基于BIM技术的装配式建筑施工进度管理研究

邱明坤（解放军总医院，北京 100853）

尽管建筑行业在发展中给予了装配式建筑足够的投入与重视，但由于现阶段我国装配式建筑在施工中存在信息化水平不达标的问题，导致此类建筑工程在市场内的发展一直受到制约[1]。而BIM 技术在建筑等相关领域内的应用，不仅为行业发展指明了新的方向，更是为施工的协调管理提供了全新的技术手段，对于建筑行业而言，BIM 技术的应用是一场全新的技术革命。

1 装配式建筑概况

以某城市新区项目为例，进行建筑施工进度管理方法的设计研究。此项目位于新区南侧，为某大型建筑开发商承包的花园式小区，小区中包括居民住宅建筑、停车场、商业配套设施等[2]。根据承包合同，小区中包括居民住宅建筑按照装配式结构建筑开发，整理房建工程基本情况，见表1。

表1 工程基本情况统计

该项目中，所有民居建筑均按照混凝土剪力墙结构设计，以民居住宅中的7#为例，此栋楼的占地面积约为2.9万m2，建筑中外墙结构、楼梯结构、空调板结构与阳台板结构均为工厂预制生产的构件[3]。建筑相关信息概述见表2。

表2 7#建筑相关信息概述

2 基于BIM技术的装配式建筑施工进度管理

2.1 装配式建筑BIM模型建立与信息实时更新

本文结合目前BIM 技术的发展状况，将该技术应用于装配式建筑的进度管理中，首先对BIM 模型建立进行了研究[4]。图1为基于BIM技术的进度管理框架结构图。

图1 基于BIM技术的进度管理框架结构图

在建模时，引入Autodesk系列BIM软件Revit，在此基础上，运用工程管理软件编制了装配式建筑的进度计划。第一步，在应用Revit 软件建模时，将建筑方案以文件的形式导入到该软件当中，并新建一个三维模型项目；第二步，将建筑施工方案当中的报告轴网等定位信息在模型对应节点上展示；第三步，对装配式建筑的外墙结构、桩结构、梁结构等构件创建；第四步，对门窗结构创建；第五步，绘制装配式建筑中连接各个楼层的楼梯；第六步，根据当前模型中展示的内容，完成对明细表和各个方向视图的绘制[5]。结合建筑当中不同构件的类型，对整个工程项目的基本结构进行分解，并将分解后的结构分别存储在对应的WBS 工作包当中。在完成对BIM 模型的创建后，将该模型导入到Navisworks 软件中。通过上述Revit 软件创建的BIM 模型通常以.rvt 格式文件存储，这一格式文件可直接导入到Navisworks 软件中，若应用其他BIM 建模，则需要将其文件转变为.ifc的格式，再进行导入[6]。在这一过程中，必须确保构件文件集与WBS 工作包在类型划分上一致，以此实现装配式构件与进度计划的自动关联。

在施工的过程中，需要在施工现场采集影响施工进度的相关信息，并利用下述公式计算各个影响因素对施工进度影响的权重值，以此实现对其影响程度的量化：

公式（1）中，T代表装配式建筑施工进度综合影响关系矩阵；D代表因素标准化直接影响矩阵。公式（1）中，D又可通过下述公式计算得出：

公式（2）中，aij代表某一因素i对另一因素j的影响程度。同时，将采集到的信息进行汇总，并上传到云端，以此实现对装配式建筑施工项目数据库的不断完善。

2.2 装配式建筑施工进度计划分析

在施工阶段，为确保进度，需要通过施工模拟的方式对BIM 模型进行反复检查，并找出存在的进度计划问题[7]。在进度管理时，利用BIM 模型的可视化功能，观察虚拟装配式建筑的构建过程，并对施工过程是否合格、工序逻辑是否合理等进行判断[8]。在每次的施工仿真中，都要对工程进度进行全面检查，如果出现了问题或者与目标不一致的情况，就必须进行相应的修改，以保证最后的工程进度是最佳的。这一过程可用图2表示。

图2 装配式建筑施工进度优化过程示意图

在这一过程中，进度数据与BIM模型之间是动态连接的，因此，通过对进度的控制可以实现进度计划与BIM模型之间联动修改[9]。在修改过程中，模型上的构件进度信息也会同步修改，实现对进度计划的动态优化。

2.3 预制构件生产进度管理

结合上述论述分析得出，影响装配式建筑施工进度的因素较多，其中预制构件的精度对其影响较大。因此，针对这一问题，将BIM技术应用到对预制构件的生产当中，通过对其生产精度的控制实现对施工进度的管理。结合预制构件生产标准，对施工项目中涉及的各类构件族库进行构建，包括预制外墙、楼板、梁结构、楼梯等。将各个构件的三维模型上传到BIM 管理平台当中，并在对这些构件进行加工时，依据平台当中的实时三维模型，结合施工项目需要，完成对模具的设计并指导生产人员下料和加工[10]。图3 为预制构件在Revit软件中的创建流程示意图。

图3 预制构件在Revit软件中的创建流程示意图

在实际应用中，根据建筑施工项目中各个构件的结构组成、结构厚度等，在构件库中找出相应的种类，并将其放置在模型当中。构件制造厂根据构件的外形和预留的孔洞位置，准确地完成构件的成型。比如煤气、下水道管道等，为了保证管道的安全，必须要有足够的空间。一些装配式建筑的外立面上也会增加一层装饰面层，因此在制造时还需要获取与装修面层相关的信息。在生产前，制造商根据零件模型信息，提前制定生产计划，空出成品存放地点；在制造阶段，设计者将已完成的构件资料导入到模型中，构件资料会被自动转化为可被制造设备所识别的格式，并立即投入到生产中。

2.4 预制构件安装进度管理

在对预制构件进行安装时，通过对具体安装流程的模拟，也能够实现对进度的动态管理。在模拟过程中，对项目施工全过程应当给出详细资料，并针对不同阶段的施工情况，通过施工模拟的方式实现施工顺序优化。

在施工中，往往会出现一些问题，如预留孔位置误差大、吊装轴线偏差大、安装标高偏差等。造成上述问题的根本原因在于，在安装时，构件的安装顺序不合理，构件与构件之间产生了碰撞而造成了位置的变化。针对这一问题，在对构件的安装施工模拟时，可以对构件安装的顺序进行优化，并在施工中向工人演示施工要点，从而提高作业人员的工作效率，达到对施工进度的管理。

3 实验

提取装配式建筑结构中各个位置构件信息，构建BIM 建筑模型，建模时，设计人员需要根据建筑的二维平面图纸与CAD图纸，生成建筑结构的三维剖面图、构件三维图像，对图像进行集成，得到建筑三维结构，模型。具体步骤如下：

（1）新建工程模板→标注不同构件在模板中的位置信息→制造部件，包括构造柱、结构外墙、装饰板等。

（2）装配式建筑的施工主要是根据构件的种类进行结构分解，形成多个WBS工作程序，从而制定出相应的工程进度计划。

（3）将3D 建模装入Navisworks，将Revit 中的文档导入Navisworks，确保组件集合和工作包的划分保持一致后，即可实现建筑PC 组件和工程进度计划的自动关联。

（4）将已审核好的工程进度图和3D 模型输入到Navisworks中。在此基础上，在建模过程中增加其他需求信息，从而实现了建筑施工的动态仿真。

为实现对建筑结构模型的更新，现场管理者每天都需要进行工地进度的记录，将每个工序、每个时间节点的完成情况按照标准记录下来，将数据、图片、文字等进度信息使用手机、ipad等工具传输到云端。同时，在BIM 云平台上，工程主体结构的实际进展情况也会自动得到更新。通过上述方式，在施工中对工程进度进行实时管理与更新。

根据工程部署，7#建筑应在180d 内完成从设计到构件安装所有施工步骤，将装配式建筑施工划分为若干个环节，见表3。

表3 装配式建筑施工环节

汇总表中内容，按照本文设计的方法，进行该项目的施工进度管理，完成施工后，工期为158d。按照传统方法，进行该项目的施工进度管理，完成施工后，工期为226d。

4 结语

通过此次研究，得出以下几个方面的结论：

（1）7#建筑预期应在180d内完成施工，根据工程方统计、整理的实验结果，本文设计的方法，完成施工后工期为158d，实现了在预期天数内完成建筑施工。使用传统方法进行施工，该项目预期在226d内完成，不满足业主方提出的180d内完成施工要求。对两种施工方法出现工期差异的原因进行分析，明确了本文设计的方法在施工进度管理时，采用了交叉施工作业模式，实现了对不同施工步骤的优化，而传统方法按照既定的施工方案施工，导致工期延误。

（2）传统的进度管理方法存在着信息传递滞后的问题，采用网络规划的方法进行进度控制，过程比较烦琐，而且命令的传递都是依靠人工语言进行，使得工人很难获得具有时效的信息。而在本课题中，BIM管理平台可以实现信息的实时、快速调度，同时也方便了相关人员操作。因此，在工程项目管理中，采用BIM技术进行项目进度管理是非常必要的。

（3）根据实验结果显示，与原计划相比，7#建筑工程工期减少22d。运用BIM技术实现进度的事前控制，提高预制构件的生产质量，指导施工现场的施工，加速了工程的进度，从而使7#工程提前竣工。