BIM技术在装配式建筑施工质量管理中的应用研究

李 政 浙江省建工集团有限责任公司工程师

管 华 浙江省建工集团有限责任公司助理工程师

装配式建筑属于新型结构，采用这种建筑方式能够节省40%左右的材料，且可减少70%的建筑垃圾，满足城市建设需求。通过对比传统建筑与装配式建筑，BIM 技术对施工人员的需求低，能缩短施工周期，对居民的影响也较小，在未来建筑行业的发展过程中具有重要作用。

1 装配式建筑应用及顶层规划

我国装配式建筑主要应用于沿海城市，如比较具有代表性的上海百叶中心、敦煌文博会主场馆以及雄安市民服务中心等项目。而在国外预制拼装结构开展的过程中，地区所用的材料及主要的应用如图1 所示。《工业化建筑评价标准》（GB/T 51129—2015）中明确指出要在2016 年有效推广装配式建筑的意见，随后中华人民共和国住房和城乡建设部又发布《建筑产业现代化发展纲要》，计划到2020 年装配式建筑占新建建筑的比例能够达到20%以上，2025 年能够达到50%以上。此外，2016 年国务院先后出台多项政策，主要强调未来需要采用因地制宜的方式有效发展装配式木结构、混凝土结构等装配式建筑，政府报告中明确指出需要全力发展装配式建筑以及钢结构建筑，而这些顶层规划有助于推动我国建筑产业的快速转型升级，对推动我国城市建设具有重要意义。

图1 国外预制拼装结构与材料应用

2 装配式建筑施工存在的质量管理问题

我国装配式建筑施工发展相对较晚，施工质量管理中仍存在一些问题。一是生产的过程中构配件使用并不完善，涉及生产质量不达标、堆放方式不规范等内容，严重影响了构配件的使用效率和质量，对装配式建筑质量产生了严重影响。二是施工工作准备不充分。受我国装配式施工发展的影响，当前我国施工应用并不完善，体现在缺乏必要预见性，导致很多项目存在施工工作准备不充分等问题，对装配式建筑的质量产生了严重影响。三是人为因素。项目施工容易受人为因素的影响，若在施工的过程中存在操作不当等现象，尤其在关键部位，容易引发建筑质量不达标等问题，甚至还会出现安全事故[1]。四是项目施工涉及部门较多，联动性差，导致部门之间的沟通不及时，未能起到相互制约、相互监督以及相互协调等作用。

3 装配式建筑质量管理中应用BIM 技术的优势

本文在研究的过程中分析了《2016—2020 年建筑业信息化发展纲要》，其中明确指出了信息化发展的方向，且在纲要中指出需要使用物联网和BIM 技术等创新型技术。分析BIM 技术可知，其主要具有信息收集动态化、三维可视化以及管理协同化等特征，将该技术应用在装配式建筑中具有较多应用优势。

3.1 满足建筑信息传达效率提升需要

传统信息传递的方式主要依赖于图纸设计合同以及书面指令等，导致相关工作人员对于信息的理解出现了延迟或者偏差，使得设计、生产以及安装等环节之间的信息出现传递不畅等现象，这也引发了建设各环节出现脱节问题，对装配式建筑质量产生较大影响[2]。

3.2 促进多方搭建管理平台

分析装配式构建出现质量问题的原因发现，质量控制不规范是其重要原因。如果仅重视施工阶段而忽略预制构件的生产过程，且质量控制仅仅依靠生产商自检，而未采取科学的质量监督，则容易引发构建不达标的问题。因此，在装配式建筑质量管理过程中，应将系统管理思想有效融入全生命周期中，使其贯穿于项目立项、设计、生产、运输以及安装等各环节，通过这种方式来确立质量管理主体。此外，通过构建BIM 信息共享平台能够满足多方协同管理的需要，促使多方共同管理，进而有效将装配式建筑生产的相关环节纳入管理体系中，满足全生命周期的管理需求[3]。同时，有效将物联网和BIM 技术高效融合，有效追溯现场施工作业产品，进而明确质量责任。

3.3 有助于实施精细化管理

在传统构建安装中，粗放型管理是安装不合格的原因，装配式建筑采用的生产模式为“先预制、后安装”，这实际上就需要在构件的生产过程中尺寸严丝合缝。因为构件在生产过程中的任何环节出现误差都会引发质量不合格问题，所以需要在质量管理中有效融入精细化管理，通过实施这种管理方式有效解决安装出现的问题。此外，在BIM 平台的应用中，能够使各方提供比较精准的信息，这实际也是精细化管理的基础，能够为装配式建筑质量提供保障。

4 装配式建筑施工中应用BIM技术的质量管理措施

在装配式建筑的质量管理中，有效借助BIM 技术平台能够实现信息共享，满足质量提升的需求。相关阶段质量管理措施如图2 所示。

图2 装配式建筑全生命周期质量管理措施

4.1 立项阶段质量管理

通过分析实体工程，呈现出来的质量是决策、设计以及施工等环节的重要体现，虽然在立项阶段没有工程实体，但所采用项目方案的优劣性容易对后期的工程质量产生较大影响[4]。因此，在项目的可行性研究中可以应用BIM 技术对项目实施建模，并有效借助工程量计算功能计算出不同工程量所需要的工程造价，同时有效采用三维漫游功能对比相关项目的外形、结构以及空间布局，通过这种方式选择具有可行性的技术，拟定经济合理的方案。

4.2 设计阶段质量控制

4.2.1 协同设计BIM 模型

在BIM 模型设计中有效采用协同设计的措施，能够规避传统图纸设计中的信息孤立问题，满足信息共享需要，避免因设计信息错误带来质量问题。在模型设计的过程中，需要对模型的数据进行及时更新，保障数据的完整性，将这些数据有效储存起来，实现文件交互等操作方式，这实际也是整理完整信息的重要环节[5]。比如，一个项目有效协同REvit 软件中的建筑模型和REvit—MEP 安装管道，进而实现信息共享，更改某处数据信息，需要对数据全面更新，通过这种方式实现模型的整体协调。

4.2.2 BIM 碰撞检测及深化设计

传统二维图纸设计存在图纸设计不直观、缺乏设计协同性等问题，即使是经验比较丰富的设计人员，在设计的过程中也很难找到设计碰撞点，容易埋下隐患。在该模型中有效融入BIM 技术，可借助软件来碰撞检测，满足查找范围全面性和碰撞位置精准等需求，并对碰撞点进行深入研究，进而降低工程在施工过程中的隐患，强化工程施工质量的全面提升。

4.2.3 标准化设计

装配式建筑可具有工厂生产、标准化设计以及装配式施工等特点，通过采用标准化设计方式能够提高设计精确度和效率，满足装配式建筑构件的自动化和工厂化设计需求，保障构件的安装质量。在装配式构件的设计中，可以采用Revit建模软件中的“族”功能对构件进行标准化设计。

在Revit 软件中，自带比较常见的设备以及构件等标准族文件，且在优化和拆分构件的过程中可以借助族编辑器有效构建标准化装配式构建族库。

而在设计环节中，通过借助标准构库中“选”和“拼”需要的构件，有效构建能够满足项目设计的BIM 模型。族库中的标准化构件模型涉及了设计信息，能够有效地避免因设计信息不完善而导致的质量隐患，给构件的生产以及装配提供信息基础。

4.2.4 其他设计质量提高措施

在借助BIM 模型做虚拟漫游的过程中，设计者可以采用“亲身体验”的方式来对比不同的方案。在此基础上，有效利用其他辅助分析软件，能够给不同的建筑设计提供数据支撑。例如，在公共建筑设计中，通过对热能进行分析，结合主要的分析结果数据有效选择合理的围护材料；分析住宅光照时需要判断建筑设计能否满足采光需求等[6]。因此，在建筑设计的过程中，采用这些设计辅助功能可以满足建筑结构设计的适用性以及舒适度需求，进而有利于提升设计质量。通过分析BIM 模型能够准确传递信息的特点，在设计过程中可借助BIM模型辅助设计交底，能够满足参建单位更好的理解设计意图，进而能够在生产、安装和施工等环节中落实设计思想，提高工程质量。

4.3 构件生产质量控制

在生产过程中引发的构件质量问题主要是由设计信息不健全以及管理不精细所引发，采用标准化设计能够满足信息完整性需求，同时采用BIM 平台能够满足信息共享需要，在生产阶段可以完整读取构件信息。

4.3.1 BIM 构件生产模拟

预制构件的生产模拟可以有效借助BIM 模型，通过该模型来明确质量控制的核心工序。构件设计和生产的过程中可以设置好见证点和待检点，把控好生产流程，保障构件质量。构件运输环节需要借助BIM 模型，主要涉及了构件叠放数量、装车临时固定方案以及支点位置等，通过这种方式降低在运输构件过程中构件形变以及开裂的概率。

4.3.2 自动化生产

预制构件生产的过程中，采用产业化生产的方式能够降低生产成本。自动化生产需要以标准化设计为前提，借助BIM 技术，可以满足生产效率的提高，降低成本。比较成熟的自动化生产线可以提高产品的生产效率，甚至还能消除产品质量隐患。

4.3.3 应用新技术

预制构件生产过程中，可以借助射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术，将RFID 芯片有效植入预制构件中，且采用RFID 对管理系统进行有效跟踪，满足预制构件的定位需求，可以提高构件查找、管理和运输位置追踪的准确性。此外，还可以借助RFID 对相关信息进行储存和交换，保障构件的信息读取需求，进而有效记录预制构件的生产、设计以及运维等信息，这是质量管理以及责任追溯的重要保障。

同时，构件成品出厂前采用三维数字扫描技术对其扫描，获取构件的预留孔洞、尺寸以及预埋构件等信息，把这些信息导入BIM 模型，并有效对比成品以及设计信息，进而查找具有误差的构件，通过这种方式可以提高产品质量。

4.4 构件安装阶段质量管理

4.4.1 发挥BIM 模拟作用

在实施混凝土构件连接和吊装的过程中，容易引发构件开裂、碰撞脱落、安全事故以及接缝较大等现象。因此，采用BIM 技术的可视化来模拟吊装、连接以及锚固等过程，可以通过这种方式查看构件在连接时相互之间的关系，对潜在的风险进行预判，并针对性制定安装施工方案。

4.4.2 应用BIM 可视化施工方案交底

在现场施工方案交底的过程中，可充分借助BIM 可视化特征，有效分析吊装以及连接过程中需要注意的事项，通过这种方式来强化质量管理，能够满足作业人员对各环节的作业精准度需求，促进现场构件精确安装的需要。

4.4.3 物联网技术应用

在现场管理环节中，各方人员可以借助BIM 平台获取构件信息，还可以借助自身的管理权限和物联网平台，有效将指令发布到BIM 平台，能够提高质量管理水平。比如，现场监理发现施工存在质量问题时，可以借助设备扫描的方式来获取RFID 芯片信息，有效使用物联网上传构件的图像资料，同时需要将质量问题以及需要采用的处理要求上传至BIM 平台中，待施工单位读取相关信息后及时采取措施进行整改，并将整改结果和处理结果上传至平台中。通过采用这种BIM 平台和物联网技术能够及时解决质量问题，有效简化处理流程，满足预制构件提高质量的需求。

4.5 构件运维阶段质量管理

建筑运营维护单位主要以物管或者建筑单位为主，这些单位可以借助BIM平台有效获取资料，进而针对性制定维护计划并将其上传到平台中。结合制定的计划定期开展维护管理工作，尤其是对管线和设备的高效维护，同时需要有效更新建筑的信息状态，以此为安全使用装配式建筑提供保障。

5 结语

在装配式建筑施工质量管理中，本文主要采用三维可视化、BIM 技术以及信息收集动态化等方式进行研究，搭建BIM 信息共享平台，有效地将精细化管理措施应用到质量管理中，进而在立项、设计以及施工等环节中有针对性地实施质量管理措施，提高装配式建筑施工质量的同时，可为此类建筑的建设提供研究思路。