馬 昽（中鐵十二局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030024）

裝配式建筑與普通建筑存在較大的差異，主要體現(xiàn)在建筑設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)與建筑施工方面[1]。其設(shè)計(jì)靈感來(lái)源于工業(yè)制造，通過(guò)將預(yù)制加工好的構(gòu)件，通過(guò)吊裝運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，并進(jìn)行拼裝，進(jìn)而生成的具有使用功能的新型建筑[2]。裝配式建筑對(duì)于作業(yè)環(huán)境與設(shè)計(jì)施工速度的要求較高，由于工程量龐大，傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)與施工管理方法存在一定的不足?；诖耍疚囊隑IM技術(shù)，提出了一種全新的裝配式建筑設(shè)計(jì)與施工管理方法，并對(duì)其應(yīng)用效果做出了全面分析。

1 裝配式建筑設(shè)計(jì)及施工管理

1.1 基于BIM技術(shù)的裝配式建筑設(shè)計(jì)流程

傳統(tǒng)的裝配式建筑在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中存在一定的不足，設(shè)計(jì)流程相對(duì)來(lái)說(shuō)合理性與科學(xué)性較差。為了改善這一問(wèn)題，本文引入BIM技術(shù)，將其應(yīng)用到工程設(shè)計(jì)階段，完善傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)的不足。

本文認(rèn)為，在設(shè)計(jì)裝配式建筑過(guò)程中，需要綜合考慮各個(gè)參建方的實(shí)際情況與受限因素，依據(jù)裝配式建筑工程協(xié)同設(shè)計(jì)的原則，優(yōu)化其設(shè)計(jì)流程。本文提出的設(shè)計(jì)流程，如圖1所示。

如圖1所示，裝配式建筑工程整體建設(shè)中，包括裝配式建筑的設(shè)計(jì)方、構(gòu)件生產(chǎn)方、構(gòu)件運(yùn)輸方與施工方等4個(gè)不同的參建方。每個(gè)參建方的受限因素存在一定的差異，因此，在建筑設(shè)計(jì)中需要綜合考量。

圖1 裝配式建筑設(shè)計(jì)流程

首先，明確業(yè)主的設(shè)計(jì)要求，基于業(yè)主的設(shè)計(jì)要求，對(duì)整體建筑方案進(jìn)行設(shè)計(jì)與制定，設(shè)計(jì)完畢后，業(yè)主進(jìn)行審核，若業(yè)主認(rèn)為設(shè)計(jì)方案中仍然存在缺陷，對(duì)方案不滿意，則設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)針對(duì)業(yè)主要求，進(jìn)行修改與調(diào)整，直至業(yè)主滿意為止；若業(yè)主對(duì)設(shè)計(jì)方案滿意，則利用BIM技術(shù)，創(chuàng)建裝配式建筑初步設(shè)計(jì)模型[3]。在模型中添加其他三個(gè)參建方的受限因素，而后，進(jìn)一步深化上述設(shè)計(jì)方案。深化后再次對(duì)方案進(jìn)行審核，不滿意則返回修改，滿意則利用BIM技術(shù)，創(chuàng)建方案深化設(shè)計(jì)模型[4]。此次，在模型中添加其他三個(gè)參建方的施工工藝需求，而后，獲取到最終的裝配式建筑工藝設(shè)計(jì)方案，交由業(yè)主審核最終的設(shè)計(jì)方案，若不滿意則返回修改，若滿意，則生成并輸出裝配式建筑工藝設(shè)計(jì)模型，完成整體設(shè)計(jì)流程[5]。

預(yù)制構(gòu)件作為裝配式建筑工程建設(shè)中的重要組成部分，其生產(chǎn)質(zhì)量與效率對(duì)整個(gè)工程建設(shè)具有較大的影響[6]。因此，為了提高裝配式建筑的設(shè)計(jì)質(zhì)量，本文在上述工藝設(shè)計(jì)模型的基礎(chǔ)上，對(duì)預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)流程做出了全方位、多角度的設(shè)計(jì)。首先，在預(yù)制構(gòu)件投入大規(guī)模生產(chǎn)之前，相關(guān)的工作人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合建筑工程的實(shí)際需求與設(shè)計(jì)理念，明確預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)核心，設(shè)計(jì)與建筑工程匹配度較高的構(gòu)件[7]；另一方面，構(gòu)件設(shè)計(jì)人員與生產(chǎn)人員之間應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)交流溝通，保證設(shè)計(jì)思想與核心傳達(dá)的準(zhǔn)確性與時(shí)效性。

在此基礎(chǔ)上，利用BIM技術(shù)的信息化與可視化功能，對(duì)預(yù)制構(gòu)件整個(gè)生產(chǎn)階段的流程加以設(shè)計(jì)。首先，明確各個(gè)單體工程的建設(shè)要點(diǎn)，依據(jù)構(gòu)件生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，初步對(duì)預(yù)制構(gòu)件的參數(shù)做出設(shè)定[8]。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合預(yù)制構(gòu)件初步設(shè)計(jì)結(jié)果，利用BIM技術(shù)，構(gòu)建構(gòu)件的三維信息化模型。通過(guò)三維信息化模型的迭代訓(xùn)練與運(yùn)行，更加直觀清晰地展示構(gòu)件生產(chǎn)所需的數(shù)據(jù)，一方面，能夠有效地提高構(gòu)件生產(chǎn)的效率，另一方面，生產(chǎn)人員數(shù)據(jù)提取與數(shù)據(jù)交換的準(zhǔn)確率大幅度提升，能夠深入了解設(shè)計(jì)人員的理念與意圖。在此基礎(chǔ)上，引入RFID射頻技術(shù)，將其與BIM三維信息化模型相結(jié)合，多維度存儲(chǔ)預(yù)制構(gòu)件的各項(xiàng)參數(shù)化信息，包括構(gòu)件的幾何尺寸、構(gòu)件加工數(shù)量、加工工藝要求、構(gòu)件加工材料種類等，為構(gòu)件加工廠提供更加精確的預(yù)制構(gòu)件加工信息。

綜上，為裝配式建筑整體設(shè)計(jì)流程與構(gòu)件預(yù)制加工的整體流程，為后續(xù)的施工管理提供了基礎(chǔ)保障。

1.2 建立裝配式建筑協(xié)同管理平臺(tái)

在上述基于BIM技術(shù)的裝配式建筑流程設(shè)計(jì)完畢后，接下來(lái)，根據(jù)裝配式建筑的實(shí)際建設(shè)與建設(shè)需求，建立協(xié)同管理平臺(tái)。

首先，采用半結(jié)構(gòu)化訪談的方式，獲取裝配式建筑各個(gè)參建方對(duì)協(xié)同管理平臺(tái)的需求，對(duì)裝配式建筑協(xié)同管理平臺(tái)的功能需求做出全方位的分析，保證平臺(tái)建立的邏輯性與合理性。由于建筑整體建設(shè)規(guī)模龐大，各個(gè)參建方層級(jí)關(guān)系管控難度較高，任一層級(jí)關(guān)系管控不當(dāng)，均可能會(huì)影響建筑工程的施工效率，進(jìn)而延長(zhǎng)施工工期。因此，本文綜合考慮各項(xiàng)管控因素，建立了裝配式建筑協(xié)同管理平臺(tái)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

如圖2所示，本文建立的協(xié)同管理平臺(tái)包括移動(dòng)端與Web端，分別從不同的角度對(duì)裝配式建筑工程進(jìn)行協(xié)同管理。首先，對(duì)預(yù)制構(gòu)件的倉(cāng)儲(chǔ)與物流進(jìn)行集中管理；其次，根據(jù)上述裝配式建筑工藝設(shè)計(jì)模型，統(tǒng)一協(xié)調(diào)裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專業(yè)、水電設(shè)計(jì)專業(yè)、暖通設(shè)計(jì)專業(yè)等多個(gè)專業(yè)的圖紙，建立Revit模型，有效地避免各個(gè)專業(yè)施工中出現(xiàn)設(shè)計(jì)沖突問(wèn)題。利用BIM技術(shù)的可視化功能與協(xié)調(diào)系統(tǒng)，對(duì)裝配式建筑設(shè)計(jì)協(xié)同、設(shè)計(jì)出圖及深化加工圖、加工計(jì)劃、吊裝計(jì)劃等工作進(jìn)行集中協(xié)調(diào)管控，提高協(xié)同管理的水平與效率。

圖2 裝配式建筑協(xié)同管理平臺(tái)結(jié)構(gòu)

1.3 施工階段管理

基于上述裝配式建筑協(xié)同管理平臺(tái)建立完畢后，接下來(lái)，采用相應(yīng)的管理手段，對(duì)工程施工階段進(jìn)行全方位、多維度的管理。

在施工階段管理中，主要管理目標(biāo)為預(yù)制構(gòu)件的組裝質(zhì)量與效率，對(duì)整體裝配式建筑工程施工進(jìn)度、施工質(zhì)量與施工成本具有直接影響。由于整個(gè)裝配式建筑工程項(xiàng)目具有全生命周期的特點(diǎn)，在施工階段管理中，各個(gè)施工環(huán)節(jié)信息的高效傳遞與共享至關(guān)重要。基于此，本文利用BIM技術(shù)，負(fù)責(zé)整個(gè)施工階段的信息傳遞。

首先，施工現(xiàn)場(chǎng)的工作人員從預(yù)制構(gòu)件庫(kù)中，根據(jù)施工進(jìn)度要求，調(diào)用預(yù)制構(gòu)件，并對(duì)構(gòu)件的運(yùn)輸時(shí)間進(jìn)行合理安排，保證施工現(xiàn)場(chǎng)的秩序；其次，將裝配式建筑施工過(guò)程信息輸入到BIM施工模型中，提高各項(xiàng)施工信息的智能化與自動(dòng)化管理，通過(guò)模擬建筑整體施工進(jìn)程，獲取施工階段存在的問(wèn)題，并有針對(duì)性地調(diào)整施工安排。

在此基礎(chǔ)上，將BIM施工模型與上述建立的協(xié)同管理平臺(tái)相結(jié)合，使生產(chǎn)構(gòu)件與施工構(gòu)件形成一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，提高構(gòu)件調(diào)用的效率。并在構(gòu)件中植入RFID電子標(biāo)簽，方便施工階段的構(gòu)件追蹤，實(shí)時(shí)反饋預(yù)制構(gòu)件在施工過(guò)程中的狀態(tài)變化，保證裝配式建筑質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，提高裝配式建筑的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

2 應(yīng)用分析

綜合上述內(nèi)容，為了進(jìn)一步驗(yàn)證本文提出研究的可行性與實(shí)際應(yīng)用效果，進(jìn)行了如下文所示的應(yīng)用分析。

2.1 工程概況

選取某地區(qū)S裝配式建筑工程項(xiàng)目作為本次研究的目標(biāo)，該建筑工程項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模龐大，總共包括6棟高層建筑，其對(duì)應(yīng)的建筑面積分別為：C-1#樓建筑面積為28461m2、C-2#樓建筑面積為20134m2、C-3#樓建筑面積為16428m2、C-4#樓建筑面積為50269m2、C-5#樓建筑面積為38541m2、C-6#樓建筑面積為47967m2。S建筑工程項(xiàng)目位于該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)域，周邊交通環(huán)境、商業(yè)服務(wù)、餐飲服務(wù)與商務(wù)辦公條件良好。該建筑工程項(xiàng)目在地上建筑3層以上，均使用PC結(jié)構(gòu)，工程單體的建筑預(yù)制率均達(dá)到了50%以上。本文對(duì)S建筑工程各個(gè)高層建筑的工程概況做出了全方位的分析，得出了如表1所示的概況信息。

表1 S建筑工程各高層建筑信息概況

根據(jù)表1的高層建筑工程概況，獲取該裝配式建筑設(shè)計(jì)與施工的相關(guān)信息。在此基礎(chǔ)上，將本文提出的論述應(yīng)用到該裝配式建筑工程中。

2.2 結(jié)果分析

為了更加直觀地驗(yàn)證上述提出的論述可行性與應(yīng)用效果，采用對(duì)比分析的方法。將上述本文提出的裝配式建筑設(shè)計(jì)及施工管理方法，與傳統(tǒng)方法進(jìn)行對(duì)比。利用BIM技術(shù)的模擬功能，全方位地模擬S裝配式建筑工程各個(gè)階段的施工進(jìn)程，并統(tǒng)計(jì)6棟高層建筑施工所需的工期，對(duì)比結(jié)果如圖3所示。

圖3 各高層建筑施工工期對(duì)比

從圖3的工期對(duì)比結(jié)果能夠看出，在利用本文提出的設(shè)計(jì)及施工管理方法后，S裝配式建筑工程中各棟高層建筑的施工工期明顯小于傳統(tǒng)方法，施工進(jìn)度較快，可行性較高。在此基礎(chǔ)上，采用MATLAB分析軟件，統(tǒng)計(jì)施工中預(yù)制構(gòu)件建造的費(fèi)用總額，并對(duì)比，結(jié)果如表2所示。

表2 兩種方法預(yù)制構(gòu)件建造費(fèi)用對(duì)比

根據(jù)表2的預(yù)制構(gòu)件建造費(fèi)用對(duì)比結(jié)果可知，本文提出的設(shè)計(jì)及施工管理方法，其各項(xiàng)預(yù)制構(gòu)件建造費(fèi)用總額均小于傳統(tǒng)方法，總體經(jīng)濟(jì)效益較高。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）根據(jù)圖3的施工工期對(duì)比結(jié)果可知，通過(guò)提出的裝配式建筑設(shè)計(jì)及施工管理方法，能夠有效地縮短建筑整體施工工期，保證施工進(jìn)度。

（2）根據(jù)表2的預(yù)制構(gòu)件建造費(fèi)用對(duì)比結(jié)果可知，在應(yīng)用本文提出的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)與管理后，各個(gè)預(yù)制構(gòu)件建造費(fèi)用明顯小于傳統(tǒng)方法，能夠減少不必要的建造費(fèi)用，全面提高裝配式建筑工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益。