裝配式建筑質(zhì)量管理研究熱點與趨勢*

王夢童，陳 敏，張 軍,，李振興

(1.南通大學(xué)交通與土木工程學(xué)院，江蘇 南通 226019；2.江蘇中南建筑產(chǎn)業(yè)集團有限責(zé)任公司，江蘇 南通 226100)

0 引言

裝配式建筑將大量的現(xiàn)場作業(yè)轉(zhuǎn)移到了工廠進行，顛覆了傳統(tǒng)的建造方式。自裝配式建筑推行以來，大量工程實踐表明其質(zhì)量問題是裝配式建筑推廣難的主要原因[1]。在裝配式建筑推廣和應(yīng)用階段，質(zhì)量管理經(jīng)歷了從企業(yè)自行探索到逐漸規(guī)范化，已取得了階段性成果[2-3]。為清晰準(zhǔn)確地掌握裝配式建筑質(zhì)量管理的研究熱點和趨勢，本文采用定性分析和定量分析相結(jié)合的方法，利用文獻計量工具CiteSpace對中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中的研究成果進行梳理，展示該研究領(lǐng)域的發(fā)展進程和結(jié)構(gòu)關(guān)系，并結(jié)合建筑行業(yè)的發(fā)展需求，提出研究展望。

1 數(shù)據(jù)來源和研究方法

知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫擁有最廣泛的信息來源，同時其權(quán)威性和時效性也被社會公認(rèn)。將裝配式建筑質(zhì)量管理領(lǐng)域的文獻作為研究對象，以“裝配式建筑”“質(zhì)量”“管理”為主題檢索知網(wǎng)收錄文獻。經(jīng)過識別和排除，共篩選出1 157條有效文獻作為分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。第1篇文獻的發(fā)表時間為2007年，因此以2007年為起點，將時間范圍界定為2007—2021年，采用文獻計量法對研究對象展開分析，利用可視化文獻分析軟件CiteSpace對關(guān)鍵詞、關(guān)鍵詞聚類、作者等進行匯總和梳理，理清裝配式建筑質(zhì)量管理領(lǐng)域的研究熱點和研究脈絡(luò)；并繪制知識圖譜，將研究結(jié)果可視化，最終得出裝配式建筑質(zhì)量管理領(lǐng)域的熱點、研究脈絡(luò)及演進趨勢等，為裝配式建筑的質(zhì)量管理提供參考。

2 文獻統(tǒng)計結(jié)果分析

2.1 發(fā)文數(shù)量分析

2007—2021年裝配式建筑質(zhì)量管理領(lǐng)域的發(fā)文量如圖1所示。由圖1可知，2007—2016年發(fā)文量較少，總計60篇，這一階段文獻變化數(shù)量不大，直到2014年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部出臺《關(guān)于推進建筑業(yè)發(fā)展與改革的若干意見》，明確提出轉(zhuǎn)變建筑業(yè)發(fā)展方式，推動建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，發(fā)文量有了少量增幅。2016年國務(wù)院出臺《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》，鼓勵在大城市群中推進裝配式建筑，提高裝配式建筑占比。2017年開始發(fā)文量增速明顯加快，2019年達到峰值，3年間與裝配式建筑質(zhì)量管理相關(guān)的文獻增長了937%。在此期間，各省市紛紛出臺相應(yīng)的實施意見，推動了裝配式建筑的蓬勃發(fā)展，裝配式建筑質(zhì)量管理領(lǐng)域的發(fā)文量逐漸進入平穩(wěn)期，但研究熱度不減。

圖1 2007—2021年間裝配式建筑質(zhì)量管理領(lǐng)域發(fā)文量

2.2 被引文獻分析

被高頻次引用的文獻可反映出研究熱點和研究進展，共整理6篇被引量在50次以上的文獻，如表1所示。

表1 高被引相關(guān)文獻

由表1可知，這些高被引頻次文獻主要是從3方面對裝配式建筑質(zhì)量管理進行研究，分別為信息技術(shù)在裝配式建筑質(zhì)量管理領(lǐng)域的應(yīng)用、裝配式建筑施工階段的質(zhì)量問題、預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量管理。曹江紅等[4]對基于建筑信息模型(BIM)的裝配式建筑全過程施工質(zhì)量管理進行了研究，總結(jié)了BIM技術(shù)在管理上的優(yōu)勢，針對三大階段的質(zhì)量問題提出了不同的管理要求，提高了裝配式建筑的管理效率；曹新穎等[5]結(jié)合BIM技術(shù)和射頻識別(RFID)技術(shù)的發(fā)展情況，將BIM-RFID系統(tǒng)應(yīng)用于預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)管理中，提高了構(gòu)件的質(zhì)量管理效率；齊寶庫等[6]基于現(xiàn)場調(diào)研，歸納分析了施工過程中常見的質(zhì)量問題，并提出相應(yīng)的防范措施；常春光等[7]歸納總結(jié)了裝配式建筑施工過程中影響質(zhì)量的21個關(guān)鍵因素，并提出針對性措施；蘇楊月等[8]用魚刺圖法對常見的質(zhì)量問題進行分析，提出應(yīng)建立質(zhì)量協(xié)同管理平臺；劉敬愛[9]調(diào)查了濟南市8家構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)，分析了構(gòu)件在設(shè)計、生產(chǎn)、運輸階段的質(zhì)量風(fēng)險因素，從管理制度和政策的角度提出防范措施，加強構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量管理。

3 研究熱點和圖譜分析

3.1 高頻關(guān)鍵詞分析

文獻的關(guān)鍵詞是對研究內(nèi)容的概括，對高頻關(guān)鍵詞進行統(tǒng)計，可總結(jié)出裝配式建筑質(zhì)量管理領(lǐng)域的熱點。將時間切片設(shè)置為1年，形成關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜。圖譜中有297個節(jié)點，705條連線，網(wǎng)絡(luò)密度為0.016。根據(jù)圖譜中共現(xiàn)關(guān)系和節(jié)點大小，去掉與文獻檢索詞相近的關(guān)鍵詞“裝配式”“質(zhì)量控制”，分別選取前8個高頻和高中心性關(guān)鍵詞進行統(tǒng)計，如表2所示。

表2 高頻次和高中心性關(guān)鍵詞統(tǒng)計

由表2可知，頻次和中心度均位于前8的關(guān)鍵詞有“BIM”“施工技術(shù)”“施工質(zhì)量”“施工管理”“預(yù)制構(gòu)件”，總結(jié)出以下研究方向。

1)裝配式建筑施工階段的質(zhì)量管理

此領(lǐng)域出現(xiàn)頻次和中心度較高的關(guān)鍵詞為“施工技術(shù)”“施工質(zhì)量”“施工管理”，可見施工階段是裝配式建筑全壽命周期中的重難點階段。與傳統(tǒng)的混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比，裝配式建筑的施工工藝和方法有很大差別，如構(gòu)件的吊裝工藝、構(gòu)件的連接安裝及設(shè)備選型、吊具選擇等。大量學(xué)者對施工階段的質(zhì)量問題進行了研究，采用的研究方法多樣，如采用模糊評價法對質(zhì)量風(fēng)險因素進行綜合評估，建立質(zhì)量風(fēng)險評價模型[10]；構(gòu)建裝配式建筑質(zhì)量管理系統(tǒng)動力學(xué)模型，確定各因素間的影響程度，識別最敏感影響因素[11]；建立施工階段質(zhì)量指標(biāo)體系，利用層次分析法確定各評估指標(biāo)權(quán)重等[12]。

2)預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量管理

出現(xiàn)頻次和中心度較高的關(guān)鍵詞是“預(yù)制構(gòu)件”，說明預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量是控制裝配式建筑質(zhì)量的關(guān)鍵因素。因此如何對預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量進行管控，也是學(xué)者們的研究重點。目前相關(guān)研究大致可分為2方面：①預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量影響因素 如對預(yù)制構(gòu)件的缺陷、生產(chǎn)過程中存在的問題進行歸納分析，找出提升預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量的關(guān)鍵路徑；②預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)鏈管理 如建立供應(yīng)鏈協(xié)同模型，分析供應(yīng)鏈上下游的偏好對訂單決策的影響，整合全壽命周期的數(shù)據(jù)信息，提高整個預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)鏈的運作質(zhì)量。

3)BIM技術(shù)在裝配式建筑管理中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞“BIM”出現(xiàn)的頻次和中心度最高，說明BIM技術(shù)是裝配式建筑質(zhì)量管理的主要工具。BIM技術(shù)具有三維可視化的優(yōu)點，在裝配式建筑的設(shè)計、施工、運維階段均起重要作用，建立BIM技術(shù)協(xié)同設(shè)計流程可提高設(shè)計效率；借助BIM技術(shù)可進行施工過程模擬，提高施工方案的安全性等；基于BIM技術(shù)建立運營維護系統(tǒng)，對可能發(fā)生的災(zāi)害進行預(yù)防，減少維護成本。BIM技術(shù)與RFID技術(shù)、GIS(地理信息系統(tǒng))、模擬施工等相融合，為裝配式建筑的全壽命周期管理提供技術(shù)支持。

3.2 文獻作者分析

裝配式建筑質(zhì)量管理領(lǐng)域的作者網(wǎng)絡(luò)知識圖譜中有250個節(jié)點，145條連線，由于合作團隊較分散，整理了此領(lǐng)域的主要作者，如圖2所示。節(jié)點大小和連線顏色深度分別代表發(fā)文量和合作的緊密性。

圖2 作者共現(xiàn)圖譜

表3 核心作者推選人

其中，王全良來自濟南市住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心，主要研究方向是裝配式建筑信息化質(zhì)量管理；劉美霞來自住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心，主要研究方向是裝配式建筑全過程監(jiān)管。從團隊看，劉美霞、王全良、孫大海等形成較大的合作團體，合作人數(shù)較多，核心作者推選人占比大，因此發(fā)文量多，研究范圍覆蓋較廣，其余作者多為人數(shù)較少的小型合作團體。從跨機構(gòu)合作的角度來看，濟南市住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心(以王全良為代表)、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心(以劉美霞為代表)、沈陽現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè)化管理辦公室(以居理宏為代表)、山東財經(jīng)大學(xué)(以孫大海為代表)、山東建筑大學(xué)(以鄧曉紅為代表)等形成較大的合作團體。機構(gòu)內(nèi)團體合作較明顯的有：以張樹懿為中心的山東科技大學(xué)合作團隊、以王輝為中心的中國建筑工程總公司第二工程局合作團隊、以李曉娟為中心的福建農(nóng)林大學(xué)合作團隊等。圖2所示合作團隊呈現(xiàn)大分散、少聚集特點，大部分還是同一個機構(gòu)內(nèi)部的合作，發(fā)文量較多學(xué)者的合作人員較多，更有可能跨機構(gòu)合作，說明合作交流能促進科研成果的產(chǎn)出。核心作者推選人的發(fā)文量占比為6.8%，遠(yuǎn)低于50%，說明關(guān)于裝配式建筑質(zhì)量問題尚未形成核心研究團隊群。

3.3 發(fā)展階段分析

將圖譜進行聚類分析，得到9個主要聚類，如圖3所示，其中縱軸為聚類編號，橫軸為研究主題出現(xiàn)年份。

圖3 聚類時區(qū)線

由圖3可知，我國裝配式建筑質(zhì)量管理的研究大致分為3個階段。

1)2007—2013年 裝配式建筑零星興起，質(zhì)量管理的研究范圍較窄，預(yù)制構(gòu)件、質(zhì)量控制、施工等節(jié)點較突出。這一階段質(zhì)量管理研究重點關(guān)注預(yù)制構(gòu)件制作、施工質(zhì)量控制及裝配式建筑對促進建筑工業(yè)化的意義。

2)2014—2017年 裝配式建筑迅速發(fā)展，關(guān)鍵節(jié)點的數(shù)量增長明顯，研究范圍不斷延伸。該階段前期(2014—2015年)主要從信息技術(shù)應(yīng)用、行業(yè)管理、施工階段的角度研究質(zhì)量管理。在信息技術(shù)應(yīng)用方面，利用BIM技術(shù)提高裝配式建筑的管理效率；在行業(yè)管理方面，探索加強質(zhì)量風(fēng)險管理的相關(guān)措施；在施工階段，主要分析施工組織管理的重難點。該階段后期(2016—2017年)對質(zhì)量影響因素和信息管理的研究明顯增加。例如，對施工管理的難點研究轉(zhuǎn)向?qū)κ┕べ|(zhì)量影響因素的識別和控制研究；在設(shè)計階段、構(gòu)件生產(chǎn)、施工階段采用BIM技術(shù)進行質(zhì)量管理成為新的研究熱點。

3)2018—2021年 為裝配式建筑政策落實和體系形成階段，這一階段的發(fā)文量較大，相關(guān)研究內(nèi)容有了新的延伸，重點關(guān)注裝配式建筑的動態(tài)管理、提高裝配式建筑質(zhì)量的相應(yīng)措施和EPC模式下裝配式建筑質(zhì)量管理。信息技術(shù)在質(zhì)量管理中的應(yīng)用仍是研究熱點，在利用BIM技術(shù)對裝配式建筑全壽命周期管理的基礎(chǔ)上，將BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G技術(shù)等新一代信息技術(shù)結(jié)合，推動新型建筑工業(yè)化；對裝配式建筑的質(zhì)量影響因素研究由施工階段擴展到多個階段；隨著EPC模式的推行，EPC管理模式與裝配式建筑相結(jié)合成為新的熱點，也被認(rèn)為是實現(xiàn)裝配式建筑全面質(zhì)量管理的重要手段。

4 發(fā)展方向分析

裝配式建筑的質(zhì)量管理研究發(fā)展至今，已取得了階段性的成果。根據(jù)對該領(lǐng)域的總結(jié)，以下3個方面可能是未來值得關(guān)注的方向。

1)預(yù)制構(gòu)件精確定位安裝及檢測技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用

在裝配式建筑施工過程中，由于安裝人員經(jīng)驗不足、構(gòu)件擺動過大、設(shè)備選取不合理等原因，構(gòu)件拼縫誤差和碰撞、灌漿不飽滿、后期滲漏等問題較常見，造成嚴(yán)重的質(zhì)量安全隱患。因此，如何在不同施工階段，應(yīng)用激光掃描儀、電子水準(zhǔn)儀、定位系統(tǒng)等測量工具對預(yù)制構(gòu)件進行精確定位安裝，及利用超聲法、射線法、電阻法等技術(shù)進行質(zhì)量檢測，是非常值得深入研究的方向。

2)基于區(qū)塊鏈技術(shù)建立質(zhì)量追溯系統(tǒng)

工程項目實施過程中的信息并不能讓所有參與者及時獲得，這就導(dǎo)致不同參與者的活動間具有碎片化和不連續(xù)的缺點，給追溯質(zhì)量帶來困難。區(qū)塊鏈具有不可篡改性、可追溯性、透明度高的特點，能優(yōu)化裝配式建筑質(zhì)量追溯系統(tǒng)的廣度、深度和準(zhǔn)確性，從而建立完善的追責(zé)制度。目前已有學(xué)者利用軟件輔助工具、編碼規(guī)則對裝配式建筑質(zhì)量追溯系統(tǒng)進行架構(gòu)，但如何促進區(qū)塊鏈技術(shù)在裝配式質(zhì)量追溯中的應(yīng)用值得進一步深入研究。

3)智能建造技術(shù)在裝配式建筑質(zhì)量管理中的全面應(yīng)用

裝配式建筑質(zhì)量問題由規(guī)章制度不健全、認(rèn)識不到位、管理存在漏洞、監(jiān)督水平落后等多種因素造成。4D技術(shù)、無人機安全檢查、大數(shù)據(jù)等智能建造關(guān)鍵技術(shù)可實現(xiàn)施工過程的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，解決信息協(xié)同的難題，全面提升工程全過程質(zhì)量控制水平。因此探索智能建造技術(shù)在裝配式建筑質(zhì)量管理中的全面應(yīng)用將是熱點方向。

5 結(jié)語

本文利用CiteSpace軟件對知網(wǎng)中裝配式建筑質(zhì)量管理領(lǐng)域的1 157篇文獻進行可視化計量分析，得出以下結(jié)論。

1)裝配式建筑質(zhì)量管理領(lǐng)域的發(fā)文量從2017年開始增長速度較快，高被引文獻主要集中在信息技術(shù)在此領(lǐng)域中的應(yīng)用。此外，該領(lǐng)域的研究團隊較分散，尚未形成有效的核心團隊。

2)裝配式建筑質(zhì)量管理的研究分成了3個階段，且研究方向主要集中在BIM技術(shù)在質(zhì)量管理中的應(yīng)用、施工階段的質(zhì)量管理、預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量管理方面。

3)發(fā)展精確定位安裝及檢測技術(shù)、應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)建立質(zhì)量追溯系統(tǒng)、推進智能建造技術(shù)的全面應(yīng)用是未來裝配式建筑質(zhì)量管理的研究趨勢。