基于BIM的装配式建筑质量管理研究

金伟强

（上港集团瑞祥房地产发展有限责任公司）

【关键字】 BIM；装配式建筑；质量管理

1 引言

近年来装配式建筑快速发展，国家和各省市不断出台相关政策和配套，2016年至今，国家不断发布相关文件，要求积极推进装配式建筑和钢结构。在2016年3月17日发布的《国家“十三五”规划纲要》，将“提高建筑技术水平、安全标准和工程质量，推广装配式建筑和钢结构建筑”列为重要发展方向。上海积极响应国家号召，2017年土地出让阶段落实装配式建筑面积约1892万m2，装配式建筑累计总量达4467万m2。

装配式快速发展也带来了不少隐患，特别是竖向受力构件使用招到各方质疑。随着装配式各项标准的落地，装配式发展逐步成熟。2018年4月22日住建部推出《装配式住宅建筑检测技术标准（征求意见稿）》，2018年上海市推出《装配式混凝土建筑检测技术标准》，为装配式质量检测提供技术支撑。同时，为了加强上海市装配整体式混凝土结构工程质量管理，上海住建委发布了沪建安质[2017]241号文《关于进一步加强本市装配整体式混凝土结构工程质量管理的若干规定》[1]

建筑的质量是建筑最基本的属性，关乎整个项目的推进和验收。装配式建筑的快速发展，但装配式质量管理技术未完全建立。结合上港集团军工路地块开发建设项目，研究基于BIM的装配式质量管理技术和方法。

上港集团军工路地块开发建设项目总建筑面积为409531.28m2，装配式建筑比例达到了100%，预制率达到了40%。项目具有围合式特色的装配整体式建筑，存在大量异形构件，实施要求高，装配式质量控制难度大。

2 BIM技术概述

图1 建筑信息传递图

BIM是建筑信息化的简称。BIM是基于信息化技术，以模型为载体，整合建筑全过程项目信息，为建筑提供服务的一种方式方法。BIM一般依托于3D技术，直观、明了反应建筑项目信息。BIM应用的关键在于整合建筑全过程项目信息，传统的建筑信息传递分为四个阶段（见图1），每一个阶段在传递过程中信息都会大量损失。

3 装配式质量管理的难点

3.1 过程阶段多，信息损失

装配式建筑开启建筑工业化时代，涉及设计、预算、施工、运维等多个环节，并将施工划分为构件拆分、构件深化、构件开模、构件加工、构件养护、构件运输、构件堆放、构件吊装、构件灌浆等多个过程。过程的增加也代表着信息传递损失的增加。

3.2 构件信息多，跟踪困难

军工路项目采用围合形式，户型多，造成大量异形构件，且项目采用精装修交付，机电管线复杂，机电点位繁多，对于装配式设计、加工、安装都带来了巨大的困难。

3.3 构件类型多，工艺复杂

常规预制构件种类包含：预制梁、预制板、预制阳台、预制楼梯。但是不同位置的相同预制构件施工工艺存在较大区别，例如建筑外墙的预制梁下二结构的施工工艺，传统的交底方式工人难以清楚。

3.4 检测手段有限

2018年以前装配式建筑没有实际意义上的检测标准，2018年上海市推出的《装配式混凝土建筑检测技术标准》仅处于试验阶段，军工路项目第一次采用。

3.5 质量控制手段少，发现难以解决

在装配整体式混凝土结构中，在质量控制与施工验收的规范方面，目前已经有组织完善后的相应的标准，但对于套筒灌浆等关键工序的检验仍以过程控制为主。因为后期发现问题整改的难度太大，目前还没有有效的解决措施。因此，在沪建安质[2017]241号文发布后，上海安质监总站发布了沪建安质监[2018]47号文《关于进一步加强本市装配整体式混凝土结构工程钢筋套筒灌浆连接施工质量管理的通知》。

4 基于BIM的装配式质量管理体系构建及应用

4.1 构建基于BIM的装配式构件库

装配式项目质量控制首先在于预制构件质量的控制。每一块构件都具有不同的属性，特别是对于类似军工路项目预制异形构件多，点位复杂的项目，需要建立全过程装配式构件库，才能整合构件信息，保证每一块构件的质量。

基于BIM的装配式构件库的建立，首先需要建立BIM模型，每个构建都会形成独有识别号“ID”，以此为基础建立“一件一档”（“一件一档”指每一块构建都拥有自己的编号，对应独立的档案资料）制度，保证每一块构件信息通过平台存储，现场可以随时调用，便于构件厂、施工现场实施管控。

4.2 基于BIM的4D管理

装配式施工是一个动态过程，包括多道工序，其施工方法和组织程序存在多样性和多变性的特点，目前对施工过程的控制主要依赖传统施工交底、职业培训、熟练工带头等方法，存在一定局限性。如何有效地表达施工过程中各种复杂关系，合理安排施工计划，实现施工过程的信息化、智能化、可视化管理，一直是待解决的关键问题。

基于BIM的4D虚拟施工技术为解决这些问题提供了一种有效的途径。4D虚拟施工技术是在3D模型的基础上，附加时间因素(施工计划或实际进度信息)，将施工过程以动态的3D方式表现出来，并能对整个形象变化过程进行优化和控制。

PC建筑相比传统的现浇建筑，施工工序相对较复杂，每个构件吊装的过程是一个复杂的运动过程，通过在BIM模型中进行4D施工模拟，查找可能存在的构件运动中的干涉碰撞问题，提前发现并解决，避免可能导致的延误和停工。

对于复杂的施工工艺，通过BIM将建筑拆分，针对局部问题节点专项模拟，并生成虚拟施工视频，实现全新的三维交底模式，项目施工前让各参与人员直观了解任何一个施工细节，减少人为失误，提高施工效率和质量。

结合BIM技术编制可视化施工交底方案，采用 Navisworks、Sycho4D、Dassalt Delmia、Fuzor等软件对项目进行动态的施工仿真模拟，在软件中赋予预制构件装配时间和装配路径，并建立流程、人和设备资源之间的关联，从而实现PC建筑的虚拟建造和施工进度的可视化模拟。通过可视化虚拟建造，直观、有效地让工人明白装配式施工的各个过程。并将储存构件吊装位置及施工时序等信息的BIM模型导入到平板手持设备中。技术人员可以清晰的核对构件，全过程进行跟踪。

4.3 建立全过程监控体系

装配式建筑质量控制体系是在明确的质量方针的指导下，通过对施工方案的计划、实施、检测和持续改进，进行整个装配式施工过程的事前控制、事中控制、事后控制。结合预制装配式混凝土结构工程的施工特点，以质量文件审核、现场质量检查等方面为重点，形成上述三个环节互相补充，实现动态的过程质量控制，达到质量管理和质量控制的持续改进。

BIM通过将信息整合到统一模型数据库，每次都从同一数据库调取信息，保证信息的唯一性和准确性。设计、加工、吊装任何阶段信息可以及时有效调取和沟通。结合二维码、RFID集成构件信息对构件精细化监控。

图2 装配式工程质量监控流程图

图3 装配式“一件一档”全过程管理体系图

装配式施工阶段，由于现场施工环境复杂，影响因素多，通过将BIM模型轻量化，导入云端平台，结合手持设备[2]，实现装配式生产、安装过程中质量数据的动态采集，极大程度上避免了现场工程师质量管理随意性和滞后性，图2是基于BIM监控体系管理流程。

4.4 构建基于BIM的质量管理体系

质量控制是项目管理的重中之重，需从项目事前控制、事中控制、事后控制全过程角度出发，基于BIM技术，分准备阶段、预制阶段、运输阶段、吊装阶段、灌浆阶段等整合全过程管控，通过数字化管理平台，从施工准备阶段开始，每一块构件进行编码，过程中拍照记录，并上传平台，最终每一块构件都形成“身份”信息，从而保证每一块构件的可追溯性，保证每一块构件质量的可靠性（见图3）。

5 结语

装配式项目的质量控制是装配式项目的关键，任何一个环节的质量问题都会对造成整个项目的质量安全问题。BIM通过将建筑全过程信息整合，为质量管理提供了数据和技术基础。

从建筑全生命周期考虑，分析项目事前、事中、事后三个阶段，在此基础上对BIM在装配式建筑质量管理中的应用进行了分析，对质量管理的流程进行了研究。