811049950.8）”、“一種住宅樓預(yù)制裝配式陽臺施工方法（發(fā)明專利，申請?zhí)枺?01811054511.6）”“一種限制裝配式陽臺位置的新型裝置（實用新型專利，申請?zhí)枺?01821474024.0）”“一種住宅樓預(yù)制裝配式陽臺施工結(jié)構(gòu)（實用新型專利，申請?zhí)枺?01821478946.9）”。本工法經(jīng)廣東省建筑業(yè)協(xié)會鑒定，達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。2.0.1運用BIM技術(shù)構(gòu)建陽臺生產(chǎn)安裝模塊化、模數(shù)化、三維可視化，引導(dǎo)裝配式建筑設(shè)施2.0.2采用構(gòu)件與其附屬設(shè)施一次加工成型技術(shù)，節(jié)約建筑材料及勞動力，綠色環(huán)保。2.0.3采用了可調(diào)節(jié)式構(gòu)件穩(wěn)定支撐裝置，提高構(gòu)件安裝質(zhì)量。2.0.4建筑構(gòu)件工廠化制作，進(jìn)一步提高混凝土構(gòu)件的施工質(zhì)量、規(guī)范構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)尺寸；2.0.5采用該技術(shù)比傳統(tǒng)的工藝簡單節(jié)約成本、陽臺成型質(zhì)量好，經(jīng)濟和社會效益顯著。3.0.1本工法適用于高層建筑標(biāo)準(zhǔn)層的陽臺施工，尤其適用于質(zhì)量要求較高的建筑工程。4.0.1使用BIM技術(shù)與預(yù)制裝配式施工結(jié)合的方法，通過工廠進(jìn)行建筑構(gòu)件工廠化的制作，預(yù)制構(gòu)件及防護(hù)預(yù)埋件一次加工成型，采用了可調(diào)節(jié)式構(gòu)件穩(wěn)定支撐裝置，實現(xiàn)了住宅樓預(yù)制裝配式陽臺的施工。5.1工藝流程深化設(shè)計→BIM技術(shù)全程模擬→工廠化生產(chǎn)→預(yù)制構(gòu)件出廠及運輸至施工現(xiàn)場→安裝前驗收→放樣定位→鋁模拼裝→支撐平臺搭設(shè)→構(gòu)件吊裝→調(diào)平校正→鋼筋綁扎→砼澆筑。5.2操作要點5.2.1深化設(shè)計根據(jù)設(shè)計單位提供的設(shè)計圖紙，對預(yù)制構(gòu)件的幾何尺寸及內(nèi)部鋼筋直徑、間距、鋼筋保護(hù)層厚度等重要參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計、定位。構(gòu)件與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)之間的檢查主要是鋼筋與鋼筋之間的碰撞檢查，設(shè)定碰撞規(guī)則，檢查規(guī)定部位的碰撞情況。對發(fā)生碰撞的鋼筋認(rèn)真分析、討論，然后優(yōu)化工程設(shè)計，修改鋼筋參數(shù)，避免碰撞，結(jié)合BIM技術(shù)及施工經(jīng)驗對相關(guān)部位做加強處理。圖5.2.1結(jié)合BIM技術(shù)深化設(shè)計5.2.2BIM技術(shù)全程模擬BIM技術(shù)串聯(lián)設(shè)計、生產(chǎn)、施工全過程的生命周期，可數(shù)字化仿真模擬，信息化描述系統(tǒng)要素，實現(xiàn)信息化協(xié)同設(shè)計、可視化裝配，工程量信息交互和節(jié)點連接模擬及檢驗等全新應(yīng)用，整合建筑全產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)全過程、全方位信息化集成。圖5.2.2BIM技術(shù)全程模擬5.2.3工廠化生產(chǎn)1根據(jù)深化設(shè)計的圖紙，首批預(yù)制構(gòu)件澆筑前，建設(shè)單位組織設(shè)計、監(jiān)理、施工、構(gòu)件生產(chǎn)單位等參建各方到場進(jìn)行聯(lián)合隱蔽進(jìn)場驗收，驗收合格后方可進(jìn)行澆筑。2構(gòu)件生產(chǎn)期間，建設(shè)單位安排2名監(jiān)理駐場，負(fù)責(zé)材料驗收、隱蔽驗收、構(gòu)件質(zhì)量檢查與驗收。構(gòu)件澆筑前經(jīng)構(gòu)件廠自行隱蔽驗收通過后報監(jiān)理驗收，監(jiān)理驗收通過后方可澆筑。驗收記錄影像資料及表格留檔?；炷翝仓百|(zhì)量驗收表：圖5.2.3-1預(yù)制棚澆筑前驗收表圖5.2.3-2預(yù)制陽臺澆筑前驗收表5.2.4預(yù)制陽臺出廠及運輸至施工現(xiàn)場1預(yù)制陽臺拆模后驗收對每一件構(gòu)件成品出廠前，必須進(jìn)行外觀檢查。目測構(gòu)件的混凝土是否振搗密實，有無露筋和影響結(jié)構(gòu)使用性能的蜂窩、空洞和裂縫等，如有缺陷部位，應(yīng)按照預(yù)制構(gòu)件修補方案進(jìn)行修補，修補完成后由質(zhì)量檢驗部門檢查是否合格。圖5.2.4預(yù)制陽臺模具拆除后驗收2預(yù)制陽臺起吊1）預(yù)制構(gòu)件的混凝土達(dá)到規(guī)范強度后，方可對預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行起吊，防止因吊裝造成對預(yù)制構(gòu)件的破壞。2）應(yīng)合理設(shè)定預(yù)制構(gòu)件吊點位置。吊點可設(shè)預(yù)埋吊鉤（環(huán)）或可拆卸的埋置式接駁器，應(yīng)確保產(chǎn)品所有預(yù)埋件定位裝置、拉桿及螺栓等物料全部拆卸完畢后才可進(jìn)行產(chǎn)品起吊程序。3）起吊時必須保證吊鏈與產(chǎn)品重心呈垂直狀態(tài)，并使產(chǎn)品平行脫離模具，且吊車起吊速度應(yīng)均勻緩慢，以免產(chǎn)品拉裂、扭曲等。圖5.2.5預(yù)制陽臺起吊圖5.2.6BIM技術(shù)模擬預(yù)制陽臺起吊3預(yù)制陽臺運輸運輸前，需對預(yù)制構(gòu)件廠應(yīng)組織司機、安全員等相關(guān)人員對運輸?shù)缆返那闆r進(jìn)行查勘，（包括沿途上空有無障礙物，公路橋的允許負(fù)荷量，過的涵洞凈空尺寸等規(guī)劃好最優(yōu)運輸路線，如條件允許應(yīng)備用其他線。預(yù)制構(gòu)件的運輸車輛應(yīng)滿足構(gòu)件尺寸和載重的要求，裝車運輸時應(yīng)滿足下列要求：裝卸構(gòu)件時應(yīng)考慮車體平衡；預(yù)制陽臺采用平放運輸，放置時構(gòu)件底部設(shè)置通長木條，并用緊繩與運輸車固定。陽臺可疊放運輸，疊放塊數(shù)不得超過6塊；運輸預(yù)制構(gòu)件時，車啟動應(yīng)慢，車速應(yīng)勻，轉(zhuǎn)彎變道時要減速，以防墻板傾覆；圖5.2.7預(yù)制陽臺運輸5.2.5安裝前驗收預(yù)制陽臺運輸至現(xiàn)場或吊裝前需對預(yù)制陽臺進(jìn)行驗收。用目測法，觀察構(gòu)件外觀是否因運輸而導(dǎo)致破損。圖5.2.8預(yù)制陽臺吊裝前驗收5.2.6放樣定位裝配式混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件吊裝的精度控制重點在于施工測量的精度控制，測量放線的準(zhǔn)確性是保證現(xiàn)場施工質(zhì)量的基礎(chǔ)，根據(jù)樓層的主控線，彈豎向垂直定位線和標(biāo)高控制線，復(fù)核后再進(jìn)行陽臺放樣。5.2.7鋁膜拼裝陽臺調(diào)平架體搭設(shè)前，將墻柱等豎向構(gòu)件鋼筋綁扎完成后，繼續(xù)將預(yù)制陽臺周邊以下相關(guān)鍵的鋁模拼裝至梁底標(biāo)高。圖5.2.9鋁膜拼裝圖3.2.10BIM技術(shù)模擬鋁膜拼裝5.2.8支撐平臺搭設(shè)待陽臺周邊一下的鋁模板完畢后，立即開始架設(shè)一種有龍骨支架、底座、墊片、螺母等構(gòu)件的可調(diào)節(jié)式構(gòu)件穩(wěn)定支撐裝置，以便作為預(yù)制陽臺的支點。圖5.2.11支撐平臺搭設(shè)圖5.2.12BIM技術(shù)模擬支撐平臺搭設(shè)5.2.9構(gòu)件吊裝吊裝前由專人核對構(gòu)件型號、尺寸，檢查質(zhì)量無誤后，對預(yù)制陽臺邊梁鋼筋警醒避讓，由專人負(fù)責(zé)掛鉤，待掛鉤人員撤離至安全區(qū)域時，由下面指揮人員確認(rèn)構(gòu)件四周安全情況，確認(rèn)無誤后進(jìn)行試吊，指揮緩慢起吊，起吊動作應(yīng)平穩(wěn)，待板下端離地面500mm時，在原位停頓片刻，經(jīng)觀察確認(rèn)沒有問題后再繼續(xù)提升并移向安裝地點。吊裝時樓下設(shè)置1名掛鉤、指揮人員，樓層上配備5名安放及固定人員。圖5.2.13預(yù)制陽臺吊裝圖5.2.14BIM技術(shù)模擬預(yù)制陽臺吊裝5.2.10調(diào)平校正參照墻頂垂直控制線，引導(dǎo)疊合陽臺緩慢降落至支撐上方，進(jìn)行局部微調(diào)，根據(jù)控制線進(jìn)行陽臺定位，校正，待構(gòu)件穩(wěn)定后，方可進(jìn)行摘鉤。圖5.2.15預(yù)制陽臺調(diào)平校正圖5.2.16BIM技術(shù)模擬預(yù)制陽臺調(diào)平校正5.2.11鋼筋綁扎待預(yù)制陽臺調(diào)平后，開始陽臺邊梁鋼筋復(fù)位、板面鋼筋的綁扎施工，鋼筋綁扎時特別注意意按照料單核對懸挑梁鋼筋級別、規(guī)格、長度、根數(shù)，核對無誤后，在靠模架上進(jìn)行綁扎，以確保鋼筋骨架組裝精度。圖3.2.17預(yù)制陽臺邊梁鋼筋復(fù)位圖3.2.18鋼筋綁扎5.2.12砼澆筑樓板鋼筋綁扎完成并驗收合格后，再次復(fù)核陽臺定位及標(biāo)高是否準(zhǔn)確，待復(fù)核完畢后澆筑混凝土。圖3.2.19混凝土澆筑5.3勞動力組織收到設(shè)計單位圖紙后進(jìn)行深化設(shè)計，設(shè)計會審?fù)ㄟ^后進(jìn)行BIM模擬及預(yù)制陽臺生產(chǎn)，施工現(xiàn)場具備預(yù)制陽臺安裝條件時進(jìn)行安裝，現(xiàn)場勞動力組織應(yīng)參照下表：表5.3勞動力組織情況表（單位：工日/100㎡）12/22/32348/6.1.1泡沫膠采用30mm*3m海綿狀多孔結(jié)構(gòu)的硫化橡膠。6.2.1主要施工設(shè)備及施工工具：塔吊、萬向旋轉(zhuǎn)環(huán)、鋼絲繩、鋼管、木枋、全站儀、靠尺、塔尺。表6.2主要機具設(shè)備表1/23/4/5/6787.1質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)7.1.1施工時，工程質(zhì)量控制與驗收應(yīng)嚴(yán)格按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010-2010、《裝式混凝土結(jié)構(gòu)連接節(jié)點構(gòu)造》15G310-1~2、《預(yù)制裝配整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》7.1.2預(yù)制陽臺安裝的尺寸允許偏差及檢驗方法表7.1.2預(yù)制陽臺安裝的尺寸允許偏差及檢驗方法557.2質(zhì)量保證措施7.2.1預(yù)制構(gòu)件吊運質(zhì)量保證措施1吊裝前了解當(dāng)?shù)靥鞖馇闆r，露天作業(yè)時須有防滑防雨措施，夜間工作時要充分照明，大型墻體等要注意風(fēng)力風(fēng)向。2在生產(chǎn)過程中，部品如需要吊裝時，必須經(jīng)過檢驗部品強度，保證部品強度≥75%設(shè)計強度，經(jīng)批準(zhǔn)后方可使用，同時要加墊木或硬塑耐磨保護(hù)層，以確保成品半成品及索具不致磨損。3拆模起吊前，檢查模板上構(gòu)配件是否連接牢固，在確認(rèn)無遺漏且模板與部品完全脫離后方可起吊。4在起吊作業(yè)前，應(yīng)進(jìn)行試吊檢查各部位受力情況，檢查吊點是否正確，情況正常后方可繼續(xù)起吊，應(yīng)對起重吊裝設(shè)備、鋼絲繩、纜風(fēng)繩、吊鏈、吊鉤、索具等各種機具進(jìn)行檢查，必須保證安全可靠，保證成品半成品吊裝過程不受損壞，必須進(jìn)行試吊，確認(rèn)安全后方可起吊，以免損壞部品。5吊裝和安裝模板時輕起輕放防止模板空中滑落。6運輸時要做到車廂清潔干燥，堆放合理，綁扎牢固，裝車的長度、高度及寬度須符合道路運輸?shù)挠嘘P(guān)規(guī)定。7吊車必須有專職司機操作，且持上崗證。7.2.2預(yù)制構(gòu)件吊裝質(zhì)量保證措施1安裝前檢查部品型號、數(shù)量及構(gòu)件的質(zhì)量。2按設(shè)計要求檢查連接鋼筋，其位置偏移量不得大于±10mm。并將所有預(yù)埋件及連接鋼筋等調(diào)整扶直，清除表面浮漿。3預(yù)制樓板的安裝表面應(yīng)清理干凈，并避免點支撐。4檢查出廠合格證及相關(guān)質(zhì)量證明文件，施工記錄。5裝配式結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件連接接縫處防水材料應(yīng)符合設(shè)計要求，并具有合格證、廠家檢測報告及進(jìn)場復(fù)試報告。6當(dāng)采用四根鋼絲繩吊裝時，陽臺構(gòu)件傾斜的角度不變，但由于陽臺間存在的允許誤差，導(dǎo)致陽臺就位困難，并且就位時陽臺上下晃動較大，和陽臺梁的沖擊力較大，極易造成缺棱掉角現(xiàn)象。因此改為四根手動葫蘆后，就位時可以拽動手動葫蘆對傾斜角度進(jìn)行微調(diào)，并且減小了上下的晃動，避免缺棱掉角現(xiàn)象發(fā)生。8.0.1由于預(yù)制陽臺吊裝為新工藝，吊裝時要對操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，待操作人員熟悉整個吊裝工序流程后，才能進(jìn)行吊裝，并且初始吊裝時，要進(jìn)行吊裝演練。8.0.2工人進(jìn)場必須進(jìn)行有針對性的安全教育，每天吊裝前必須進(jìn)行安全交底。8.0.3吊裝前必須檢查吊具、鋼絲繩等起重用品的性能是否完好。8.0.4正確使用安全帶、安全帽等安全工具。8.0.5在吊裝區(qū)域、安裝區(qū)域設(shè)置臨時圍欄、警示標(biāo)志，工人不得禁止在吊裝范圍下方穿越。8.0.6操作結(jié)束時一定要收拾現(xiàn)場、整理整頓、特別在結(jié)束后要對工具進(jìn)行清點。8.0.7構(gòu)件起重作業(yè)時，必須由起重工進(jìn)行操作，吊裝工進(jìn)行安裝。絕對禁止無證人員進(jìn)行起重操作。8.0.8嚴(yán)格執(zhí)行起重機械“十不吊”規(guī)定。8.0.9構(gòu)件起吊離地面0.5m時應(yīng)停滯一段時間，待構(gòu)件穩(wěn)定、吊索充分張緊方可起9.0.1進(jìn)場前做好員工環(huán)保教育，增強員工環(huán)保意識。9.0.2加強機械管理，改進(jìn)施工工藝，減少施工過程中的噪聲，噪聲控制符合國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑施工場界噪聲限值》。9.0.3合理布局施工區(qū)域及生活場所，施工及生活污水排放三級沉淀。施工營地和施工現(xiàn)場的生活垃圾，要經(jīng)常清理打掃，分類集中處理；施工和生活中的廢棄物經(jīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門同意后，運至指定地點。對于施工中廢棄的零碎配件、邊角料、水泥袋、包裝箱等及時收集清理并搞好現(xiàn)場衛(wèi)生。9.0.4加強項目部的衛(wèi)生防疫。對生產(chǎn)、管理人員定期進(jìn)行健康檢查，對生活區(qū)域定期進(jìn)行消毒。10.1經(jīng)濟效益10.1.1針對模板工程而言，極大提高了陽臺的成型質(zhì)量，節(jié)省了工期，工效高，取得了較好的工期效益和經(jīng)濟效益，有助于加快工期的總進(jìn)度。以保利碧桂園海棠花園工程為例：1采用本技術(shù)的每層陽臺成本陽臺材料采購成本按照PC構(gòu)件的實際體積進(jìn)行計算，每立方米的綜合單價為3600元/m3，每層陽臺積為4.88m3，成本費用共計：4.88×3600=17568元；陽臺安裝工程成本按照PC構(gòu)件的實際體積進(jìn)行計算，每立方米的工程綜合單價為500元/m3，成本費用共計：4.88×500=2440元；采用本工法陽臺的成本為：17568元+2440元=20008元。2采用傳統(tǒng)的現(xiàn)澆陽臺的每層成本陽臺鋁模材料和人工成本按鋁模板與現(xiàn)澆混凝土的接觸面積和PC構(gòu)件與鋁模板搭接接觸面積的合計以平方米為單位計算，每平方米的綜合單價為75元/m3，每層陽臺預(yù)計需鋁模面積為48m2，陽臺的成本費用共計：48×75=3600元；陽臺鋼筋材料費用和人工成本，按每噸的綜合單價為7676.92元/t，每層陽臺耗費鋼材為0.317t，陽臺鋼筋原材料和鋼筋加工成本：7676.92×0.317=2433.58元；陽臺混凝土材料和人工澆砼成本，每立方米的綜合單價為480元/m3，陽臺的砼和人工澆砼成本：480×4.88=2342.4元；采用傳統(tǒng)做法陽臺需澆筑二次反坎，每層工期延長1天，項目成本按每25000天計算；合計成本為：3600+2433.58+2342.4+25000=33375.98元兩者相比較，每層陽臺產(chǎn)生的效益是：33375.98-20008=13367.98元綜上所述：每層陽臺所產(chǎn)生經(jīng)濟效益合計：13367.98元本項目標(biāo)準(zhǔn)層有261層，BIM技術(shù)應(yīng)用費用為240000元13367.98×261-240000=3249042.78元≈324.9萬元節(jié)約綜合效益約324.9萬元。由于建設(shè)單位要求的工期比較緊，為了縮短建設(shè)時間，保證合同工期順利完成，同時為了減少勞動力的投入和保證工程的質(zhì)量，最終確定采用基于BIM的住宅樓預(yù)制裝配式陽臺施工工法作業(yè)，解決了采用傳統(tǒng)的現(xiàn)澆陽臺的工期成本較長的難題，大大提高了現(xiàn)場拼裝的施工進(jìn)度，節(jié)省了工期，保證了陽臺的質(zhì)量，得到了建設(shè)單位和監(jiān)理單位的高度認(rèn)可，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟效益和社會效益，節(jié)約綜合效益約324.9萬元。10.2社會效益10.2.1隨著人們生活水平的提高，對建筑安全性、美觀性、智能性的要求上來說，裝配式建筑中預(yù)制構(gòu)件的工業(yè)化生產(chǎn)屬性，確保了構(gòu)件質(zhì)量的以裝配為主的建造方式，也保證了建筑施工組件的精確度；隨著人們收入水平的提高，對于住房安全性、舒適性、環(huán)保性以及智能性的要求漸高，裝配式建筑是未來房地產(chǎn)企業(yè)發(fā)揮發(fā)展的主要方向。10.2.2通過對本技術(shù)的研究與應(yīng)用，提高了成品質(zhì)量，且在安全文明、成本節(jié)約、節(jié)能環(huán)保、工業(yè)化建筑等方面有著比傳統(tǒng)住宅的施工方式無可比擬的優(yōu)勢。同時為裝配式建筑發(fā)展提供系統(tǒng)性的施工參考數(shù)據(jù)。11.1保利碧桂園海棠花園工程11.1.1工程概況保利碧桂園海棠花園項目位于珠海市高欄港經(jīng)濟區(qū)平沙新城匯海路東北側(cè)、文樓路西南側(cè)、傍德路西北側(cè)、十二號規(guī)劃道路東南側(cè)17036號地塊。項目規(guī)劃紅線內(nèi)用地面積47530.25㎡，建筑面積155104.21㎡，建筑性質(zhì)為：1～5#樓、12號樓棟為地上16層，地下1層；6～8號樓為地上25層，地下1層；9號樓為地上26層，地下1層；10～11號樓為地上32層，地下1層；13號樓（幼兒園）地上3層；14號樓