王曉輝

(中國鐵建房地產(chǎn)集團有限公司 北京 100855)

1 綜述

裝配式建筑通過標準設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理和智能應(yīng)用，從而轉(zhuǎn)變建筑生產(chǎn)方式，全面提升建筑品質(zhì)，實現(xiàn)技能減排和可持續(xù)發(fā)展[1]，以達到提高建筑項目綜合效益的目標。住建部《建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展綱要》指出，到2020年，裝配式建筑占新建建筑的比例20%以上，直轄市、計劃單列市及省會城市30%以上，保障性安居工程達40%以上，到2025年，裝配式建筑占新建建筑的比例50%以上，保障性安居工程達60%以上[2]。本文所提到的上海香榭國際項目即在土地出讓條件中明確規(guī)定本項目所有建筑單體的裝配率為100%，預(yù)制率不低于30%。

BIM(Building Information Modeling建筑信息模型)技術(shù)在標準化設(shè)計、建筑信息流管理、裝配化施工管理、模擬施工等方面與國家對建筑業(yè)的規(guī)劃高度契合，北京大興國際機場、上海中心、上海迪士尼等項目被廣泛使用，其應(yīng)用能力已成為開發(fā)、建筑企業(yè)信息化程度的一個重要指標[3]。

2 裝配式住宅項目的管理特點

我國目前推廣的PC(Precast Concrete預(yù)制混凝土構(gòu)件)裝配式住宅體系是指建筑的部分或全部構(gòu)件，由工廠進行規(guī)?；a(chǎn)，現(xiàn)場安裝的方式，與部分現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相互連接形成建筑主體的建造體系。與傳統(tǒng)現(xiàn)澆住宅相比，裝配式住宅在建造工藝和流程上都帶來新的變化[4]。裝配式建筑建造體系如圖1所示。

圖1 裝配式建筑建造流程

新的建造工藝帶來了新的管理要求，在PC裝配式建筑實施中常出現(xiàn)的管理難點主要表現(xiàn)在如下兩個方面：

(1)設(shè)計、生產(chǎn)和施工三者相互分離，要求難以有效的統(tǒng)一。

(2)多環(huán)節(jié)和多方協(xié)同給管理帶來了更大的難度[5]。

3 BIM技術(shù)在裝配式住宅項目管理中的應(yīng)用優(yōu)勢

BIM技術(shù)在裝配式住宅項目中優(yōu)勢具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)BIM技術(shù)可以提升設(shè)計、生產(chǎn)和施工的協(xié)同度。通過BIM模型三維可視化，以直觀易懂的方式將構(gòu)件中的關(guān)鍵信息展示出來，方便查出設(shè)計中的遺漏和錯誤，快速實現(xiàn)各參與方之間的技術(shù)交流，為構(gòu)件加工和現(xiàn)場安裝提供精確的圖紙，避免因信息誤解產(chǎn)生的質(zhì)量隱患。另外，通過BIM信息化數(shù)據(jù)傳遞轉(zhuǎn)化為數(shù)字化加工模型，可以實現(xiàn)將數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入自動化生產(chǎn)線進行批量生產(chǎn)，大大提高生產(chǎn)效率，加快工程工期。

(2)BIM技術(shù)可以提升對實施進度的有效控制。通過BIM信息平臺，可以發(fā)布生產(chǎn)要求和施工組織計劃，有序地安排各參與方的工作活動。同時，各參與方可以通過二維掃碼和拍照等的方式，隨時將實施情況和存在問題進行記錄，并上傳網(wǎng)絡(luò)平臺。管理人員可以通過平臺上信息更新查看每一個環(huán)節(jié)中進展狀況和不確定因素，又可以通過整體信息觀察到計劃和實際的進度對比糾偏。

(3)BIM技術(shù)可以明確質(zhì)量追溯。通過與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合，將生產(chǎn)和施工過程中的物料、構(gòu)配件等質(zhì)量信息，通過無線射頻識別等傳感器或二維碼等，可以對生產(chǎn)和現(xiàn)場施工作業(yè)產(chǎn)品進行逐一追蹤、記錄和分析，實現(xiàn)自動化、智能化操作，減少了人為干預(yù)造成的質(zhì)量事故等。

4 以信息流為導(dǎo)向的項目管理模式

建設(shè)方項目工程管理任務(wù)的本質(zhì)就是一個對項目產(chǎn)生的信息流儲存、加工、決策、再流動、再儲存、再加工、再決策的過程，原來的住宅項目管理時各部門只重視自身負責的某一階段內(nèi)容，信息在開發(fā)、設(shè)計、施工、物資等各參與方間傳遞不順暢，從而導(dǎo)致管理工作量大且不精確，在傳統(tǒng)項目管理模式基礎(chǔ)上補充以信息流為導(dǎo)向的項目管理模式變得尤為重要和緊迫[6]。以信息流為導(dǎo)向的項目管理模式的核心就是利用BIM技術(shù)對項目產(chǎn)生的信息流進行儲存、加工、直觀化，建設(shè)方管理人員利用該信息流在精益建造理論指導(dǎo)下做出有利于項目建設(shè)和使用增值的決策，從而確保項目投資、進度、質(zhì)量目標的實現(xiàn)[7]。

傳統(tǒng)項目管理模式與信息為導(dǎo)向的管理模式對比見表1。

表1 傳統(tǒng)項目管理模式與信息為導(dǎo)向的管理模式區(qū)別

以信息為導(dǎo)向的管理就是將原本分離的成本決策、建設(shè)實施及運維使用信息統(tǒng)籌起來，建立一個信息模型，管理者圍繞著信息共享平臺，推動實際過程中各參與方協(xié)同工作的開展[8]。這樣能有效從過去忙碌于對人與事的管理，轉(zhuǎn)變到以信息管理為本質(zhì)的建筑生命周期管理上來。同時，也將帶來與之相關(guān)的組織、流程、方法和手段等模式的變化。BIM技術(shù)就可以實現(xiàn)這一目的，其信息集成管理模式見圖2。

圖2 基于BIM技術(shù)的信息集成管理模式

這種模式在項目管理中具體表現(xiàn)為：在工程建造之前，就需要組織設(shè)計方、施工方、生產(chǎn)方和運維方，針對項目特點提出各自的工作和管理要求。以信息模型作為載體，查找工程中可能存在的遺漏和風(fēng)險；進行實施方案、成本消耗等的評估和決策；確定出設(shè)計、施工和生產(chǎn)的相互之間的銜接點等。

5 BIM技術(shù)在上海香榭國際項目裝配式施工中的應(yīng)用

上海香榭國際項目位于上海市奉賢區(qū)和閔行區(qū)的交接處，屬于上?！笆濉睍r期重點打造的“南橋新城”區(qū)域內(nèi)。項目產(chǎn)品定位目標是打造區(qū)域性高端品質(zhì)的商品住宅社區(qū)。該項目由高層公寓、4層樓疊加復(fù)式多層住宅、社區(qū)公共會所及配套用房等組成。地下建筑則主要由各樓座地下室部分、地下機動車以及非機動車庫和設(shè)備機房組成。與其他傳統(tǒng)住宅社區(qū)最大不同之處是，根據(jù)土地出讓合同的要求，該地塊住宅建筑面積必須100%采用裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系，裝配預(yù)制率不得小于30%。同時，全裝修住宅建筑面積占住宅總建筑面積不少于30%。

通過前期策劃和評估，該項目最終采用的是以夾心保溫預(yù)制墻為外墻裝配式體系。同時選擇凸窗、陽臺、內(nèi)墻、樓梯斜板、樓板進行預(yù)制以達到預(yù)制率的要求。同時選擇了除保障房之外，所有高層公寓為全裝修交付，多層住宅采用毛坯清水交付。

在該項目中，裝配式構(gòu)件數(shù)量高達5萬多件，必須多個構(gòu)件廠同時供貨才能滿足現(xiàn)場施工進度要求，甚至出現(xiàn)了一棟高層需要由三個不同廠商供貨的情況。所以，每一塊預(yù)制構(gòu)件都需要確保在生產(chǎn)、運輸、堆場、建造和驗收等多個環(huán)節(jié)正確無誤。此外，該項目高層住宅部分全部為裝配式的全裝修配置，還須提前滿足各類精裝修的預(yù)留孔洞、預(yù)埋管線的要求，工作量巨大。

針對上述情況，一方面，利用BIM信息功能，建立數(shù)據(jù)模型，對每塊預(yù)留板和構(gòu)件之間的預(yù)拼裝碰撞校核；另一方面，通過搭建模型、二維碼識別系統(tǒng)和云平臺信息系統(tǒng)為一體的協(xié)同平臺，建立起包括設(shè)計單位、生產(chǎn)廠家、現(xiàn)場監(jiān)理、施工單位和開發(fā)建設(shè)方的協(xié)同工作機制，以確保每塊預(yù)制構(gòu)件在每一個環(huán)節(jié)中可控可追溯，審核工作量大大減少。

5.1 基于BIM技術(shù)的預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計校核

PC裝配式設(shè)計一般包括專項的方案設(shè)計、總體設(shè)計、施工圖設(shè)計、招標設(shè)計和深化設(shè)計。深化設(shè)計的內(nèi)容，除了包含構(gòu)件自身的結(jié)構(gòu)強度、幾何尺寸、各類鋼筋連接件(針對夾心保溫墻)、對接鋼筋預(yù)留的孔洞，還將包括精裝預(yù)埋點位、預(yù)埋管線管槽及施工中的吊裝預(yù)留點、支撐件預(yù)留點，施工電梯支撐預(yù)留點等符合施工要求的內(nèi)容。每塊PC裝配式構(gòu)件的設(shè)計事實上集成了多階段的實施要求。

應(yīng)用流程見圖3：選取高層典型標準層，根據(jù)構(gòu)件深化設(shè)計圖紙和相關(guān)資料，通過ALLPLAN軟件的PLANBAR模塊完成了結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆和裝配式構(gòu)件的模型搭建，而后分別針對單塊構(gòu)件的鋼筋、套筒、連接件與裝修預(yù)埋之間進行碰撞檢測。同時，通過BIM模型的預(yù)拼裝，把所有單片構(gòu)件按設(shè)計組合在一起，對構(gòu)件與構(gòu)件之間、構(gòu)件與現(xiàn)澆部分之間的幾何咬合尺寸、鋼筋之間的位置、鋼筋相互搭接關(guān)系進行逐一校核。為了確保各項操作準確到位，責任到人，制定了PC裝配式構(gòu)件的預(yù)拼裝BIM可視化應(yīng)用流程和職能分工有關(guān)規(guī)定。

通過ALLPLAN軟件搭建出標準層構(gòu)件部分的BIM模型。利用軟件對不同構(gòu)件元素碰撞檢測后發(fā)現(xiàn)，單板內(nèi)部的錯誤主要是夾心保溫內(nèi)頁板中鋼筋與現(xiàn)澆梁的鋼筋碰撞較多，局部的裝修點位預(yù)埋接線盒預(yù)留在內(nèi)頁板的鋼筋上，以及套筒和施工支撐件之間的碰撞。依據(jù)BIM檢測報告和優(yōu)化報告結(jié)果，要求設(shè)計單位對相應(yīng)構(gòu)件深化圖進行了修改。

在構(gòu)件與構(gòu)件之間的預(yù)拼裝檢測中，發(fā)現(xiàn)了3處由于構(gòu)件設(shè)計錯誤，導(dǎo)致預(yù)拼裝尺寸的錯誤；由于構(gòu)件伸出鋼筋設(shè)置不合理，影響現(xiàn)場安裝共5處；鋼筋搭接方式不合理共3處；北面現(xiàn)澆設(shè)備平臺的外挑梁應(yīng)與外墻板相互咬合，并形成封閉體系，但在該PC板的深化設(shè)計圖紙中遺漏了銜接部分的凹口的設(shè)計，會造成該板的生產(chǎn)錯誤；頂層預(yù)制墻頂部均未預(yù)留250 mm高現(xiàn)澆圈梁，個別板豎向垂直鋼筋設(shè)置過長，已超出上部樓板板面范圍之外，會帶來構(gòu)件生產(chǎn)的錯誤。

圖3 預(yù)制裝配式BIM碰撞檢測應(yīng)用流程

5.2 基于BIM的預(yù)制構(gòu)件實施過程管控

通過BIM模型將設(shè)計、生產(chǎn)和施工要求進行可視化集成，提高了精細化管理水平?；谛畔⑵脚_下的裝配式構(gòu)件物料信息追溯，更強調(diào)是對各參與方在各環(huán)節(jié)中實施狀態(tài)的管理，具體應(yīng)用全過程分為三個方面。

(1)確認應(yīng)用流程

本項目PC構(gòu)件過程質(zhì)量管控工作內(nèi)容包括：分別采用了Autodesk Revit軟件和ALLPLAN Planbar軟件進行BIM模型創(chuàng)建和信息輸入，以二維碼標簽的匹配，實現(xiàn)模型信息與構(gòu)件掛接；通過掃碼、拍照和附加文字的方式確認每一個環(huán)節(jié)的完成狀態(tài)；分別采用了廣聯(lián)達5D平臺和Nemetschek-TIM平臺，對整個過程各參與方的信息管理進行管理，并儲存云端。

(2)建立信息交換和交付標準(見表2)

表2 信息交換和交付標準

(3)應(yīng)用過程

以3#樓物料信息追溯的實施應(yīng)用情況為例。整棟住宅樓預(yù)制構(gòu)件共有PC構(gòu)件為1 306塊，包括樓梯72塊，內(nèi)墻170塊，陽臺102塊、凸窗288塊以及其他內(nèi)外墻288塊。在設(shè)計階段，通過創(chuàng)建每一塊預(yù)制構(gòu)件的數(shù)據(jù)信息模型，并輸入構(gòu)件的重量、尺寸等物理信息，形成包含具有初始信息和模型的數(shù)據(jù)文件，通過信息平臺傳遞給施工單位的對接人。

在施工準備階段中，通過信息平臺對設(shè)計階段的模型進行施工組織計劃的信息進行添加。根據(jù)PC構(gòu)件的生產(chǎn)、運輸、吊裝和驗收的實施流程，在信息平臺上對每一塊PC構(gòu)件進行信息采集定義，模型顏色預(yù)設(shè)定義，人員現(xiàn)場掃碼權(quán)限定義等，建立起平臺工作流與現(xiàn)場工作要求一一對應(yīng)，最終形成可打印的二維碼文件，傳遞給生產(chǎn)廠家打印粘貼。

在實施過程中，施工方分別以3#樓和8#樓為對象，利用Project軟件編制預(yù)制構(gòu)件的安裝進度計劃，并直接導(dǎo)入信息平臺計劃文件與模型中各構(gòu)件進行逐一和批量的信息掛接，從而以4D動態(tài)虛擬的形式，直觀描述出計劃中的工作內(nèi)容。

在整個預(yù)制構(gòu)件的現(xiàn)場實施過程中，構(gòu)件從生產(chǎn)工廠出發(fā)，堆場到現(xiàn)場吊裝、驗收完畢，各參與方的現(xiàn)場施工人員，利用手機，通過建立起來的數(shù)據(jù)模型連接端口，將各階段信息以照片、文字、視頻等方式錄入上傳至信息平臺等。

總包施工管理人員、開發(fā)建設(shè)方管理人員均可以通過信息平臺監(jiān)視到整棟建筑的預(yù)制構(gòu)件每天進度是否與計劃匹配。

6 項目應(yīng)用成效分析

BIM技術(shù)的可視化、精細化、動態(tài)模擬的特點在該建設(shè)工程項目方案設(shè)計階段為項目決策者提供了各種便捷的方式進行方案比選，快速地從十余種方案中挑選出了最終方案，與同類項目對比，上海香榭國際項目在方案階段節(jié)省了10 d工期。

在建造實施階段，基于BIM技術(shù)的協(xié)同平臺提供的大量、及時、準確、全面的質(zhì)量數(shù)據(jù)，為項目管理者提供決策支持。同時，通過協(xié)同平臺對項目各參與方進行內(nèi)部管理，減少推諉扯皮，大大降低溝通成本，使得發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題都能得到快速及時反饋，使得效率快速提升，克服了傳統(tǒng)建設(shè)工程質(zhì)量控制的信息化程度低、信息共享與協(xié)同困難、易形成信息孤島等缺點。

上海香榭國際項目的上級管理機構(gòu)通過BIM技術(shù)協(xié)同平臺，可以實施監(jiān)督項目施工進展情況，上下級獲取信息的能力對等，使得上級管理機構(gòu)擁有企業(yè)級的項目群集中管理和遠程監(jiān)控能力，為后續(xù)企業(yè)級推廣應(yīng)用提供了可能。

通過碰撞檢測、模擬分析、管線綜合、凈高優(yōu)化等功能模塊，從根本上杜絕了因設(shè)計或業(yè)主變更原因引發(fā)的質(zhì)量問題，該項目實施至今兩年左右的時間，項目設(shè)計變更率為2%，發(fā)現(xiàn)主體樓梯設(shè)計不合理5處；地下室主次梁設(shè)計錯誤3處；提前布置預(yù)留洞口2 421處；管線碰撞問題574處；凈高不足12處；閉合質(zhì)量問題650余處，累計帶來經(jīng)濟效益約800萬元。

7 BIM技術(shù)在裝配式結(jié)構(gòu)住宅項目管理應(yīng)用實施建議

根據(jù)上海香榭國際項目的實際運用經(jīng)驗，要在后續(xù)裝配式結(jié)構(gòu)住宅項目中推廣運用BIM技術(shù)需要對以下幾個方面加大關(guān)注：

(1)加大對管理人員培訓(xùn)力度，完善相關(guān)人才梯隊建設(shè)

目前大部分建設(shè)工程項目的管理模式還是依據(jù)老的項目管理套路，管理者依照既有的思路對新的更高建設(shè)標準的項目進行管理，導(dǎo)致管理難度越來越大，建設(shè)項目的目標控制越來越難以實現(xiàn)。所以需要加大對這類新式項目管理模式的宣傳和培訓(xùn)，使得精益建造思想能夠進入大部分管理人員的管理理念中，大部分項目管理人員特別是設(shè)計研發(fā)、工程管理、造價咨詢?nèi)藛T能夠熟練運用和掌握相關(guān)軟件，提高建設(shè)工程項目的信息化水平。

(2)試點項目多點開花，以點帶面促進推廣

目前國內(nèi)多地建筑工程行政主管部門提出推廣應(yīng)用BIM技術(shù)的口號。2014年上海市人民政府辦公廳下發(fā)《上海市人民政府辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)市建設(shè)管理委關(guān)于在本市推進建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)意見的通知》，2015年下發(fā)《關(guān)于在本市開展建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用試點工作的通知》，同年下發(fā)《上海市建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用指南》，推動試點項目的應(yīng)用。目前上海市新建項目或多或少已使用BIM技術(shù)，但相關(guān)可研成果和理論研究較少。施工承包企業(yè)應(yīng)當積極建造BIM技術(shù)應(yīng)用示范工程，引導(dǎo)和鼓勵項目推廣應(yīng)用，摸索適合我國國情的相關(guān)技術(shù)標準，推進關(guān)鍵技術(shù)的研究。

(3)建立健全標準體系

近年來，BIM技術(shù)作為工程建設(shè)信息化發(fā)展中重要的角色，在施工進度、成本管控和提升質(zhì)量方面有明顯優(yōu)勢[9]。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，以BIM為手段，交互協(xié)調(diào)應(yīng)用在工程項目管理活動中將會是建筑業(yè)以后發(fā)展的必經(jīng)之路[10]，美國的相關(guān)標準NBIMS-US(National BIM Standard-United States)已經(jīng)三版更新，而我國目前仍未建立國家級的BIM體系標準，關(guān)于BIM技術(shù)的標準、規(guī)范應(yīng)用流程、與之配套的信息化管理模式有待更多研究[11]。

(4)加強政策扶植

加快研究和制定建筑業(yè)信息化、精細化、工業(yè)化管理發(fā)展綱要，對建筑業(yè)的長期發(fā)展有極大的促進作用。加強政府的政策引導(dǎo)，可加大建設(shè)單位、施工單位領(lǐng)導(dǎo)層對新技術(shù)、新工藝、新模式的支持力度，加強在人力資源、物質(zhì)資源方面的投入，從而依靠資本的力量推動新模式的應(yīng)用落地。

(5)項目運用循序漸進

BIM技術(shù)的應(yīng)用和推廣將加速推進施工企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的步伐，提高工程項目建設(shè)集成化程度[12]，但推廣需循序漸進、因地制宜，摸索適合自己項目、自己企業(yè)的應(yīng)用方式，切記生搬硬套，在應(yīng)用過程中需注重對人才隊伍建設(shè)，不能一味求成。新技術(shù)、新模式的發(fā)展必定是個緩慢上升的過程，拔苗助長只能導(dǎo)致被時代的浪潮淹沒。