建筑工程施工质量控制中BIM技术的应用研究

杨森森 闫浩然

【摘要】近年来，伴随着我国工程建设信息化的不断发展，建筑施工技术也得到了不断的提升，各种先进的技术也逐渐被应用到建筑施工当中，其中BIM（建筑信息模型）技术是近几年中建筑工程施工当中使用较为广泛的一种技术。BIM技术的应用主要是通过构建工程信息建模从而实现精细化管理，提高建筑工程施工的质量和效率。BIM技术之所以能广泛应用，是因为BIM技术能够有效地控制建筑工程中的施工成本，进而提高建筑施工管理的效率。

【关键词】虚拟施工；BIM技术；信息化

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.076

1、建筑信息模型（BIM）的产生和简介

1.1 建筑信息模型（BIM）的产生

随着科学技术的发展，城市化进程加快，人民的生活水平质量也得到提高，人们对建筑的功能以及舒适程度等要求也越来越高[1]。CAD技术的出现将以往的手动绘图推向了计算机辅助绘图，从而实现了工程设计当中的第一次信息化革命，但这项信息技术对于产业链的支撑却是断点的，各个领域和行业之间的关联还远远达不到生产的需求，信息化的综合应用还存在十分明显的不足。人们逐渐意识到与建筑工程项目有关的信息对于整个建筑行业都至关重要。因此为了快速处理与建筑工程相关的各种信息，安排合理的工期，从而控制生产成本，尽量排除建筑项目中一些不当的设计，而作为沟通环节的建筑信息模型（BIM）技术便随之产生。BIM这一方法和理念由欧特克公司在2002年首先提出，目前已经在全球范围内都得到了业界内的认可。歐克特建筑工程公司其事业部总部大楼也应用BIM技术，并将可持续设计的理念官产其中。当前我国已经将BIM技术作为我国科技部的“十一五”重点研究项目，并被住房以及城乡建设部确定为建筑信息的最有效解决方案。

1.2 建筑信息模型（BIM）的简介

BIM是建筑信息模型的简称，是以建筑工程项目的各项信息作为基础从而建立的三维建筑模型。BIM不是人们通常所理解的一种或者一类软件，也不局限于建筑模型的建立。BIM是一个贯穿于整个建筑项目周期的信息集合，是一种有别于传统工作模式与协同管理模式的技术，是将以往传统粗放型的建筑业向精细、高效统一转变的技术革命，而这次技术革命之后被称作是建筑行业二十世纪淘汰手工绘图向CAD技术转变的又一次重大技术突破。

2、BIM的技术特点

2.1 可视化特点

可视化是BIM技术中最明显的特点，BIM技术下的所有操作都是在可视化的环境下完成的。在以往的建设工程当中，施工人员在进行施工的过程中，需要参照各种图纸并结合自身的三维能力以及施工经验来构思建筑物的基本形态，这有利于项目的施工和进行。但随着建筑物越来越复杂，单凭简单的想象很难想象出建筑物及其相关构件的具体形式了。利用BIM的可视化特点，可以让建筑物以三维的形态展在人们面前，从而对构件以及空间之间的管理直接明了，有利于促进施工人员对项目的了解以及施工过程中把控。

2.2 模拟性特点

BIM不仅可以模拟建筑物，同时还能根据设计者的相关需求模拟一些必要的实验从而对设计成果进行验证。在施工阶段利用BIM对项目进行虚拟建造，从而利用三维模型以及时间参数对项目进行更详细的虚拟建造。BIM技术的模拟性可以明确建造过程并确定项目工程量，让施工顺序清晰明了，方面施工过程中各个人员之间的协调合作。BIM除了以上模拟性的应用，还能对项目进行系统模拟、负荷模拟以及设备模拟。

2.3 关联性特点

关联性就是指拥有独立性，又具有关联性，也就是相互关联又相互作用的关系，BIM就具备这种关联性。模型中的构件都具有参数化信息，当模型中的某个构件进行更改时，那整个模型也会自动出现改变。

3、建筑工程施工中BIM技术的应用

3.1 BIM技术的可视化设计

建筑工程行业是我国的重点行业，在当前的时代背景下，人们对建筑工程行业提出了更高的要求[2]。而BIM技术则可以让设计师拥有三维可视化的设计工具，通过三维建模能够展示出建筑的实际面貌，也就是所见即所得，更为重要的是通过工具的提升，能让设计师使用三维思维来完成工程的设计，同时也让业主不需要特别专业的建筑相关知识就能看到最终产品。

3.2 “先试后建”，虚拟施工

目前，建筑工程的施工管理工作是提升建筑施工质量和管理增效的关键，也成为建筑工程的重要内容[3]。虚拟施工是BIM技术在施工阶段的应用，它是一种在虚拟环境中建模、分析建筑设计与施工过程中数字化、可视化的技术。简单来说，虚拟施工就是“先试后建”，以往传统的施工方案其主要就是基于项目经理或者项目组的经验，而对于一些结构复杂的大型建筑项目仅仅是单靠项目施工方的经验来编制施工方案，那么一定会受到各方的质疑，同时由于建筑项目的单一性和不可重复性，其施工方案也同样不能有重复性。施工现场虚拟三维模型可以非常直观和便捷的帮助管理者对施工现场进行分析，能更好的找出其中所潜藏的问题，进而制定可行、高效的施工方案。

3.3 三维碰撞检查

为了进一步降低施工管理的难度系数，在必要的情况下应当灵活的运用BIM技术[4]。在建筑项目工程施工前，其相关的设计人员一般都要进行施工前的管线设计，并在此基础上解决其中存在的构建碰撞问题，如果是以往传统的2D构图往往可能在使用的过程中不能充分地反应出个体以及系统之间出现碰撞的可能性，所以这就非常需要应用到BIM技术当中的可视化功能来对构建碰撞问题进行三维检测。这种监测行为，不能够有效的消除施工过程当中硬体积与软体积之间的碰撞，同时还能优化项目工程的设计，减少建筑工程施工过程中出现返工或者错误情况产生的概率，进而节省施工成本的同时，也保障了工期的正常推进，同时也促进了建筑施工的质量。

3.4 快速计算工程量，大幅提高精度

BIM数据库的创建，通过建立关联数据库，能够快速准确的计算工程量，并且提高施工预算的精准度以及效率。由于BIM数据库的数据粒度达到了构件级，因此能够高效率的提供支撑项目各条线管理所需要的数据信息，从而有效的提高施工管理效率。通过BIM模型所提取的材料用料、预测成本、设备统计等等，从而为施工单位项目投标或者施工造价控制提高合理的参考依据。

3.5 项目数据管理

BIM技术的产生和运用，能够有效的保证建筑工程施工管理活动的正常开展，并提高施工管理的质量和成效[5]。建筑项目工程通常包含有较多的数据，并且工程的架构也非常复杂，系统更庞大，对建筑项目施工具有比较高的要求。BIM技术可以在信息交流平台建立，通过这个平台可以共享建筑项目的信息资源，从而确保施工承包方和业主之间的紧密联系，提供便捷的交流方式，从而保障建筑项目管理工作的简单化，提高管理效率。

4、BIM技术在施工质量控制中的应用分析

4.1 BIM技术视角下质量控制体系分析

质量控制系统是一个实时的质量测量、监督和控制系统，以满足建筑产品的质量要求；实施质量控制所需的组织、责任制、程序、过程和资源的总称。项目质量控制体系是计划、实施、检查和处理四个阶段在质量管理中的具体应用。从全面质量管理的概念入手，建立施工质量控制体系，对施工生产要素、施工质量过程和全面质量控制进行控制。其最终目的是对施工过程进行有效、及时的监控，确保施工最终质量的间接目的是提高设计技术和建筑单位的管理水平。根据施工现场高质量岗位责任制，充分发挥各级员工的积极性，在施工现场建立质量控制体系。

目前，BIM及其相关技术在施工过程中的使用相对独立和分散，特别是在质量控制和管理过程中。一般来说，单独使用BIM技术可以在整个项目或施工质量控制过程中带来好处，但这些好处远低于集成许多BIM技术的好处。BIM技术的出现有利于创新，在整个项目生命周期内交换和沟通信息和工程，确保所有项目参与者在不同阶段相互使用和沟通信息。只有结合相关技术信息，具体化质量控制体系，才能消除传统设计质量控制过程中信息技术的缺陷，因此，基于BIM技术的质量控制体系是实现创新的必要条件，设计质量控制过程中的信息管理和交换，以及设计质量控制过程中信息应用的实施。

传统项目质量管理体系应用的大部分工作都是手工完成的。相关人员分别更新数据和提供信息，这不仅增加了施工中的人力资源浪费，而且绩效低下。如果项目参与者只处理项目信息，很容易造成项目管理信息的延迟和信息交流的问题，导致信息孤岛的出现，在项目的各个阶段，每个参与者在获取质量信息方面的表现都很低，降低了绩效。笔者将3D建筑信息模型与时间、成本和质量信息相结合，创建了一个6D建筑信息模型，通过对工程项目设计过程中的质量控制进行适当的理论和技术分析，结合6DBIM技术特点，基于BIM技术平台的质量控制系统应用框架及其自身优点和功能在质量控制中的应用可弥补传统质量控制方法和流程的不足，目的是充分利用BIM技术与现有质量控制理论和方法相结合的价值，改进整个施工过程的质量控制过程。

BIM信息平台是BIM质量控制系统的核心价值。通常，BIM信息平臺可分为三个子系统：信息采集系统、信息组织系统和它们处理的信息处理系统。项目信息由所有项目参与者收集，包括业主、施工方、设计师、材料和设备供应商等。然后根据相关行业标准和指南对收集的信息进行编码、分类和建模；最后，在施工过程中提供碰撞控制、模拟施工、动态资源管理、漫游等功能，支持施工过程的质量控制。

4.2 BIM技术下质量控制体系应用流程

整个项目质量控制和管理过程大致可分为启动过程、规划过程、实施过程、控制过程和关闭过程。基于BIM的质量控制过程根据上述五个过程进行设计和分析。

在建设项目之前，应根据业主的项目质量目标和施工公司的项目质量管理目标，确定项目总体质量目标，项目经理或相关人员必须完成项目质量目标和项目质量目标的编制；在策划过程中制定质量计划，将项目质量目标分配到单位质量目标或管理岗位的共享质量目标和质量责任目标，并制定相应的质量管理措施和技术措施；项目实施过程应在日常质量管理的基础上，注重对具体过程的质量管理。质量管理，包括设计要求、质量要求、程序措施和管理措施在施工前进行交底，并在施工过程中做好记录；在控制实施过程中，做好材料检查、“三控制”和结构控制，纠正和预防不合格产品；在最终交付过程中，做好施工产品信息的控制、收集、记录和存储。BIM技术将质量控制引入整个施工过程，通过BIM信息平台沟通和协调建设项目的目标和质量计划，以最终确定目标和质量计划。在制定项目质量计划的过程中，应根据制定项目质量管理计划的具体情况和客观质量分解，选择可视化、项目深化、冲突控制，BIM模型的虚拟施工和其他功能，以优化施工系统和设计技术；检查可能影响质量目标和计划实现的因素和原因，并进行相应的调整和改进，以确保质量目标的有效实施。在项目实施和控制过程中，质量管理技术交底与BIM技术一起进行。BIM功能（如三维可视化、虚拟漫游和丰富的数据库）用于披露项目、披露文件要求、披露施工过程信息和披露管理措施。重点对特殊施工过程进行管理和控制，4D、5D、6D等技术对建筑资源进行动态管理和控制，利用移动BIM终端进行现场管理和现场施工质量指标，结合BIM技术和超声波检测，对关键建筑构件进行内部质量控制，推进质量控制过程中的“三检”。

质量控制体系是建筑和建筑工程的基本保证，但在实际的建筑管理过程中，质量控制体系的作用不明确，需要进一步完善。将BIM技术应用于质量控制体系是建筑业发展的需要，是建筑质量管理从全面管理走向精细管理的必然结果。结合建筑工程的特点和质量管理现状，运用现代科学管理理念和BIM技术，包括BIM技术的应用框架、实施方法和总体设计质量控制流程，提高建筑工程过程中的全面质量控制和管理水平。

结语：

结合以上所言，BIM技术是未来建筑行业发展的必然趋势，它能实现工程的三维化、协同化以及信息化，从而让建筑工程项目管理之间的沟通更为便捷、高效。将BIM技术应用到建筑工程项目管理当中，其本身的优势将会为建筑施工行业带来巨大的动力，对于促进建筑实现精细化、信息化管理具有积极意义。

参考文献：

[1]洪毅.BIM技术在建筑工程施工质量控制中的应用研究[J].名城绘，2020，（33）：121-122.

[2]郑允峰.BIM技术在建筑工程施工质量管理中的应用探索[J].居舍，2020，（27）：113+116.

[3]弭亚伟，王洋.建筑工程施工管理中BIM技术的应用初探[J].商品与质量，2020，（09）：105-106.

[4]冯毅.浅谈建筑工程施工管理中BIM技术的应用[J].中国室内装饰装修天地，2019，（11）： 252.

[5]王齐奎.BIM技术在建筑工程施工管理中的应用探索[J].城市建筑，2019，（28）：58-59.

作者简介：

杨森森（1994.11-），男，汉族，河南省周口人，长春市朝阳区长春工程学院建筑与土木工程专业2019级研究生，工程项目管理研究方向。

闫浩然（1993.03-），男，汉族，河南省安阳人，长春市朝阳区长春工程学院建筑与土木工程专业2019级研究生，工程项目管理研究方向。