基于BIM的装配式建筑施工精细化管理研究

董扬扬（中铁城建集团第一工程有限公司，山西 太原 030000）

相比传统的现浇式混凝土建筑结构，装配式建筑具有人工作业量少、现场机械化与自动化程度高、工程速度快等优势[1]。为满足建筑行业在发展中提出的“四节一环保”发展要求，我国在2015年发布了《建筑勘察设计施工咨询建设与发展纲要》文件，文件中明确提出了建筑结构的预制化发展需求，建筑整体施工的安装化，但我国在装配式建筑方面的研究尚处于初步阶段，为深化此项工作，本文将展开研究。

1 工程概况

本次研究的工程项目为某地区大型社区安置房建筑，此项目的二期工程项目位于市中心，该项目由政府出资建设，建成后不仅可以实现对城市环境提升起到推动作用，还可以解决地区部分民生问题[2]。对该项目的相关概况信息进行主动获取，见表1。

表1 某地区大型社区安置房建筑工程项目概况

该项目除上述提出的9栋住宅建筑，还包括一栋独立的地下车库、三栋共建住房与三栋中型配电站[3]。建筑中的地下结构按照剪力墙结构设计，其中一层以上的建筑为预制剪力墙，建筑基础结构为桩筏结构。

本文此次研究以4#建筑为例，此建筑为典型的预制构件装配式建筑，建筑的预制构件大多分布在外墙南侧，整体结构为预制构件拼接形成，预制构件共有8种，分别为预制外墙、预制阳台、预制女儿墙、预制楼梯、预制隔板、预制构造柱、预制剪力墙隔板、预制空调隔板，建筑整体的预制率＞20%。

根据建筑工程设计图纸，进行此建筑预制构件的整理，具体内容见表2。

表2 4#建筑预制构件

以此工程项目为例，开展如下文所示的研究。

2 基于BIM的装配式建筑施工精细化管理

2.1 基于BIM的施工质量精细化管理

针对装配式建筑施工质量，在引入BIM技术的基础上，对其进行精细化管理。将实现全面控制作为管理目标，对各个质量控制点进行重点管理[4]。基于BIM技术，在施工过程中，对现场质量问题进行采集，并通过移动终端设备记录，将获取到的图像信息、视频信息等进行详细的解释说明，并将其传输到数据中心。在Revit软件中，将各个构件信息以模型形式展现，并相互关联，构建完整的装配式建筑BIM模型。在Revit软件中，实施质量管理的关键流程包括：将施工现场发现的问题采集并上传，利用iPad生成针对此建筑的质量标签，标签当中包含了施工现场质量问题的具体信息以及相关构件对象[5]。在完成对现场信息的采集后，对其进行汇总，并以图像、视频的方式显示，将信息按照标准化格式录入结构模型。

在管理过程中可引入针对BIM模型的模糊矩阵，利用矩阵确定影响施工质量的各个因素，其矩阵表达见式（1）。

式中P-模糊矩阵；

pij-模糊矩阵中的施工质量影响因素。

结合上述内容，构建针对建筑施工的质量管理模型，模型表达见式（2）。

式中E*-施工质量管理模型；

E i-模糊矩阵中的某一影响要素对应参数。

根据式（3）对构建的装配式建筑BIM模型进行施工过程中的质量量化管理，通过数据的形式进一步体现管理的精细化。

2.2 基于BIM的施工进度精细化管理

在管理前，首先完成对进度计划的编制，基于BIM技术，可采取多种软件实现计划编制，针对上述工程项目，主要采取Navisworks Management软件和Microsoft Project软件进行进度模拟[6]。针对具体装配式建筑项目，在工程量统计的基础上，按照合同要求工期和施工的要求完成对进度计划编制[7]。将BIM模型导入上述软件，并对模型进行归档整理，可将部分零散构件合并，进行统一管理。生成的构件集合作为最小工作单位，名称应当与施工进度计划中的任务名称存在一一对应关系。将在Navisworks Management软件编制好的施工进度计划导入Microsoft Project软件，并与BIM模型建立关联。在软件中预留一个接口，直接将文件导入模块，通过相应规则进行关联，并构建新的任务，在软件中实现对施工进度的管理。

2.3 基于BIM的施工成本精细化管理

针对装配式建筑施工成本，在引入BIM技术的基础上，对其进行精细化管理。在管理过程中，将合同价作为管理依据，基于BIM技术，在Revit软件中才从BIM模型上直接提取工程项目的成本单元工程量。精细化管理的对象为综合单价，其中，包含成本单元工程当中所有的人工费用、材料费用、机械使用费用、管理费用以及利润，共五个分项。综合单价可通过式（3）计算得出。

式中Mz-综合单价；

Mg-工料机单价；

Ml-管理费单价；

Mr-利润单价。

其中Mg、Ml和Mr均利用式（4）计算得出。

式中mr-人工费用；

mc-材料费用；

mj-利润单价；

η-管理费费率；

χ-利润率。

根据式（4）完成对综合单价的计算，并将其作为重要的管理信息，导入BIM信息模型[8]。在Revit软件中的具体管理操作步骤为：①在Revit软件中的管理选项卡设置面板中，编辑共享参数界面，并在弹出对话框中设置相应参数数值；②在Revit软件中创建一个共享文件，格式为.txt，在完成命名后，将其存储在项目文件夹中；③创建成本、材料等参数分组，并在分组中设置需要参数，如施工目标成本、施工实际成本等；④在项目参数设置当中，添加共享参数，并将参数填入对应类别；⑤选择需要添加的构件信息，在属性栏中为其参数赋值，或在后续生成统计表时添加。

在完成上述操作后，针对实际成本进行核算。在这一过程中，充分利用施工小组优势，通过现场原始记录对成本进行归集和分类，并以此得到各个控制构件的实际成本。在核算过程中，引入施工核算、业务核算和会计核算，并构成三方核算，通过三方互补和互验，避免在核算中产生错误或漏洞。

以上文提出的建筑工程项目为例，使用BIM技术，建立此建筑的建筑空间结构模型，如图1所示。

图1 基于BIM技术的建筑结构空间模型

在对此项目进行施工管理时，将建筑结构相关信息导入文本文件，使用Revit创建建筑结构，对建筑中管线信息进行结构管线检查，检查结构报告见图2。

图2 建筑结构管线冲突报告

按照图2所示的方法，对建筑中不同专业结构的碰撞管线进行调整与检查，检查过程中，使用二次插件，设计管线主动避让，通过此种方式，避免管线在设计中出现冲突问题。以4#建筑中的三层结构为例，在模型中进行管线综合调整，实现对管线结构的优化，优化前后示意图如图3所示。

图3 4#建筑中的三层结构管线优化设计过程

由图3可知，优化前4#建筑中的三层结构管线存在碰撞，优化后4#建筑中的三层结构管线不存在碰撞。说明按照本文设计的方法进行装配式建筑结构施工精细化管理，可以有效解决建筑管线碰撞问题。

按照上述方式，进行4#建筑中其他结构层管线结构的优化。优化后，统计施工中建筑管线发生碰撞的次数见表3。

表3 4#建筑中管线碰撞次数统计

通过上述内容可知，4#建筑为18层建筑，此建筑在施工中，只有第14层发生了管线碰撞问题，在其他结构位置未发生碰撞问题。只需要按照上文所述方式，进行此建筑第14层管线碰撞的测试与调整即可实现对建筑整体施工的优化。因此，在完成上述测试后，得出本文实验的最终结论：设计的施工管理方法可以有效解决建筑结构在施工中的管线碰撞问题，此方法在实际应用中，符合精细化管理需求，可以实现基于此方法进行建筑施工的管理。

3 结语

本文开展了基于BIM技术的建筑精细化管理研究，在未来的阶段化研究中，将BIM技术与建筑行业的发展进行融合将成为必然性趋势，但现阶段我国有关单位与相关行业相关此方面的研究仍存在不足。通过上述实验结果可知，本文研究的BIM技术实际应用效果仍存在欠缺，后续将进一步深化此次研究，不断优化管理方法，为我国建筑行业的持续化与稳定化发展提供全面的技术指导与帮助。