BIM技術在裝配式建筑質量管理中的應用研究

李健

（中國建筑第二工程局有限公司華東公司）

1 引言

目前，政府和企業(yè)層面都在積極推廣裝配式建筑，裝配式建筑以其高效率、低污染等特點成為建筑行業(yè)發(fā)展的未來趨勢之一，將BIM 技術與裝配式建筑結合，充分利用信息技術和制造技術的先進性，提高對建筑質量的控制、對施工進度的控制，進而提高建筑項目的建造水平。

裝配式建筑的概念為：預制構件在工廠進行生產，按照施工進度需要運送至施工現(xiàn)場，在施工現(xiàn)場進行干作業(yè)，將這些構件進行組裝、裝配，直至形成完整的建筑。相較傳統(tǒng)建筑，裝配式建筑因為多了預制構件的設計、生產、運輸等環(huán)節(jié)，對構件的精細度和質量的管理提出更高要求。

BIM 技術屬于多維度的模型數據集成技術，它從二維CAD發(fā)展而來，具有可視化、參數化、模擬化等特點，項目的各參與方基于BIM信息數據模型進行設計、建造等工程項目信息的更改、優(yōu)化，并模擬施工進度，使項目的管理工作高效、有序進行。

裝配式建筑雖然有很多優(yōu)點，但也存在一些問題，只有借助BIM 技術的支持，裝配式建筑的設計、施工、運維才能更高效、更科學。尤其是在裝配式建筑的質量管理方面，BIM技術可以通過介入管線綜合碰撞、構件質量管控、施工進度管理、施工場地布置、成本管控等工作，加強對裝配式建筑的質量管理[1]。

2 裝配式建筑質量管理中的問題

2.1 前期準備不充分

雖然有政策的加持，但是裝配式建筑的發(fā)展還處于推廣應用階段，暴露了很多施工管理準備不充分的問題，主要分為技術、人力、設備幾個方面。管理不完善就會對項目可能發(fā)生的質量問題缺乏預警，當問題真的出現(xiàn)后，也不能做出科學、合理、及時、快速的反饋，導致建筑項目質量不過關。

2.2 協(xié)同作業(yè)效果較差

在進行裝配式建筑建造時，需要各參與方、各專業(yè)基于統(tǒng)一的信息管理平臺進行溝通、協(xié)調，再將信息傳遞、分享，因此，各參與方的協(xié)同管理以及對項目信息的溝通成為重中之重。裝配式建筑建造環(huán)節(jié)多，如果溝通不順暢極有可能造成錯誤信息的傳遞或者信息的丟失，不利于建筑項目質量的整體把控。

2.3 構件的生產、安裝質量有待提升

預制構件是裝配式建筑的基礎。其設計、生產、運輸、安裝各環(huán)節(jié)的質量更是關系到項目建造的整體質量。設計精準度差、預制構件尺寸不合格、運輸過程有損耗、安裝技術不規(guī)范，這些都會導致裝配式建筑質量的下滑。

因此，將多維信息技術模型BIM應用到裝配式建筑中，可以大幅提高建筑質量，促進裝配式建筑的精細化管理[2]。

3 BIM 技術在裝配式建筑質量管理中的優(yōu)勢

3.1 可模擬、可預警

利用BIM 技術可視化、可模擬的特點，在裝配式建筑施工準備階段就可以進行建設方案的模擬：搭建BIM模型→導入環(huán)境等項目信息→按預設方案進行模擬和分析處理→發(fā)現(xiàn)問題并預警→更正、優(yōu)化建設方案。利用模型，我們可以直觀感受到裝配式建筑建設過程中的重點和難點，并做好預案，可以讓工人提前了解和學習，以便減少建造中的各種問題，有效縮短工期。

3.2 統(tǒng)一平臺、統(tǒng)一管理

基于BIM數據信息管理平臺，各參與方、各專業(yè)可以全面而直觀地了解到項目的相關情況，并將需要調整的問題在信息平臺上進行溝通、傳遞、共享、更正、優(yōu)化，這就為裝配式建筑各環(huán)節(jié)的精準把控和管理提供了基礎。

3.3 提高精準度，完善精細化

對裝配式建筑質量的管理，首先是對預制構件的管理，包括預制構件的設計、生產、運輸、安裝各環(huán)節(jié)的嚴格把控。在進行預制構件生產時，工人要嚴格按照模型數據要求進行精準化生產；在進行預制構件安裝時，管理人員可以實時記錄構件在生產以及裝配時發(fā)生的質量問題，并將這些信息傳輸至BIM模型，技術人員進行及時處理。

在BIM 技術的基礎上，結合RFID 和物聯(lián)網等技術，實現(xiàn)預制構件信息的采集、傳遞、匯總、分類，加強對預制構件的管控，顯著提高經濟效益，減少了構件的質量問題。同時，通過這些新技術，還可以做到：預制構件出廠信息可查→預制構件運輸進場時間可預測→預制構件對方定位可循→預制構件安裝質量可追溯[3]。

4 BIM 技術在裝配式建筑質量管理中的應用

4.1 準備階段

4.1.1 管線綜合的干涉監(jiān)測

基于BIM技術的三維信息數據平臺，能夠實現(xiàn)各參與方、各專業(yè)信息以三維模式在模型中進行模擬，優(yōu)化節(jié)點，防止管線碰撞問題。用三維的BIM 信息數據模型取代CAD二維制圖，可以解決碰撞、遺漏、效率低、窩工等問題。尤其在施工前及時發(fā)現(xiàn)、快速響應，使建設方案不斷優(yōu)化。當前，利用BIM技術進行管線綜合的干涉監(jiān)測已經得到了廣泛應用。

4.1.2 構件的精細化管控

對預制構件的管控主要基于BIM 平臺中的生產系統(tǒng)和裝配系統(tǒng)，包括項目信息、構件管理、模具管理、計劃管理、堆放管理、生產統(tǒng)計、移動端生產檢驗記錄、遠程生產線監(jiān)控、自動打印、構件綜合查詢、構件出入堆場管理等模塊。根據裝配式建筑預制構件的生產特點將質量管控辦法固化在系統(tǒng)內，應用RFID 等技術實現(xiàn)構件的生產檢驗、運輸存放等可追溯性管理。

4.1.3 統(tǒng)一平臺的統(tǒng)一管理

以BIM數據模型為基礎，建立統(tǒng)一的信息管理平臺，進行各參與方、各專業(yè)的協(xié)同作業(yè)。在項目開始前，建立整體質量管理體系，要求各方積極配合和遵守。裝配式建筑的各環(huán)節(jié)應該在統(tǒng)一平臺上直觀呈現(xiàn)進度和生產管理的過程，實現(xiàn)建筑質量管理人人參與的目的，進一步提高裝配式建筑的質量[4]。

4.2 建造階段

裝配式建筑和傳統(tǒng)建筑相比，多了預制構件的階段，預制構件又多在工廠進行生產，所以對其主要做到構件生產工廠、構件裝配現(xiàn)場的管理。管理人員以不同場所的不同階段和質量管理因素為基礎，應用BIM等數字技術，實現(xiàn)對裝配式建筑質量的管控。

4.2.1 預制構件的生產質量管理

裝配式建筑預制構件的生產質量直接關系到構件的安裝質量，它是裝配式建筑整體質量管理中的重要內容。Navisworks 可以檢查和消除BIM 模型中可能存在的碰撞沖突。在完成碰撞檢查后，對BIM 信息庫以及預制構件圖紙信息進行更新，保證信息的準確性和實時性。在預制構件信息更新后，構件的生產工廠可以按照裝配式建筑的BIM 模型進行拆分設計，設計出可以生產的構件模型。工廠在進行預制構件生產時，應用RFID技術，在生產模具上張貼標簽，工人通過手持設備將標簽中記錄的構件信息輸入至BIM 模型，方便項目的各參與方隨時檢查預制構件的質量情況，并完整保存預制構件生產信息，對預制構件質量問題進行追責。

4.2.2 預制構件的安裝管理

裝配式建筑相較于傳統(tǒng)建筑的現(xiàn)場施工更為復雜且機械化程度更高，這就導致裝配式建筑質量的管理要點增多。在預制構件開始裝配前，應用BIM5D 技術對裝配過程進行模擬，若發(fā)現(xiàn)質量問題，應立即采取措施，給出新的、優(yōu)化后的裝配方案。根據BIM模型輸出的裝配方案，管理人員要對工人進行技術交底，工人按照圖紙和規(guī)范進行安裝操作，同時，通過手持移動設備掃描預制構件的RFID 標簽，了解構件的安裝質量要求，多舉措共保裝配式建筑預制構件安裝的效率和質量。

4.3 運維階段

當裝配式建筑建造完成進入運維階段后，可以根據一整套完整的BIM數據模型進行運維管理，讓BIM 的價值進行延伸。BIM 在裝配式建筑運維階段的應用包括定位建筑構件、數據交換、可視性和定位、檢查可維護性、空間管理、危機管理、能源控制與監(jiān)測等內容。BIM系統(tǒng)的三維顯示能夠讓運維人員清楚發(fā)現(xiàn)故障位置及設備設施信息。

5 結語

BIM 技術與裝配式建筑的結合可以說有著先天優(yōu)勢，裝配式建筑遇到的重點和難點問題，都能很好地通過BIM技術進行解決，并給出最優(yōu)方案。設計、建造的高質量管理必然會提高建筑的整體質量，BIM平臺集合的各種信息，在建筑項目的后期維護中，也會發(fā)揮巨大作用。