基于BIM的住宅楼预制装配式阳台施工工法

基于BIM的住宅楼预制装配式阳台施工工法随着国家建筑业的政策调整与转型升级，当代建筑必须响应国家绿色施工发展理念和紧跟建筑行业趋势，传统的现浇阳台，在施工过程中，容易出现胀模、漏浆、成型质量不稳定、后安装栏杆扶手边渗水等问题。为了有效解决建筑行业劳动力不足，提高建筑物的质量和性能，促进建筑业可持续发展，装配式施工已经是行业的趋势，而如何提高装配式建筑的整体性，如何降低构件加工、安装的难度，如何提高构件安装的质量，缩短装配式工程的吊装时间，使其满足社会要求等问题成了影响产业化工程发展的主要因素。从而研究BIM技术在高层住宅楼预制阳台安装施工技术的研究与应用。本工法的研发过程中，委托广州市科技查新咨询中心进行了科技查新，报告编号为18KJCX01069，结论为“在查新中未见国内有相同技术特点的文献报道，该研究成果具有新颖性”。另外，本工法已由国家知识产权局受理两项发明专利及两项实用新型专利：为“一种限制装配式阳台位移的新型装置及其施工方法（发明专利，申请号：201811049950.8）”、“一种住宅楼预制装配式阳台施工方法（发明专利，申请号：201811054511.6）”“一种限制装配式阳台位置的新型装置（实用新型专利，申请号：201821474024.0）”“一种住宅楼预制装配式阳台施工结构（实用新型专利，申请号：201821478946.9）”。本工法经广东省建筑业协会鉴定，达到国内领先水平。2.0.1运用BIM技术构建阳台生产安装模块化、模数化、三维可视化，引导装配式建筑设施2.0.2采用构件与其附属设施一次加工成型技术，节约建筑材料及劳动力，绿色环保。2.0.3采用了可调节式构件稳定支撑装置，提高构件安装质量。2.0.4建筑构件工厂化制作，进一步提高混凝土构件的施工质量、规范构件标准尺寸；2.0.5采用该技术比传统的工艺简单节约成本、阳台成型质量好，经济和社会效益显著。3.0.1本工法适用于高层建筑标准层的阳台施工，尤其适用于质量要求较高的建筑工程。4.0.1使用BIM技术与预制装配式施工结合的方法，通过工厂进行建筑构件工厂化的制作，预制构件及防护预埋件一次加工成型，采用了可调节式构件稳定支撑装置，实现了住宅楼预制装配式阳台的施工。5.1工艺流程深化设计→BIM技术全程模拟→工厂化生产→预制构件出厂及运输至施工现场→安装前验收→放样定位→铝模拼装→支撑平台搭设→构件吊装→调平校正→钢筋绑扎→砼浇筑。5.2操作要点5.2.1深化设计根据设计单位提供的设计图纸，对预制构件的几何尺寸及内部钢筋直径、间距、钢筋保护层厚度等重要参数进行精准设计、定位。构件与现浇结构之间的检查主要是钢筋与钢筋之间的碰撞检查，设定碰撞规则，检查规定部位的碰撞情况。对发生碰撞的钢筋认真分析、讨论，然后优化工程设计，修改钢筋参数，避免碰撞，结合BIM技术及施工经验对相关部位做加强处理。图5.2.1结合BIM技术深化设计5.2.2BIM技术全程模拟BIM技术串联设计、生产、施工全过程的生命周期，可数字化仿真模拟，信息化描述系统要素，实现信息化协同设计、可视化装配，工程量信息交互和节点连接模拟及检验等全新应用，整合建筑全产业链，实现全过程、全方位信息化集成。图5.2.2BIM技术全程模拟5.2.3工厂化生产1根据深化设计的图纸，首批预制构件浇筑前，建设单位组织设计、监理、施工、构件生产单位等参建各方到场进行联合隐蔽进场验收，验收合格后方可进行浇筑。2构件生产期间，建设单位安排2名监理驻场，负责材料验收、隐蔽验收、构件质量检查与验收。构件浇筑前经构件厂自行隐蔽验收通过后报监理验收，监理验收通过后方可浇筑。验收记录影像资料及表格留档。混凝土浇筑前质量验收表：图5.2.3-1预制棚浇筑前验收表图5.2.3-2预制阳台浇筑前验收表5.2.4预制阳台出厂及运输至施工现场1预制阳台拆模后验收对每一件构件成品出厂前，必须进行外观检查。目测构件的混凝土是否振捣密实，有无露筋和影响结构使用性能的蜂窝、空洞和裂缝等，如有缺陷部位，应按照预制构件修补方案进行修补，修补完成后由质量检验部门检查是否合格。图5.2.4预制阳台模具拆除后验收2预制阳台起吊1）预制构件的混凝土达到规范强度后，方可对预制构件进行起吊，防止因吊装造成对预制构件的破坏。2）应合理设定预制构件吊点位置。吊点可设预埋吊钩（环）或可拆卸的埋置式接驳器，应确保产品所有预埋件定位装置、拉杆及螺栓等物料全部拆卸完毕后才可进行产品起吊程序。3）起吊时必须保证吊链与产品重心呈垂直状态，并使产品平行脱离模具，且吊车起吊速度应均匀缓慢，以免产品拉裂、扭曲等。图5.2.5预制阳台起吊图5.2.6BIM技术模拟预制阳台起吊3预制阳台运输运输前，需对预制构件厂应组织司机、安全员等相关人员对运输道路的情况进行查勘，（包括沿途上空有无障碍物，公路桥的允许负荷量，过的涵洞净空尺寸等规划好最优运输路线，如条件允许应备用其他线。预制构件的运输车辆应满足构件尺寸和载重的要求，装车运输时应满足下列要求：装卸构件时应考虑车体平衡；预制阳台采用平放运输，放置时构件底部设置通长木条，并用紧绳与运输车固定。阳台可叠放运输，叠放块数不得超过6块；运输预制构件时，车启动应慢，车速应匀，转弯变道时要减速，以防墙板倾覆；图5.2.7预制阳台运输5.2.5安装前验收预制阳台运输至现场或吊装前需对预制阳台进行验收。用目测法，观察构件外观是否因运输而导致破损。图5.2.8预制阳台吊装前验收5.2.6放样定位装配式混凝土结构预制构件吊装的精度控制重点在于施工测量的精度控制，测量放线的准确性是保证现场施工质量的基础，根据楼层的主控线，弹竖向垂直定位线和标高控制线，复核后再进行阳台放样。5.2.7铝膜拼装阳台调平架体搭设前，将墙柱等竖向构件钢筋绑扎完成后，继续将预制阳台周边以下相关键的铝模拼装至梁底标高。图5.2.9铝膜拼装图3.2.10BIM技术模拟铝膜拼装5.2.8支撑平台搭设待阳台周边一下的铝模板完毕后，立即开始架设一种有龙骨支架、底座、垫片、螺母等构件的可调节式构件稳定支撑装置，以便作为预制阳台的支点。图5.2.11支撑平台搭设图5.2.12BIM技术模拟支撑平台搭设5.2.9构件吊装吊装前由专人核对构件型号、尺寸，检查质量无误后，对预制阳台边梁钢筋警醒避让，由专人负责挂钩，待挂钩人员撤离至安全区域时，由下面指挥人员确认构件四周安全情况，确认无误后进行试吊，指挥缓慢起吊，起吊动作应平稳，待板下端离地面500mm时，在原位停顿片刻，经观察确认没有问题后再继续提升并移向安装地点。吊装时楼下设置1名挂钩、指挥人员，楼层上配备5名安放及固定人员。图5.2.13预制阳台吊装图5.2.14BIM技术模拟预制阳台吊装5.2.10调平校正参照墙顶垂直控制线，引导叠合阳台缓慢降落至支撑上方，进行局部微调，根据控制线进行阳台定位，校正，待构件稳定后，方可进行摘钩。图5.2.15预制阳台调平校正图5.2.16BIM技术模拟预制阳台调平校正5.2.11钢筋绑扎待预制阳台调平后，开始阳台边梁钢筋复位、板面钢筋的绑扎施工，钢筋绑扎时特别注意意按照料单核对悬挑梁钢筋级别、规格、长度、根数，核对无误后，在靠模架上进行绑扎，以确保钢筋骨架组装精度。图3.2.17预制阳台边梁钢筋复位图3.2.18钢筋绑扎5.2.12砼浇筑楼板钢筋绑扎完成并验收合格后，再次复核阳台定位及标高是否准确，待复核完毕后浇筑混凝土。图3.2.19混凝土浇筑5.3劳动力组织收到设计单位图纸后进行深化设计，设计会审通过后进行BIM模拟及预制阳台生产，施工现场具备预制阳台安装条件时进行安装，现场劳动力组织应参照下表：表5.3劳动力组织情况表（单位：工日/100㎡）12/22/32348/6.1.1泡沫胶采用30mm*3m海绵状多孔结构的硫化橡胶。6.2.1主要施工设备及施工工具：塔吊、万向旋转环、钢丝绳、钢管、木枋、全站仪、靠尺、塔尺。表6.2主要机具设备表1/23/4/5/6787.1质量控制标准7.1.1施工时，工程质量控制与验收应严格按照《混凝土结构设计规范》GB50010-2010、《装式混凝土结构连接节点构造》15G310-1~2、《预制装配整体式钢筋混凝土结构技术规程》7.1.2预制阳台安装的尺寸允许偏差及检验方法表7.1.2预制阳台安装的尺寸允许偏差及检验方法557.2质量保证措施7.2.1预制构件吊运质量保证措施1吊装前了解当地天气情况，露天作业时须有防滑防雨措施，夜间工作时要充分照明，大型墙体等要注意风力风向。2在生产过程中，部品如需要吊装时，必须经过检验部品强度，保证部品强度≥75%设计强度，经批准后方可使用，同时要加垫木或硬塑耐磨保护层，以确保成品半成品及索具不致磨损。3拆模起吊前，检查模板上构配件是否连接牢固，在确认无遗漏且模板与部品完全脱离后方可起吊。4在起吊作业前，应进行试吊检查各部位受力情况，检查吊点是否正确，情况正常后方可继续起吊，应对起重吊装设备、钢丝绳、缆风绳、吊链、吊钩、索具等各种机具进行检查，必须保证安全可靠，保证成品半成品吊装过程不受损坏，必须进行试吊，确认安全后方可起吊，以免损坏部品。5吊装和安装模板时轻起轻放防止模板空中滑落。6运输时要做到车厢清洁干燥，堆放合理，绑扎牢固，装车的长度、高度及宽度须符合道路运输的有关规定。7吊车必须有专职司机操作，且持上岗证。7.2.2预制构件吊装质量保证措施1安装前检查部品型号、数量及构件的质量。2按设计要求检查连接钢筋，其位置偏移量不得大于±10mm。并将所有预埋件及连接钢筋等调整扶直，清除表面浮浆。3预制楼板的安装表面应清理干净，并避免点支撑。4检查出厂合格证及相关质量证明文件，施工记录。5装配式结构预制构件连接接缝处防水材料应符合设计要求，并具有合格证、厂家检测报告及进场复试报告。6当采用四根钢丝绳吊装时，阳台构件倾斜的角度不变，但由于阳台间存在的允许误差，导致阳台就位困难，并且就位时阳台上下晃动较大，和阳台梁的冲击力较大，极易造成缺棱掉角现象。因此改为四根手动葫芦后，就位时可以拽动手动葫芦对倾斜角度进行微调，并且减小了上下的晃动，避免缺棱掉角现象发生。8.0.1由于预制阳台吊装为新工艺，吊装时要对操作人员进行培训，待操作人员熟悉整个吊装工序流程后，才能进行吊装，并且初始吊装时，要进行吊装演练。8.0.2工人进场必须进行有针对性的安全教育，每天吊装前必须进行安全交底。8.0.3吊装前必须检查吊具、钢丝绳等起重用品的性能是否完好。8.0.4正确使用安全带、安全帽等安全工具。8.0.5在吊装区域、安装区域设置临时围栏、警示标志，工人不得禁止在吊装范围下方穿越。8.0.6操作结束时一定要收拾现场、整理整顿、特别在结束后要对工具进行清点。8.0.7构件起重作业时，必须由起重工进行操作，吊装工进行安装。绝对禁止无证人员进行起重操作。8.0.8严格执行起重机械“十不吊”规定。8.0.9构件起吊离地面0.5m时应停滞一段时间，待构件稳定、吊索充分张紧方可起9.0.1进场前做好员工环保教育，增强员工环保意识。9.0.2加强机械管理，改进施工工艺，减少施工过程中的噪声，噪声控制符合国家标准《建筑施工场界噪声限值》。9.0.3合理布局施工区域及生活场所，施工及生活污水排放三级沉淀。施工营地和施工现场的生活垃圾，要经常清理打扫，分类集中处理；施工和生活中的废弃物经当地环保部门同意后，运至指定地点。对于施工中废弃的零碎配件、边角料、水泥袋、包装箱等及时收集清理并搞好现场卫生。9.0.4加强项目部的卫生防疫。对生产、管理人员定期进行健康检查，对生活区域定期进行消毒。10.1经济效益10.1.1针对模板工程而言，极大提高了阳台的成型质量，节省了工期，工效高，取得了较好的工期效益和经济效益，有助于加快工期的总进度。以保利碧桂园海棠花园工程为例：1采用本技术的每层阳台成本阳台材料采购成本按照PC构件的实际体积进行计算，每立方米的综合单价为3600元/m3，每层阳台积为4.88m3，成本费用共计：4.88×3600=17568元；阳台安装工程成本按照PC构件的实际体积进行计算，每立方米的工程综合单价为500元/m3，成本费用共计：4.88×500=2440元；采用本工法阳台的成本为：17568元+2440元=20008元。2采用传统的现浇阳台的每层成本阳台铝模材料和人工成本按铝模板与现浇混凝土的接触面积和PC构件与铝模板搭接接触面积的合计以平方米为单位计算，每平方米的综合单价为75元/m3，每层阳台预计需铝模面积为48m2，阳台的成本费用共计：48×75=3600元；阳台钢筋材料费用和人工成本，按每吨的综合单价为7676.92元/t，每层阳台耗费钢材为0.317t，阳台钢筋原材料和钢筋加工成本：7676.92×0.317=2433.58元；阳台混凝土材料和人工浇砼成本，每立方米的综合单价为480元/m3，阳台的砼和人工浇砼成本：480×4.88=2342.4元；采用传统做法阳台需浇筑二次反坎，每层工期延长1天，项目成本按每25000天计算；合计成本为：3600+2433.58+2342.4+25000=33375.98元两者相比较，每层阳台产生的效益是：33375.98-20008=13367.98元综上所述：每层阳台所产生经济效益合计：13367.98元本项目标准层有261层，BIM技术应用费用为240000元13367.98×261-240000=3249042.78元≈324.9万元节约综合效益约324.9万元。由于建设单位要求的工期比较紧，为了缩短建设时间，保证合同工期顺利完成，同时为了减少劳动力的投入和保证工程的质量，最终确定采用基于BIM的住宅楼预制装配式阳台施工工法作业，解决了采用传统的现浇阳台的工期成本较长的难题，大大提高了现场拼装的施工进度，节省了工期，保证了阳台的质量，得到了建设单位和监理单位的高度认可，创造了较好的经济效益和社会效益，节约综合效益约324.9万元。10.2社会效益10.2.1随着人们生活水平的提高，对建筑安全性、美观性、智能性的要求上来说，装配式建筑中预制构件的工业化生产属性，确保了构件质量的以装配为主的建造方式，也保证了建筑施工组件的精确度；随着人们收入水平的提高，对于住房安全性、舒适性、环保性以及智能性的要求渐高，装配式建筑是未来房地产企业发挥发展的主要方向。10.2.2通过对本技术的研究与应用，提高了成品质量，且在安全文明、成本节约、节能环保、工业化建筑等方面有着比传统住宅的施工方式无可比拟的优势。同时为装配式建筑发展提供系统性的施工参考数据。11.1保利碧桂园海棠花园工程11.1.1工程概况保利碧桂园海棠花园项目位于珠海市高栏港经济区平沙新城汇海路东北侧、文楼路西南侧、傍德路西北侧、十二号规划道路东南侧17036号地块。项目规划红线内用地面积47530.25㎡，建筑面积155104.21㎡，建筑性质为：1～5#楼、12号楼栋为地上16层，地下1层；6～8号楼为地上25层，地下1层；9号楼为地上26层，地下1层；10～11号楼为地上32层，地下1层；13号楼（幼儿园）地上3层；14号楼