基于BIM与物联网的装配式建筑预制构件管控探索

吕庆吉,刘 艳,张亚运,梅权斌,王轶多

(浙江省建工集团有限责任公司,浙江 杭州 310012)

随着社会经济的不断发展,建筑行业已不再是过去传统的建筑形式和管理思维,它在先进的管理理念的融合下逐渐变得越来越集中化和智能化。装配式建筑就是一种进行建筑物生产和经营的新型建造方式和组织形式,具有里程碑的改革意义。科学技术的普及,尤其是物联网技术为装配式建筑部件的信息采集、信息共享以及信息分析等提供了强有力的支持,从装配式建筑整体运作来讲,在物联网技术的作用下,可以实现对每一个部件的设计、生产、仓储、运输、安装以及拆除等全生命周期管理,可以有效确保建设过程中的质量监督和控制措施的实现。

1 工程概况

丽水市城西公租房及安置房项目(安置房)工程位于丽水市莲都区中山街与欣苑街交叉口(图1)。本工程总建筑面积203 385.16 m2,地上建筑面积(计容)136 734.9 m2,地下室建筑56 669.71 m2。由23幢分别为9F、10F、14F、17F的单体组成,结构类型为预制装配式整体框架剪力墙结构,±0.00 m以上厨房、卫生间以外楼板为预制叠合板,楼梯为预制楼梯,竖向构件及梁为现浇结构,装配率为22%。

图1 工程三维效果图

2 物联网技术

所谓的物联网就是具备有自我标识、感知以及智能的物理化实体,是在技术相互连接的基础上形成的一种网络,这些物理设备可以在自动化的条件下实现相互间的协同和互动,进而提高自身服务的智能化和集约化。

3 工业化建筑项目管理平台

3.1 项目管理平台的组成

项目管理平台由项目管理、运营管理、数据监控、后台设置、模块管理等5大模块构成。其中平台的系统架构由数据源、数据接入层、数据汇聚层、数据管理层及应用层组成[1]。

3.1.1 数据源

顾名思义数据的来源,是提供某种所需要数据的器件或原始媒体,在数据源中存储了所有建立数据库连接的信息,就像通过指定文件名称可以在文件系统中找到文件一样,通过提供正确的数据源名称,可以找到相应的数据库连接。平台中数据源是通过Excle导入、BIM 对接、手持机App及北斗定位系统、RFID芯片等等提供。

3.1.2 数据接入层

接入层利用光纤、RFID芯片信号源、无线接入技术等传输介质,实现了与用户连接,并对信息进行高效接入整合。

3.1.3 数据汇聚层

数据汇聚层是为接入层提供数据的汇聚、传输、管理、分发处理,为接入层提供基于策略的链接。数据汇聚层将本工程的项目基本信息、构件信息、车辆信息(车辆运行轨迹信息)、RFID芯片信号感应信息均提供给数据管理层。这样便可以有效地实现数据的信息化。

3.1.4 数据管理层

数据管理层将工程项目信息、统计信息、状态信息、质量监控信息、报告管理信息、权限管理、质量管控等信息进行综合管理,使项目信息更集中化。为了更好地管理平台对数据信息的处理,项目配备专职技术人员进行实时跟踪管控。

3.1.5 应用层

通过数据源的数据信息存储、接入层利用无线接入技术等传输介质实现与用户连接、汇聚层数据信息化、管理层的信息综合管理，实现了装配式项目信息化的全程应用。

3.2 项目管理平台的设备运用

本工程由23幢分别为9F、10F、14F、17F的单体组成,±0.00 m以上厨房、卫生间以外楼板为预制叠合板,楼梯为预制楼梯,本工程采用手持机App软件进行信息录入,通过有源RFID芯片卡与构件进行信息绑定,通过北斗定位终端对运行车辆进行实时跟踪定位确保运输车辆安全抵达施工现场。

3.2.1 手持机App软件

构件进入施工现场的每一块预制构件均需单独验收,并通过手持机App软件进行信息录入,手持机信息录入流程:登录手持机平台端→显示导航栏、构件列表→点击【我的构件】选项→进入构件列表页面,按构件编号进行筛选→输入构件编号进行构件查找并依次进行信息录入。

3.2.2 有源FRID芯片绑定及北斗定位终端

构件加工厂将有源FRID芯片与构件进行一一绑定,手持机App软件通过蓝牙与可调式手持读写器进行通信连接,并获取读写器识别的RFID标签。

通过对有源FRID芯片的识别,详细地查看每一个构件的相关信息,为了提高芯片利用率,项目部利用安装八角灯头线盒将有源FRID芯片预埋在其中,这样既经济又提高了芯片的回收率且又保护了FRID芯片,北斗定位终端(图2)将地理位置信息传至服务器,在PC端可调取运输车辆的运输轨迹,以及运输构件的信息,使得项目管理人员更直观地查阅车辆位置,进而实现了预制构件的自动化跟踪定位。

图2 北斗定位终端

4 BIM平台建设和准备

为实现物联网+BIM的应用,项目部结合实际,搭建BIM协同工作平台,再配以物联网对装配式构件的加工、运输、仓储及施工全过程进行信息化管理。

4.1 BIM平台建设

项目部技术团队将BIM模型压缩上传至平台中,导入平台中的模型容量小、信息完整,使得每个构件都具有信息化,这样可在PC客户端及移动设备端随时随地的查看。

4.2 物联网+BIM的应用优点

BIM是物联网应用的基础数据模型,是物联网的核心与灵魂,通过BIM模型能够展示出构件的每一个细节部位,模型是三维可视和动态的,涵盖了整个建筑物所有构件信息。物联网+BIM技术的应用大大提高了工程的施工效率,结合本工程实际情况,BIM的应用将施工工艺进行了更好的优化,使得施工质量得到了保证。

5 BIM与物联网的构件信息化管理

5.1 设计阶段构件的深化管理

构件加工前对预制构件的预留、预埋进行深化设计,核对深化设计后的点位,消除构件图纸水电管线点位与后期装饰装修时的偏差,确保构件加工生产的准确性。

5.2 构件质量管控的信息化管理

预制构件整个质量管控工程共分为4个阶段：构件加工阶段，构件进入堆场阶段，构件进场阶段和构件实体质量上传及数据管控阶段。

5.2.1 构件加工阶段质量管控

构件加工厂在生产构件时除严格按照深化设计图纸进行施工外,需对预制构件进行信息化管理,即将质量管控转变成信息化管控,建立基于BIM设计与物联网技术的协同工作机制,并通过手持机App软件对模具尺寸复核、钢筋隐蔽验收、混凝土浇捣检查等信息的录入来管控其施工质量,继而确保预制构件在加工生产阶段的质量保证。

5.2.2 构件进入堆场阶段质量管控

构件加工完成后,经自然养护或蒸汽养护达到设计强度值后进行脱模处理,成品构件放置在堆场前需对预制构件进行RFID芯片预埋,经试验将RFID芯片放置在水电安装的八角灯头线盒中,大大降低了芯片的损坏率,为了更好地管控预制构件的质量,构件厂在出板及堆放堆场时要指派质量检验员进行现场跟踪[2]。

5.2.3 构件进场阶段质量管控

构件进场时须附隐蔽验收单及产品合格证,构件进场首先观察其外观是否有质量缺陷如裂缝、翘曲、缺棱掉角、连接部位缺陷(混凝土与外伸钢筋)等,对叠合板长、宽、厚等,进行逐一检查(图3)。对影响结构安全的叠合板如断裂,则予以退场处理,并在装配式项目管理平台终端及手持机App移动端标记出该叠合板的信息,避免再次运输到项目,影响施工进度。

图3 预制构件进场质量复核

5.2.4 构件实体质量上传及数据管控

构件经进场验收后需通过手持机App移动端对构件的信息进行处理,将合格、有效的构件质量信息通过文字及图片的形式上传至手持机App移动端,大量的数据统计、构件的复核,确保了信息录入的针对性、准确性和高效性。

构件信息的管控关系到整个项目管理平台的运行和建设,也是实现建筑工业化的重要组成部分,通过手持机App移动端+建筑项目管理平台系统的协同合作,使得构件的信息化管控得以保证。

6 结 语

本工程在传统施工经验的基础上,积极响应国家和政府发展建筑产业信息化的号召,通过BIM平台和物联网的协同应用,实现了工程在深化设计、构架管理、质量验收等方面的信息化综合管理,有效地解决了深化设计要求的精确、预制构件管理困难、质量验收数据汇总、分析工作量大,构件信息录入工作量大等,从而实现了施工全过程的信息化管理,使项目管理高效、可控、可追溯,保证了项目有序的进行,达到了预期的目标[3]。通过该平台的运用大大提高了企业对建筑工业化的认识,加快了项目信息化管控进程,使得繁琐的施工工序得以优化,满足企业对建筑工业化的要求。建筑工业化项目管理平台的运用加深了对建筑工业化的理解,通过管理平台终端的使用更好地实现了构件在加工、构件运输、构件吊装施工等全过程的应用,为以后装配式建筑项目提供了宝贵的经验。