BIM技术在装配式剪力墙结构工程施工中的应用研究

王程程 许立强 于芳 王露 彭天舟

摘 要：研究建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术在装配式剪力墙结构工程施工中的应用，通过引入BIM技术，创建三维信息化模型，对预制构件节点进行深化设计，模拟施工场地布置和施工进度计划，并优化机电管线设备，实现了三维可视化技术交底和信息化运维管理，有效提高了预制装配式建筑施工的精度和效率。

关键词：装配式剪力墙结构;BIM技术;信息化管理

中图分类号：TU17 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）18-0106-03

Abstract： This paper studies the BIM technology in the application of prefabricated shear wall structure construction， the introduction of Building Information Modeling（BIM） technology， to create a 3D model， to deepen prefabricated node design， simulation， construction site layout and construction progress plan， and optimize the mechanical and electrical pipeline equipment， technical clarificaiton realized 3D visualization and information operations management， It effectively improves the precision and efficiency of prefabricated construction.

Keywords： prefabricated shear wall structure;BIM technology;information-based construction

装配式剪力墙结构是指由剪力墙、梁以及板等主要受力构件，经过部分或全部工厂预制、工地装配连接以及关键连接节点后浇混凝土实现结构整体连接的装配式混凝土结构。该结构对剪力墙的连接节点承载力要求极高，因此需深化设计建筑结构施工细节，优化改革建造施工的方式，最大限度地实现信息数据化和建筑产业化。

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术是一种多维模型信息集成技术，在建筑的设计、生产、施工和运维管理全生命周期内，实现建筑全方位的信息集成与共享[1]。BIM技术是“集成”的主线，而“集成”是装配式建筑的核心。因此，将BIM技术应用于装配式剪力墙结构的模型创建、节点深化、场地布置、进度模拟、设备优化、技术交底以及运营维护等方面，能够实现建筑的信息化施工和管理。

1 工程概况

本项目为一栋地上18层带地下车库的装配式剪力墙结构的住宅楼，建筑面积为8 486.18 m2，建筑高度為52.2 m，结构安全等级为二级，设计使用年限为70年，抗震设防烈度为7度，装配率达到60%。

本工程预制构件有内墙板、外墙板、叠合板以及楼梯板等。预制构件通过浇筑混凝土、灌浆材料的方式连接成整体。施工时先安装预制墙板，然后在连接节点处现浇混凝土。其中，预制叠合板与现浇楼板同步施工。

2 BIM技术在装配式剪力墙结构工程施工中的应用

2.1 模型创建

本项目装配式建筑BIM模型包括预制构件和现浇构件，如图1所示。其中，预制构件需要通过载入族的方式创建，主要采用Revit软件建立三维模型;现浇构件的创建可直接查询软件系统族。为了使模型更加合理、科学以及有效，需利用BIM的信息集成技术对模型进行深化设计，将模型导入可视化和仿真（Navisworks）软件进行碰撞检测，不断优化预制构件参数，以满足设计、施工和装修要求，实现各专业的协同设计。

2.2 节点深化

预制装配式剪力墙结构关键节点主要包括楼梯梯段连接节点、外墙横向接缝注浆节点和预制墙体竖向接缝节点等。本项目中部分连接节点采取浆锚连接，通过两侧钢筋搭接后实施灌浆，从而形成一个整体结构。工程施工时，利用BIM技术的三维可视化特点对节点进行施工虚拟仿真，实时变换角度，全方位、多角度地进行观察，有利于连接节点的有效施工[2]。同时，在可视化环境下，预制构件能够直观反映碰撞问题，如墙与板之间的碰撞、梁与楼板之间的碰撞以及钢筋节点之间的碰撞等。利用BIM的碰撞检测技术，对节点进行深化设计，可保证节点的施工质量，减少设计变更，从而缩短工期、节约成本，提高施工效率，为装配式剪力墙结构工程的施工提供有力保障。图2为预制装配式剪力墙结构工程节点连接施工及节点深化设计图。

2.3 场地布置

在预制装配式剪力墙结构工程施工过程中，需要重点考虑预制构件的生产运输、现场堆放以及安装质量等问题。本工程利用BIM技术进行施工场地的模拟布置，通过采取策划场地布置、构件堆置区域规划等有效措施，科学直观地反映施工现场情况，最大化施工场地利用率[3]。例如：根据预制构件的尺寸，合理安排运输车辆及车次;根据现场放置区域的规划，调整机械运输路线;根据施工工序，明确构件运输的先后顺序。利用BIM技术，在结构构件吊装前，对构件入场和吊装过程进行信息化管理，同时可以利用无线网络追踪和记录预制构件的存放位置等。通过BIM模型模拟实际吊装过程进行分析判断，更新或修改施工构件吊装方案，调整施工进度计划，使各施工过程信息共享，有效避免了传统模式下场地脚手架及其他预制构件的乱堆乱放现象，减少了现浇构件的浇筑及场内二次搬运的工作量，提高了绿色节能环保水平和施工效率。如图3所示，通过模拟施工场地布置可以直观反映机械运输路线、预制构件堆置区域等现场施工部署的情况。

2.4 进度模拟

项目在施工前根据预定工期对BIM模型进行施工进度模拟。将BIM模型导入Navisworks软件中，并设置好工程的起止时间，通过链接方式导入施工进度计划横道图，对不同的建造工序和施工节点进行施工进度4D仿真模拟，以检验施工工序的可实施性。这不仅能够节约布置施工计划的时间，而且使得计划进度清晰，有利于实际施工的进度安排，还可以根据工程实际施工需要适时调整更新施工进度，使项目的设计和施工更加科学合理[4]。在BIM技术施工仿真模拟的基础上，项目对比多个方案，合理安排施工进度计划，科学利用建筑物料，降低了事故发生率，避免了后期可能发生的返工现象，确保工程各项工作能够顺利按期完成。

2.5 设备优化

装配式剪力墙结构工程在设备施工过程中需要定期检查设备的施工环境和运行情况，以保证设备的正常运行。本项目在满足装修要求的前提下，利用BIM可视化特点，对电箱、电气管线等设备进行深化设计，检查预制构件门窗洞口尺寸和机电设备管道净高、净宽等是否满足要求，提前精准确定好预制墙体电气管线孔预留位置，有效实现二维与三维数据的有效转变[5]，减少了各类设备的碰撞和误差，极大地提高了预留孔道和管线的精度，降低了施工中疏漏或失误发生的概率，使施工质量得到了有效控制。管道优化图如图4所示。

3 三维可视化技术交底

预制装配式建筑施工工艺与传统现浇施工工藝存在很大区别。预制装配式建筑施工过程中，施工人员并不能完全掌握预制构件的安装、叠合板的支撑安装以及预制构件节点的灌浆施工等工艺流程，容易出现预制构件安装混乱和搭接错误的情况，导致现场施工质量大打折扣。为了提高预制装配式建筑施工技术交底的有效性，项目利用BIM技术，以三维模型代替二维图纸，运用信息化技术制作施工工艺视频并导入二维码。施工人员通过扫描二维码即可查看相关信息，实现了三维可视化技术交底，为工程人员提供了有效的交流平台，提高了施工交底效率，保障了施工管理的运行稳定性和工程的施工质量。

4 BIM信息化运维管理

在运维管理阶段，本项目为BIM三维模型提供相关的建筑信息，并导入对应预制构件的二维码中，粘贴在预制构件的实体、加工图以及明细表上。通过扫描二维码，可以快速找到对应设施的安装位置，并识别该构件的维修次数、使用时间等信息。在后期预制建筑物的改建、扩建阶段，通过BIM模型数据库可以精准判别出预制剪力墙和内隔墙，并快速核对预制构件的相关信息，避免误损承重构件，破坏房屋结构。利用BIM模型信息，还能帮助管理人员了解各构件的运行状况和施工成本情况，判断预制构件的可回收性，从而优化投资回报率，指导生产和维修符合需求的信息化预制构件，规避施工风险和资源浪费问题，提高资源管理规范性并加大运维管理力度。

5 结语

项目以实际工程为对象，研究了BIM技术在装配式剪力墙结构工程施工中的应用。基于BIM技术，利用三维信息化模型，深化设计预制构件节点，模拟施工场地布置和施工进度计划，优化机电管线设备，实现了三维可视化技术交底和信息化运维管理，有效提高了预制装配式建筑施工的精度和效率，加快了建筑信息化和产业化的进程。

参考文献：

[1]孙少辉，董龙峰，孙岩波，等.BIM技术在装配式剪力墙结构施工中的应用[J].建筑技术，2017（8）：826-829.

[2]张婷.基于BIM技术的装配式剪力墙结构施工关键技术流程[J].工程技术研究，2019（12）：51-52.

[3]郝志强，浅析BIM技术在装配式剪力墙结构建筑中的信息化应用[J].四川水泥，2020（5）：136.

[4]马亚楠，于少杰，闫丽娟.装配式剪力墙结构和BIM技术在住宅产业化中的应用[J].中小企业管理与科技，2020（2）：170-171.

[5]熊威.基于BIM的叠合板式剪力墙结构应用研究[D].合肥：安徽建筑大学，2016：55.