[摘要] 西安市高新区大型装配式厂房施工中，应用BIM技术，在通过模拟吊装等缩短工期，利用 BIM 技术优化场地布置等降低成本，通过碰撞检查等提高了工程质量，取得良好的效果。
BIM技术应用于大型装配式厂房建设中，完成了结构建模、碰撞检查、工程量计算、施工方案优化、施工进度模拟以及项目信息管理等工作。实践表明，利用BIM技术有利于提前发现设计图纸、施工方案、进度计划中存在的问题，便于提前制定解决方案，实现控制项目成本、缩短工期和提高建筑质量的目标。
01 工程概况
某装配式工业厂房项目位于西安市高新综合保税区内，总建筑面积5万㎡，建筑高度约21m，地下1层，地上2层，施工工期从2017年11月至2019年5月，该项目在国内预制程度较高，采用的预制构件类型包括: 预制型钢桁架双皮墙 ( precast truss wall，简称PTW) 、预制柱、预制梁、叠合板，而PTW为国内首次引进。
02 项目难点
1、本项目预制构件共2.4万m³，1647种，6 960件，构件的生产、运输、堆放和现场吊装管理难度大。
2、预制构件普遍在20t以上，其中最重的预制 构件( 预制柱) 重32t，塔式起重机布置和吊装安全要求高。
3、构件中埋件和出筋种类多，空间关系复杂， 碰撞检查工作量大。
为解决上述问题，本项目采用Revit软件对结构和构件等进行建模分析，并对现场构件吊装顺序、塔式起重机布置进行模拟，在降低项目成本、缩短工期和提高建筑质量等方面取得了良好效果。
03 BIM 技术应用
建模
在项目施工前，根据业主提供的二维图纸，使用 Revit 软件建立项目结构模型。由于该项目为PC结构，由多种类型构件搭建而成，需要先将每种构件建成族模型(见图1) ，再将全部构件族导入项目中，搭建项目的结构模型(见图2) 。项目模型的深度取决于族构件的精度，在建立族构件时，需要对构件尺寸、构件外部出筋、预埋件的尺寸和位置进行精确建模。本项目包含预制柱、预制梁、叠合板和PTW墙4 种构件，其中预制柱403种，预制梁294种，叠合板259种，PTW墙403种。
碰撞检查与优化
Revit建模后，将模型导入Navisworks平台，进行BIM模型的碰撞检查，主要包括:
1. 对预制构件内部的碰撞检查，即内部钢筋间的碰撞，钢筋与预埋件的碰撞，钢筋及灌浆套筒与管线接地盒的碰撞等;
2. 预制构件间的碰撞检查，即预制柱顶出筋与预制梁侧面出筋及与对应套筒空腔间的碰撞，不同方向的预制梁端面出筋间的碰撞等。碰撞检查完成后，根据碰撞结果对各构件进行调整，进一步优化部件间位置，有效减少施工中碰撞问题的发生。
碰撞类型包括硬碰撞、间隙和重复项等。硬碰撞指两个构件实体间发生碰撞，这类碰撞问题出现较多，对工程的影响较大。最小间隙指两个构件实体间并未发生直接碰撞，但两个构件间的距离小于设计规范要求，从而影响施工活动或不能满足净空要求。在项目模型进行碰撞检查时，可以根据实际需要选择其中一种。在 Navisworks 平台的 Clash Detective 模块添加检测，进行碰撞检查计算，检测完成后自动生成检测报告。报告中显示碰撞名称、碰撞距离、碰撞位置、碰撞类型、碰撞点、相互碰撞的项目等。根据碰撞检查结果，在模型中找到对应部位，针对碰撞点进行修改，逐一排查修改后再次进行复核碰撞检查，重复此过程，直到碰撞结果显示“零”为止。
本项目通过BIM模型碰撞检查，发现2层构件碰撞共23处。如G /22 -G /24 轴处2个预制梁的出筋相互碰撞，B /3 轴处柱上部出筋和梁侧面出筋相互碰撞(见图3) 。
工程量提取
在Revit 视图模块中能够创建明细表，根据计算需要选择相应类型，生成明细表。利用明细表计算工程量包括2种方式: 族参数和计算值。明细表利用族参数能够自动统计构件工程量。图4为利用构件族参数统计的预制柱、预制梁工程量。而计算值是在族参数的基础上进行设置生成所需计算的工程量。例如，需要计算一个构件的重量，通过族参数自动生成构件的体积，重量则通过“体积×密度”的计算值显示在明细表中。明细表统计工程量是按类别统计，统计结果为项目中所有预制柱、预制梁、叠合板的总量，如果想要统计每层的构件数量，可以利用明细表中的过滤功能进行分类统计。
施工方案优化
1.优化场地布置
与传统现浇厂房不同，PC厂房项目体量大，预制构件数量多，若不提前进行策划，会造成PC构件堆放分区不规范，堆场杂乱无章，后期可能造成堆场空间不足，构件无处安放等问题。本项目借助BIM技术，结合履带式起重机规划运输交通路线，对堆场构件布置进行优化(见图5) ，提高堆场利用率。
PC厂房主体施工以PC构件吊装为核心，塔式起重机在吊装过程中至关重要。本项目布置塔式起重机数量较多，采用BIM技术对布置方案进行模拟，尽量保证项目全部构件在塔式起重机工作范围内，且保证塔式起重机安装、拆卸时履带式起重机站位不影响其他作业施工，不占用交通路线，并以动画形式指导作业人员进行规范合理操作，指导作业流程。经过BIM 模拟对比，最终确定设置7台塔式起重机，如图6所示。
2.构件吊装仿真模拟
装配式厂房构件数量多，构件吊装质量决定整个项目质量。在正式施工前借助BIM技术对构件吊装过程进行仿真模拟，再根据结果对吊装方案和吊装流程进一步优化，确保构件准确、高效吊装。预制柱模拟吊装与实际吊装对比如图7所示。预制梁两端均有外部出筋，在柱顶处，4根梁的外部出筋上下错开搭接(见图8) ，若直接进行吊装，会因构件安装次序不正确导致返工，造成劳动力浪费和工期增加。借助BIM模型进行安装模拟，确定正确的安装次序，与施工人员做好交底，确保现场安装一次成功。此外，通过吊装仿真模拟将吊装过程中可能存在的安全隐患暴露出来，以便管理人员提前采取预防措施，避免安全事故。
BIM 信息管理平台
本项目包含构件种类多、数量大，为解决构件发货、接收信息不准确，构件不知所踪，现场安装混乱的问题，采用BIM与二维码相结合的技术手段，通过建立BIM信息管理平台，实现构件信息共享，有效避免因个人错误导致的信息不准确，从而有效提高构件生产、吊运、安装管理质量和效率。
借助BIM技术确定吊装顺序，从而确定构件的生产顺序、运输顺序、堆放场地等，实现构件实时可视化管理。将三维BIM模型导入BIM信息管理平台，每个构件生成一个二维码，记录构件的编号、楼 层、尺寸、生产厂家等信息，构件厂生产构件时，直接将二维码卡片固定在构件表面。构件吊运过程中，构件厂根据二维码卡片信息记录发货清单，现场人员接收构件时，根据二维码信息再次核实发货清单上构件编号，安排构件堆放位置并做好记录。当现场发现构件损坏时，也能通过二维码信息确定该构件生产厂家，及时进行修补或重新生产，避免影响构件正常吊装。构件二维码卡片能帮助现场施工人员更便捷地完成构件定位、吊装，方便随时查询吊装构件参数属性、施工完成质量等信息，再将竣工数据上传至项目数据库，实现施工质量记录可追溯查询。
04 结语
将BIM技术引入装配式厂房项目，为项目带来以下效益。
1、工期方面
通过对厂房模型进行碰撞检查，找到模型构件之间存在的冲突点，提前解决，避免不必要的返工，缩短工期; 优化塔式起重机布置，减少各塔式起重机间的干涉，均衡工作量，有利于提高安装速度，缩短工期; 模拟构件吊装方案，提前确定吊装次序，保证现场吊装的顺利进行，缩短工期。
2、成本方面
利用 BIM 技术优化场地布置，找到最优的塔式起重机布置方案，避免资源浪费，从一定程度上降低成本; BIM 自身带有工程量统计功能，方便商务人员对项目成本进行核算，提高工作效率。
3、质量方面
通过碰撞检查，提前发现预制构件的设计错误，极大地减少了现场拆改工作，提高了工程质量。
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