裝配式空間鋼結構組織管理模式的探索與實踐

路國柱 淄博齊元鋼結構工程有限公司

1 前言

以裝配式建筑為代表的綠色低碳建造方式，是一種采用“標準化設計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、信息化管理、智能化應用”的新型建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)方式，有利于化解建筑材料、用工供需不平衡的矛盾，深入地推進建筑業(yè)供給側結構性改革，其中發(fā)展綠色、低碳、循環(huán)發(fā)展的裝配式鋼結構能加速推進建筑業(yè)轉型升級，有效拉動投資，促進消費增長?？臻g鋼結構是一種受力合理、體型完美、經(jīng)濟效果好的超靜定空間結構形式，由于空間結構組成的規(guī)律性，桿件和節(jié)點的形狀、尺寸的標準化，已廣泛應用在大型展覽館、科技館、體育館、商場和機場、鐵路、客運場站等大跨度公共建筑。

發(fā)展鋼結構裝配式建筑，有利于提高建筑物抗震性能、減少地震災害損失，有利于化解建筑材料、用工供需不平衡的矛盾，有利于推進建筑業(yè)轉型升級、實現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，有利于落實綠色發(fā)展理念、促進生態(tài)文明建設，是近年來重點發(fā)展的裝配式建筑形式。

2 裝配式鋼結構建筑的定義和優(yōu)勢

2.1 定義

裝配式鋼結構建筑是指建筑的結構系統(tǒng)由鋼（構）件構成的裝配式建筑，并且要鋼結構、圍護系統(tǒng)、設備與管線系統(tǒng)和內裝系統(tǒng)做到和諧統(tǒng)一。裝配式鋼結構具有諸多優(yōu)勢，其工業(yè)化程度高、施工周期短、現(xiàn)場用工少、生產(chǎn)效率高、品質易保證；施工占地面積少，可干式施工，節(jié)約用水，產(chǎn)生的噪聲小、粉塵少；鋼材可回收利用，減少建筑垃圾和環(huán)境污染。在建筑工程領域推廣鋼結構，是建筑業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的重要內容，是傳統(tǒng)土木建筑業(yè)的轉型與升級。

2.2 優(yōu)勢

裝配式鋼結構建筑在現(xiàn)代化建筑行業(yè)中非常受歡迎。在前期未出現(xiàn)裝配式鋼結構建筑時，一直運用的都是混凝土建筑方式?；炷潦侵敢运酁橹饕z凝材料，與水、砂、石子，必要時摻入化學外加劑和礦物摻合料，按適當比例配合，經(jīng)過均勻攪拌、密實成型及養(yǎng)護硬化而成的人造石材。由混凝土的定義不難看出，混凝土的配合比相當重要，而且混凝土的配合比情況要根據(jù)房屋建設工程的要求而定，無統(tǒng)一標準。

混凝土澆筑后的養(yǎng)護工作也極為重要。與之相比較，裝配式鋼結構建筑明顯更有優(yōu)勢，房屋建筑質量更有保障，并且比起混凝土現(xiàn)場澆筑，裝配式鋼結構具有保護環(huán)境、擴大施工場地的優(yōu)點。

3 組織管理模式的構建

在鋼結構工程構建的組織管理模式包含了戰(zhàn)略流程（決策實踐）、職能流程（職能管理實踐）、工藝流程（裝配式空間鋼結構施工）和自善流程（風險監(jiān)控）四個方面，該管理模式以BIM協(xié)同技術為核心，以流程牽引為理論工具，根據(jù)項目管理目標，分析任務要素，進行歸攏、聚集、整合、融通，在管理層面上組織、協(xié)調裝配式空間鋼結構的施工過程，并實現(xiàn)使施工作業(yè)在一定的約束條件下，實現(xiàn)進度、成本、質量、安全等管理目標。

同時發(fā)揮BIM協(xié)同技術對空間鋼結構裝配式施工進行動態(tài)預演、模擬優(yōu)化，并應用流程圖作為目標實現(xiàn)的牽引力，科學地對施工進度、現(xiàn)場資源配置，構件與施工之間的管理控制，對任務節(jié)點進行要素分析，明確管理要點，從而有序的管理，使施工走向信息化、精益建造化，使得工程滿足“增效”的要求。

3.1 建筑結構設計的協(xié)調運用

現(xiàn)階段，建筑工程信息數(shù)據(jù)日益變化，有關數(shù)據(jù)也會在BIM建筑模型中通過刪除、增加的方式，實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的更新優(yōu)化，為了提高建筑結構設計的有效性，避免對建筑工程設計品質造成不利影響，可以在不同專業(yè)領域展開分項設計，如此一來在某種程度上，有效規(guī)避信息交錯混亂問題的發(fā)生。

另外，在總體建筑模型中，進行中性數(shù)據(jù)庫的建設，促進有關設計工作者的數(shù)據(jù)溝通。對數(shù)據(jù)展開有效處理過程中，可以把全部和建筑結構設計相關的數(shù)據(jù)信息加以整合處理，借助統(tǒng)一的平臺系統(tǒng)，處理分析數(shù)據(jù)信息，提高建筑結構設計的協(xié)調性。

3.2 模型集成化的運用

在建筑結構優(yōu)化設計期間，利用BIM技術，關于信息集成化的建設，不但可使各種信息描述愈發(fā)合理有效，也可對同類信息加以整合，利用參數(shù)化，將建筑工程中的模型展現(xiàn)出來，使其在建筑結構設計過程中，BIM技術手段可結合各種數(shù)據(jù)信息，構建完善的內部信息集成化模型，減輕建筑結構設計工作人員的任務量。除此之外，BIM技術的運用，還可對集成信息展開有效分析，對建筑工程模型的運用，提供相應的參考依據(jù)，減少建筑設計中的操作失誤。

3.3 采用多專業(yè)協(xié)同一體化設計方式

在完成上述工作后，已經(jīng)項目建筑設計方案進行最終敲定。

首先，利用Revit工作平臺中各種專業(yè)對該項目進行協(xié)同化設計。通過分析后發(fā)現(xiàn)Revit工作平臺中的“工作集”模式對協(xié)同設計十分重要。即為設計者提供共享工作方式。例如在進行鋼結構建筑設計當中，往往涉及諸多因素，從工序及環(huán)節(jié)上不免出現(xiàn)誤差沖突。通過利用工作集，可以將自身設計分享到其他專業(yè)設計中去，讓不同專業(yè)設計之間可快速協(xié)調、解決問題。

其次，要根據(jù)具體鋼結構建筑實際情況進行工作開展，比如某鋼結構項目建筑中包括：水電暖、結構、建筑等。如采用工作集設計方法，水電暖在專業(yè)設計及建模過程中可點擊項目文件之中的“查看”，就可以及時掌握另外兩個專業(yè)設計建模情況。如三者出現(xiàn)協(xié)調不同步或存在問題等情況，可通過文件同步與實時交流進行處理。對整個BIM建模小組工作整體進度優(yōu)化尤為重要。

3.4 資源管理的集約化

對于鋼結構的加工制造和安裝施工，其材料與施工管理也是重要的環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的加工制造中，這些管理事項依靠人工完成，往往容易出現(xiàn)諸多誤差。而依托BIM技術與數(shù)字化技術的數(shù)字化加工平臺卻可以對鋼結構加工過程中的材料進行集約化管理，如利用現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)無線射頻識別技術就可以對生產(chǎn)加工和施工中材料的位置、狀態(tài)等情況進行動態(tài)檢查與更新。如此就在極大程度上減少了工作人員的工作量，同時依靠現(xiàn)代信息與數(shù)字化技術實施的管理統(tǒng)計，也能夠降低誤差，保證材料和施工狀態(tài)管理的準確性并極大提升管理效率。

3.5 加工與安裝過程的可視化管理

可視化同樣是BIM技術的主要優(yōu)勢之一，因此其應用于鋼結構加工之中同樣使得其加工與安裝過程實現(xiàn)了可視化。這主要體現(xiàn)在鋼結構加工與安裝過程的管理上可以利用BIM平臺來進行施工人員、機械設備、材料等信息的綁定，從而實現(xiàn)對這些要素在施工過程中信息狀態(tài)變化的動態(tài)掌握。工作人員再結合工程項目的工期計劃來對這些信息進行管理，就可以發(fā)現(xiàn)鋼結構加工與安裝施工過程中存在的問題。可以說，BIM技術的可視化為鋼結構加工與安裝過程實施跟蹤管理創(chuàng)造了可能。

此外，人們還可以利用BIM技術對鋼結構加工與安裝過程的不同階段和不同工序進行拆分，然后再按照進程將每道工序的完成度設定成不同顏色，如此鋼結構加工與安裝的每個環(huán)節(jié)的完成情況就可以在BIM模型上進行直觀呈現(xiàn)，從而使工作人員更直觀地掌握工程建設情況并作出管理決策。

3.6 資源管理的集約化

對于鋼結構的加工制造和安裝施工，其材料與施工管理也是重要的環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的加工制造中，這些管理事項依靠人工完成，往往容易出現(xiàn)諸多誤差。而依托BIM技術與數(shù)字化技術的數(shù)字化加工平臺卻可以對鋼結構加工過程中的材料進行集約化管理，如利用現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)無線射頻識別技術就可以對生產(chǎn)加工和施工中材料的位置、狀態(tài)等情況進行動態(tài)檢查與更新。如此就在極大程度上減少了工作人員的工作量，同時依靠現(xiàn)代信息與數(shù)字化技術實施的管理統(tǒng)計，也能夠降低誤差，保證材料和施工狀態(tài)管理的準確性并極大提升管理效率。

3.7 加工與安裝過程的可視化管理

可視化同樣是BIM技術的主要優(yōu)勢之一，因此其應用于鋼結構加工之中同樣使得其加工與安裝過程實現(xiàn)了可視化。這主要體現(xiàn)在鋼結構加工與安裝過程的管理上可以利用BIM平臺來進行施工人員、機械設備、材料等信息的綁定，從而實現(xiàn)對這些要素在施工過程中信息狀態(tài)變化的動態(tài)掌握。工作人員再結合工程項目的工期計劃來對這些信息進行管理，就可以發(fā)現(xiàn)鋼結構加工與安裝施工過程中存在的問題?？梢哉f，BIM技術的可視化為鋼結構加工與安裝過程實施跟蹤管理創(chuàng)造了可能。

4 BIM技術在鋼結構工程中的應用推廣

BIM鋼結構工程已經(jīng)在現(xiàn)代化鋼結構工程應用當中取得了不錯的成效，能夠在鋼結構工程的各個方面體現(xiàn)出來。BIM技術的主要作用就是解決鋼結構工程當中經(jīng)常出現(xiàn)的一些問題，比如制作和裝配過程中出現(xiàn)的問題。不過任何一種施工最重要的環(huán)節(jié)還是對施工現(xiàn)場的管理和組織，面對當前的建筑物構建現(xiàn)場裝配來說，鋼結構工程是一個非常重要的環(huán)節(jié)。所以，本文從鋼結構工程的角度出發(fā)，在BIM技術工程設計和制作方面使用的基礎上，對BIM技術給鋼結構工程帶來的效果進行了分析，BIM技術的應用對鋼結構工程施工現(xiàn)場的管理有很重要的作用。

鋼結構工程當中使用的鋼材料價格是非常高昂的，而且需要很多人工勞力，這就造成鋼結構工程所需要的成本較高，這也是當前鋼結構工程施工過程中最主要的問題，也是最需要解決的問題。對于這種情況，一般情況下業(yè)主方都會考慮到這方面的影響，然后再做最后的決策。BIM技術其實就是采用信息化管理方式來調整整個鋼結構工程，對鋼結構工程進行全面的管理工作，是一種系統(tǒng)化的管理方式，而且還包括工程施工的管理工作。

5 結束語

裝配式空間鋼結構高復雜性和強風險性的特點，從上層管理到下層管理過程的增加，必然導致管理鏈的延長，案例工程改變原有傳統(tǒng)的粗放型思維、資源配置不合理和落后的管理模式，探索采用“流程牽引理論+BIM策劃管理+施工圖深化設計+裝配式施工”的組織管理模式，使施工作業(yè)在一定的約束條件下，實現(xiàn)進度、成本、質量、安全等管理目標。