山东德建集团装配式办公楼项目BIM技术综合应用

2021年8月22日BIM案例阅读模式

导读

近年来，装配式建筑作为未来国家建筑业发展的重要方向之一，主要具有四个方面的特点：一是建筑设计标准化，二是功能空间模块化，三是生产活动工厂化，四是现场作业装配化。与传统建筑相比装配式建筑在设计方面需要提前考虑不同专业之间的协调配合，避免后期在预制构件上打孔等问题，在施工方面对于施工精度要求较高，需要避免预制构件安装中出现‘错漏碰缺’等情况。通过将BIM技术运用于装配式建筑设计施工全过程，可以充分保证在设计施工中信息传递的准确性，实现装配式建筑的精致建造。

一. 项目信息

德建装配式产业园位于德州市经济开发区，西临崇德四大道，北靠大学东路，东接崇德五大道，南面为润德科技公司。地势平坦交通便利。装配式办公楼项目位于产业园西南角的办公区内。装配式办公楼建筑面积5200余平方米，装配率达85.1%，其中，梁、柱、楼梯、外墙挂板均为预制构件。是全省装配率最高、建筑面积最大的预制装配式混凝土框架结构建筑，被评为山东省装配式建筑重点示范工程。项目采用EPC总承包模式，由山东德建集团作为总承包方自主完成项目设计、材料采购、构件生产、现场装配等建造过程。由于工期和场地等原因限制，预制构件在现场进行加工养护。作为集团装配式建设重点推进的标杆项目，要求确保项目的安全和质量。由于装配式施工的相关定额尚未健全，项目合同采用成本加酬金的方式。

德建集团装配式产业园办公楼项目位置

德建集团装配式产业园办公楼项目效果图

德建集团装配式产业园办公楼施工图

德建集团装配式产业园办公楼BIM模型图

二. 项目施工难点

1. 项目装配率高，预制构件种类多

德建集团装配式产业园办公楼项目的装配率高，并且预制构件的数量多达800余个，构件类型包括预制叠合板、预制柱、预制梁、预制楼梯、预制外墙板等多个种类，构件的位置及尺寸信息准确传递比较困难。

2. 项目施工管理难度大

本项目采用EPC总承包模式，项目的设计、施工，采购全部由德建集团自主完成，这对于公司的管理能力是一项非常大的考验。同时，公司面临着装配式建筑施工管理经验相对缺乏，装配式建筑相关施工定额不全等问题。

基于上述情况，需要我们在装配式产业园办公楼项目中利用BIM技术。在项目的设计阶段考虑后续的预制构件加工安装等施工问题，通过多专业之间的碰撞检查及对施工过程的动态模拟，可以有效避免全过程中信息的交互不畅，BIM 技术支持下预制装配式建筑实现了从设计到工厂生产到最后施工安装的全产业链的高效模式，在这一链条中通过 BIM 系统协调设计、制造和安装之间的关系，使生产具有连续性，建筑构件标准化、专门化，加工集成化，工程施工组织化，从而实现装配式建筑生产组织的一体化。

三. BIM技术在装配式建筑施工中的应用

1. 设计阶段BIM应用

在装配式产业园办公楼项目设计阶段利用Revit软件及PKPM-BIM设计平台实现装配式建筑的结构系统、外围护系统、设备管线系统和内装系统的集成化设计，保证了建筑、结构、给排水、暖通、电气与智能化等各专业之间的相互协同。

PKPM装配式产业园办公楼建筑模型图

本项目采用框架结构，结构主体均为预制柱，预制梁，在设计过程中需要对框架结构的预制柱，预制梁等构件进行深化设计，为了避免不同预制构件之间的碰撞，以及预制构件与机电设备之间的碰撞。在预制构件深化设计过程中，利用PKPM软件进行不同专业之间的协同设计，及时确定穿梁洞口以及预埋件的预留预埋位置。避免后期需要返工及现场打孔等问题。

预制构件钢筋碰撞信息

装配式产业园办公楼全专业协同设计模型

为了实现“一次建模，多次使用”的原则，利用插件将PKPM模型导出为IFC格式并导入Revit中转化为rvt格式方便后期施工阶段模型的细化和管理。在Revit中对每个预制构件的参数进行细化，添加构件编码信息以便用于指导后期是管理以及利用BIM模型与施工管理云平台对接。

装配式产业园结构BIM模型

本项目的外围护系统采用幕墙与预制外墙挂板相结合的方式，其中外墙挂板数目多达采用150多块，类型包括GRC外墙挂板，混凝土夹心保温板，钢边框保温隔热轻型板三种类型，各种类型的外墙挂板与主体结构的连接方式均不相同。为了避免后期的碰撞和返工提前对各个外墙挂板及结构主体进行精细化建模，对单个外墙挂板进行独立建模，并形成外墙挂板构件库。使外挂板模型精度达到LOD500。并对外挂板与结构的连接部位进行碰撞检查，避免在后期施工过程中需要对预制外墙板的连接节点进行二次加工处理。以避免造成施工成本的增加和施工进度的延期。

办公楼北立面各类型外墙挂板BIM模型拼装

办公楼南立面各类型外墙挂板BIM模型拼装

办公楼北立面外墙挂板节点图

本项目由于主体结构采用装配式，装配式建筑的机电设计与传统现浇建筑的机电设计存在较大差异，需要将机电管线与结构分离，并且需要提前确定机电穿墙管的预留预埋位置，以避免后期需要在预制构件上打孔开洞。

机电管线与结构碰撞图

2. 施工阶段BIM应用

考虑到预制构件在后期的生产养护与现场装配中信息化管理的需要，我们基于设计深化的BIM模型，利用Revit软件对预制构件进行单独建模，并在建模过程中对构件的编码、安装位置、造价等信息进行参数化输入。对各类预制构件进行分类建库形成预制柱，预制梁等各种预制构件BIM模型库。从而方便模型的统计与管理。同时利用共享族的方式对各构件的预埋吊钉、预埋套筒等预埋零件进行数量统计，生成各预埋件的数量，类型，规格等明细表以便于预埋件的采购加工。

预制梁族库

预制梁明细统计表

为了更好的利用信息化技术对我们的项目施工过程进行管理，山东德建集团以BIM技术为基础，根据项目的实际需要，结合项目自身特点定向开发了装配式BIM管理云平台，以实现利用BIM技术指导生产、施工的目的。

装配式BIM管理云平台登录界面

结合装配式建筑施工项目的特点，我们将构件生产管理与施工管理作为软件研发的主要方向，生产管理主要是指预制构件加工生产、施工管理主要是指现场的施工装配。

装配式BIM管理云平台构件加工相关功能

通过装配式BIM协同管理云平台可以实现BIM族库管理、资料管理、生产管理、仓储管理、安装管理、编码标签管理、物资管理、质安管理、系统管理、模型展示及移动端APP开发功能。建立以项目为主体的多方协同、多级联动、整合高效的智慧化生产经营管理平台。

由于本次项目是EPC总承包项目，山东德建集团作为工程总承包方需要协调建设、设计、施工、监理等不同参与方之间的相互关系，因此本平台针对不同的参与方、不同的管理层级设置了相关管理人员的使用权限。

不同管理权限的分配

本平台对BIM模型进行轻量化设计，可以直接通过网页端进行登录，减少对硬件系统的依赖，避免平台应用过程中出现慢、卡、顿的现象。

在构件生产加工阶段，为保证构件生产加工的质量将预制构件的生产加工过程分为四个主要阶段。每个施工阶段专人负责，完成本节点手机端录入信息，并选择下一工序的相关负责人，手机端将以短信通知的形式通知下一道工序责任人。直至构件加工完成后存入构件堆场。

预制构件加工流程图

在预制构件的存储阶段，通过预制构件仓储管理系统，了解目前堆场内预制构件的数量、种类，每个构件与堆场堆放台座号一一对应，手机端录入预制构件所放置的台座号即可在构件仓储模型中显示。仓储构件模型通过模型轻量化处理，保留预制构件关键信息，通过点击构件即可查询构件信息。预制构件仓储管理系统的应用，方便了预制构件的堆场策划，能够方便快捷地查找预制构件的堆放位置，提高构件管理的工作效率。

构件堆场管理

利用仓储系统配合二维码技术，可以技术了解当前项目施工进展情况以及构件的吊装进度信息，即时查询各个构件的具体吊装时间，责任落实到人。同时装配式预制构件吊装模型通过将BIM模型轻量化处理，保留预制构件关键信息，构件吊装完成后通过手机端扫描二维码录入构件吊装信息，信息录入后在吊装模型中以不同颜色显示。

构件吊装进度管理

轻量化BIM施工模型

预制柱构件的灌浆套筒连接作为装配式施工的关键技术节点，通过灌浆管理功能，现场记录灌浆操作的具体时间、灌浆量、灌浆作业责任人、灌浆操作视频、图片，加强灌浆施工过程管理，保证施工质量。

装配式预制柱灌浆统计

在施工过程中，可以利用装配式BIM协同管理云平台对施工的成本进行管控，项目管理人员每天上传当天项目的用工量、材料进场量、机械台班数，并注明相应的工作任务，平台会自动统计一段时间内的工程量，项目的成本管理，提高项目的资金利用率。

项目成本管理界面

通过利用平台手机端，可以进行施工质量，安全的实时监控，检查人员将发现的质量、安全问题及时通过手机端上报给相关责任人，相关责任人作出整改后及时进行回复，并上传整改照片，可以有效减少施工过程中的质量、安全隐患。

施工现场质量问题上报

山东德建集团装配式产业园办公楼项目自项目立项以来，利用BIM技术贯穿了项目从设计，构件加工，材料采购，装配施工的全过程，通过BIM技术的应用有效的提高了项目的工作效率和科学管理水平。很好的避免了返工和设计变更的出现，节约了施工成本缩短了施工工期。经初步综合统计分析，BIM技术在项目上的应用，约为项目节约资金50万元。同时BIM技术的应用也为项目带来了更大的社会效益，展现了公司装配式建筑构件加工和施工装配的能力。项目BIM技术应用先后获得“中建协第四届建设工程BIM大赛”综合组二等奖、“山东省建筑信息模型（BIM）技术应用大赛”创新组二等奖、“山东省建筑信息模型（BIM）技术应用大赛”设计组二等奖等多项国家级，省级BIM比赛大奖。提高了公司的知名度，使公司的BIM技术应用获得了省内外专家及各位同行的一致好评。

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