馮婷婷（閩南理工學(xué)院，福建 泉州 362700）

裝配式建筑即“像搭積木、造汽車一樣建房子”，代表建筑業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向，已成為當(dāng)下我國(guó)建筑業(yè)備受關(guān)注的熱點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)以其優(yōu)越的力學(xué)性能，能夠較好地研究標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)拼裝連接施工，結(jié)構(gòu)更加安全，抗震性能優(yōu)越，技術(shù)體系成熟，符合裝配式建筑的建造方式與特點(diǎn)，同時(shí)，也是國(guó)家能源戰(zhàn)略儲(chǔ)備的重要導(dǎo)向。相較于PC剪力墻結(jié)構(gòu)體系，裝配式建筑能耗低、綠色環(huán)保、工程質(zhì)量品質(zhì)優(yōu)越，技術(shù)體系成熟可靠，抗震性能優(yōu)越[1]，裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅是中國(guó)裝配式建筑的主導(dǎo)發(fā)展方向。

1 項(xiàng)目概況

裝配式人才公寓項(xiàng)目位于福建省，基地西側(cè)為中清路，北側(cè)為三清路，東側(cè)為潁州南路，南側(cè)為府前路。項(xiàng)目分為東西兩個(gè)地塊，總用地面積為110630m2（合約166畝），總建筑面積35.3萬(wàn)m2，綠地率≥35%。示范面積26.6萬(wàn)m2：住宅22.3萬(wàn)m2；公建及配套4.3萬(wàn)m2。該項(xiàng)目裝配式建筑為地上所有建筑，包括G-1#～G-21#住宅、S-1#～S-9#商業(yè)及附屬、1#～5#配電房、開閉所。

2 一體化技術(shù)應(yīng)用總體方案

2.1 BIM應(yīng)用方法

結(jié)合裝配式人才公寓建筑的特點(diǎn)，以關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵工藝、管理模式為突破點(diǎn)，全過(guò)程實(shí)施設(shè)計(jì)施工一體化技術(shù)，最終達(dá)到項(xiàng)目實(shí)施綠色環(huán)保、快速施工、保證工程質(zhì)量以及降本增效的目的[2]。設(shè)計(jì)施工一體化應(yīng)用方法主要如下。

（1）經(jīng)過(guò)認(rèn)真總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，制定ALC板隔墻安裝施工方法，并通過(guò)對(duì)兩榀ALC墻板鋼框架在反復(fù)動(dòng)力加載的模擬，研究ALC墻板與鋼框架之間擁有良好的連接性能。

（2）關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵工藝等技術(shù)措施的制定，通過(guò)必要的試驗(yàn)、樣板先行等手段，研究例如連接件設(shè)計(jì)、ALC保溫裝飾一體板設(shè)計(jì)、接縫防水防火節(jié)點(diǎn)處理、單元安裝法施工技術(shù)、安全防護(hù)施工設(shè)計(jì)等，形成技術(shù)報(bào)告及知識(shí)產(chǎn)權(quán)成果。

（3）工程總承包管理模式的探索與應(yīng)用：以BIM三維信息模型為基礎(chǔ)，建立工程總承包項(xiàng)目管理平臺(tái)，研究項(xiàng)目的可視化與信息化數(shù)字化管理模式。

2.2 技術(shù)路線

在實(shí)施中，利用設(shè)計(jì)施工一體化深化設(shè)計(jì)技術(shù)，研究鋼構(gòu)件的設(shè)計(jì)制造安裝一體化。利用設(shè)計(jì)院的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，建立了大量的標(biāo)準(zhǔn)化模塊庫(kù)，為標(biāo)準(zhǔn)化戶型的建立奠定了基礎(chǔ)。和福州大學(xué)等高校建立長(zhǎng)期科研合作關(guān)系，針對(duì)墻板、空調(diào)板進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，對(duì)連接件的設(shè)計(jì)、墻板的構(gòu)造設(shè)計(jì)和節(jié)能設(shè)計(jì)具有豐富的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。建立以裝配式建筑總承包管理模式為牽引，充分發(fā)揮技術(shù)策劃、設(shè)計(jì)、加工、安裝環(huán)節(jié)的高效率密切對(duì)接作用，形成成套裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑集成技術(shù)與管理經(jīng)驗(yàn)。技術(shù)路線主要應(yīng)用示范任務(wù)如下：

（1）形成裝配式高層鋼結(jié)構(gòu)居住類建筑、裝配式鋼結(jié)構(gòu)公共類建筑和裝配式低層住宅集成技術(shù)體系。

（2）形成裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑集成技術(shù)清單、操作規(guī)程及產(chǎn)品說(shuō)明書等。

（3）在外墻的材料密度方面具有較大突破，并兼顧外墻的耐久性、隔音、保溫、防火、抗?jié)B等建筑功能。

（4）在信息化管理方面，建立系統(tǒng)的總承包運(yùn)營(yíng)管理創(chuàng)新中心；管線集成技術(shù)方面，通過(guò)管線分離施工技術(shù)的實(shí)踐與總結(jié)，形成適于我國(guó)居民習(xí)慣的集成衛(wèi)浴等裝配化裝修。

（5）通過(guò)模數(shù)化與標(biāo)準(zhǔn)化的統(tǒng)一，使得協(xié)同設(shè)計(jì)真正能夠在BIM正向設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)，使得數(shù)字化生產(chǎn)成為可能。

（6）逐步完善三維激光掃描技術(shù)在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑建造過(guò)程中的應(yīng)用，有效控制主體鋼結(jié)構(gòu)的安裝精度，提高裝配精度。

3 基于BIM的設(shè)計(jì)施工一體化協(xié)同建造與場(chǎng)景化應(yīng)用技術(shù)

由于鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅建造在實(shí)踐應(yīng)用中，缺乏并行化的集成深化設(shè)計(jì)、多專業(yè)協(xié)同，不能充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)裝配式技術(shù)體系的優(yōu)勢(shì)，出現(xiàn)了住宅舒適度低、適應(yīng)性差、裝配化程度低等問(wèn)題[3]。因此本文借助BIM技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)，系統(tǒng)性地探討提出適宜鋼結(jié)構(gòu)住宅工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化及個(gè)性化發(fā)展的建造策略。首先，通過(guò)查閱圖籍資料、工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地進(jìn)行調(diào)研，分析闡述鋼結(jié)構(gòu)住宅協(xié)同建造與場(chǎng)景化應(yīng)用的必要性，并指出BIM信息模型在裝配式住宅中具有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)；其次，闡明了BIM與協(xié)同建造相關(guān)理論，以場(chǎng)景化應(yīng)用為切入點(diǎn)，提出了基于BIM的住宅集成建造方法及應(yīng)用流程，為鋼結(jié)構(gòu)住宅集成化設(shè)計(jì)提供了“協(xié)同”建造的理論依據(jù)；最后，按照協(xié)同建造的總體流程，探討B(tài)IM平臺(tái)下的鋼結(jié)構(gòu)住宅協(xié)同建造的要點(diǎn)，借助BIM模型參數(shù)化、模塊化、可視化優(yōu)勢(shì)，從模塊化集成建造角度出發(fā)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)體系按類別有針對(duì)性地開展重點(diǎn)場(chǎng)景應(yīng)用，主要包括施工場(chǎng)地布置模擬、重難點(diǎn)施工方案編制及可視化交底、管線綜合和智慧工地。下面將逐個(gè)分述各個(gè)重點(diǎn)場(chǎng)景的技術(shù)應(yīng)用。

3.1 施工場(chǎng)地布置模擬

如圖1所示，施工平面布置模擬是對(duì)施工各階段的場(chǎng)地地形、既有建筑設(shè)施、周邊環(huán)境、施工區(qū)域、臨時(shí)道路、加工區(qū)域、材料堆場(chǎng)、臨水臨電、施工機(jī)械、安全文明施工設(shè)施等臨時(shí)設(shè)施進(jìn)行模擬布置和優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)施工平面的科學(xué)布置。

圖1 施工場(chǎng)布模型

3.2 重難點(diǎn)施工方案編制及可視化交底

在局部重點(diǎn)防水施工工藝、自承式無(wú)立桿樓板支撐體系等重難點(diǎn)專項(xiàng)施工方案編制過(guò)程中創(chuàng)建施工模型，并應(yīng)用BIM可視化技術(shù)對(duì)管理、作業(yè)人員進(jìn)行可視化的技術(shù)、安全交底[4]。圖2所示為預(yù)制板施工方案可視化交底，由圖2可清晰知曉主龍骨、次龍骨、木模板等構(gòu)件的安裝位置，能夠使施工人員更加明確工藝手法。

圖2 重難點(diǎn)施工方案可視化交底

3.3 管線綜合

圖3所示為管線綜合模型，全專業(yè)模型創(chuàng)建、合模，碰撞檢查，依據(jù)優(yōu)化原則深化管綜模型，為機(jī)電預(yù)留預(yù)埋作業(yè)、安裝作業(yè)提供指導(dǎo)。

圖3 管線綜合模型

3.4 智慧工地

智慧工地包括基于BIM技術(shù)的輕量化的管理平臺(tái)與數(shù)據(jù)云圖，綜合形成對(duì)項(xiàng)目的全方位數(shù)字化管控。資料管理、圖紙管理、變更單管理、模型管理、進(jìn)度管理共同構(gòu)成了輕量化的管理平臺(tái)，從平臺(tái)上直觀看到項(xiàng)目的進(jìn)度情況，輔助現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度管理[5]。數(shù)據(jù)云圖則集成了現(xiàn)場(chǎng)的項(xiàng)目情況、勞務(wù)管理、環(huán)境管理、視頻監(jiān)控管理，為現(xiàn)場(chǎng)的平面管理提供了幫助。

通過(guò)電控公司及科技公司，建立裝配式建筑全產(chǎn)業(yè)鏈的部品部件高品質(zhì)供應(yīng)與基于BIM技術(shù)數(shù)字化EPC管理模式平臺(tái)，具備了裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅項(xiàng)目的運(yùn)維與管理的能力。

通過(guò)系統(tǒng)性的信息模型搭建、平面布置模擬、重難點(diǎn)施工方案可視化模擬等為施工方案、施工要素提供信息化、數(shù)字化、可視化支持，借助于BIM技術(shù)與智慧工地平臺(tái)，提高施工作業(yè)與管理的技術(shù)性、策劃性，進(jìn)而達(dá)到降本增效的應(yīng)用目標(biāo)。

4 設(shè)計(jì)施工一體化管理體系與保障措施

福建建工針對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的戰(zhàn)略發(fā)展，從2015年提上公司戰(zhàn)略發(fā)展的重要方向，2017年～2020年是關(guān)鍵發(fā)展階段[6]，該階段，福建建工在裝配式建筑的市場(chǎng)開拓、工程技術(shù)、人才培養(yǎng)等方面，將全面發(fā)展并趨于成熟，總體目標(biāo)如下所述：

（1）針對(duì)別墅建筑、住宅建筑和公共建筑，開發(fā)福建建工特色的建筑結(jié)構(gòu)體系，并形成相應(yīng)的集成技術(shù)系統(tǒng)，形成穩(wěn)固的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、技術(shù)管理團(tuán)隊(duì)及項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)，建立與完善BIM協(xié)同設(shè)計(jì)與管理信息平臺(tái)，真正研究BIM技術(shù)的工程應(yīng)用并得到成效，適當(dāng)引入智能建筑因素，重在控制裝配式建筑的專業(yè)協(xié)同與建造過(guò)程中的整體精度控制研究，提升裝配式建筑的建造水平和工程質(zhì)量。

（2）針對(duì)公司自行研發(fā)的裝配式復(fù)合節(jié)能外墻板和裝配式復(fù)合隔聲內(nèi)墻板，建廠自行生產(chǎn)，生產(chǎn)工藝流程形成企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并提煉出企業(yè)產(chǎn)品定額，該墻板廠供公司承建的工程和其他公司承建的裝配式工程，隨著板廠的技術(shù)成熟和工程訂單的增加，可在其他省份建廠。

（3）形成裝配式建筑預(yù)制等部品部件的成熟技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，申報(bào)地方標(biāo)準(zhǔn)，鋼梁自支撐桁架施工模板的成熟產(chǎn)品，應(yīng)用于裝配式建筑工程并對(duì)外銷售或租賃。

（4）培養(yǎng)若干梯隊(duì)的產(chǎn)業(yè)化工人，形成懂技術(shù)的專業(yè)化施工隊(duì)伍，為公司承建的裝配式建筑工程開展奠定良好的基礎(chǔ)，并為公司當(dāng)?shù)亟鉀Q就業(yè)問(wèn)題。

（5）積極利用公司的門窗公司、木業(yè)公司和電控公司的資源優(yōu)勢(shì)，將裝配式建筑的其他部品部件的供應(yīng)、技術(shù)集成、上下游供應(yīng)等，建立健全福建建工裝配式建筑部品部件的上下游供應(yīng)合作關(guān)系，并形成穩(wěn)定的合作模式。

為更好便于課題管理，有利于課題的推進(jìn)，成立由業(yè)主代表、項(xiàng)目經(jīng)理、總監(jiān)為代表的研究小組，一支工程經(jīng)驗(yàn)豐富、踏實(shí)肯干、銳意進(jìn)取隊(duì)伍。另外，課題實(shí)行負(fù)責(zé)制，建立內(nèi)部協(xié)調(diào)機(jī)制和人員管理制度。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)裝配式人才公寓設(shè)計(jì)及施工一體化的過(guò)程中，得出以下結(jié)論。

（1）對(duì)本項(xiàng)目中PC構(gòu)件（PC剪力墻、PC陽(yáng)臺(tái)板、PC樓梯、PC裝飾柱、PC空調(diào)板)進(jìn)行結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)，將其應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。

（2）總結(jié)本項(xiàng)目的PC構(gòu)件的生產(chǎn)質(zhì)量通病，提出相應(yīng)的解決方案。

（3）將裝配式建筑設(shè)計(jì)施工一體化鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)線項(xiàng)目應(yīng)用在產(chǎn)業(yè)基地的實(shí)施中，利用BIM深化設(shè)計(jì)技術(shù)，研究鋼構(gòu)件的設(shè)計(jì)制造安裝一體化。利用裝配式人才公寓的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑特點(diǎn)，建立了大量的標(biāo)準(zhǔn)化模塊庫(kù)，為標(biāo)準(zhǔn)化戶型的建立奠定了基礎(chǔ)。

（4）對(duì)連接件的設(shè)計(jì)、墻板的構(gòu)造設(shè)計(jì)和節(jié)能設(shè)計(jì)提供了豐富的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

（5）在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中健全EPC項(xiàng)目總承包管理機(jī)制，采用BIM協(xié)同設(shè)計(jì)與信息化精確管理方式，形成裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑集成技術(shù)體系，推動(dòng)國(guó)家及福建省裝配式建筑產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展和科技進(jìn)步，提升建筑工業(yè)化科技水平和工程實(shí)踐。