基于BIM 的建筑施工質(zhì)量風險評估模型

李國亮

（譽海建設(shè)集團有限公司，山西 太原 030009）

0 引言

由于傳統(tǒng)風險評價方法缺少現(xiàn)代化技術(shù)作為指導(dǎo)， 導(dǎo)致相關(guān)設(shè)計成果在應(yīng)用中一直存在局限性，因此，文章將在相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，引進BIM技術(shù)， 提出一種針對建筑施工質(zhì)量風險的全新評估模型設(shè)計方法，以此種方式，實現(xiàn)對風險的及時感知，保障建筑施工質(zhì)量的全面提升。

1 基于BIM 的建筑施工質(zhì)量風險評估模型設(shè)計

1.1 建筑施工質(zhì)量風險評估指標體系構(gòu)建

考慮到建筑工程項目在施工中的影響因素與風險因素較多，且不同因素之間的差異性較大，因此，需要在設(shè)計評估模型前，從不同方面，建立風險評估指標體系。

評價中，根據(jù)實際情況，對設(shè)計的評價指標進行增加、刪除或修改。

1.2 基于BIM 的評價指標可視化表達

完成上述對評價指標體系的構(gòu)建后， 引進BIM 技術(shù)，進行評價指標的可視化表達，在此過程中， 應(yīng)將可視化表達設(shè)計的目標作為信息的共享流通或關(guān)聯(lián)分析。 設(shè)計時，將設(shè)計指標按照數(shù)據(jù)標準存儲在數(shù)據(jù)庫中，建立針對指標的“時間軸+三維坐標軸（XYZ 軸）”表達方式，將指標描述信息以離散數(shù)據(jù)的方式，直觀地呈現(xiàn)在坐標中，確保技術(shù)人員可以更加精準地定位施工質(zhì)量風險源。 同時，將一個相同的施工節(jié)點或時間節(jié)點的評價指標進行整合，挖掘不同指標之間的連續(xù)性。

在此基礎(chǔ)上，參照建筑信息結(jié)構(gòu)化模型，將建筑施工幾何信息填充至模型，采用對模型進行實時更新的方式，實現(xiàn)對其中風險的更新。 為了進一步實現(xiàn)對指標的可視化，引進IFC 協(xié)議標準，對所有導(dǎo)入的數(shù)據(jù)賦予可視化協(xié)議，在最大程度上保證信息交互的同時，提高指標傳遞信息的準確性。 基于此種方式，實現(xiàn)對評價指標的可視化表達。

1.3 計算評價模型中指標權(quán)重

在完成對評價指標的可視化表達后， 針對評估模型當中的指標權(quán)重進行計算， 利用區(qū)間層次分析法針對模型當中的各個指標進行量化， 若存在一個實數(shù)a，并且a 在該區(qū)間范圍內(nèi)，同時滿足公式（1）：

公式（1）中，a-表示為在評估模型中某一指標權(quán)重的最小值；a+表示為在評估模型中某一指標權(quán)重的最大值。在上述公式（1）的基礎(chǔ)上，為實現(xiàn)對某一指標是否在區(qū)間當中的判斷，對區(qū)間判斷矩陣進行構(gòu)建，其表達式如式（2）所示：

公式（2）中，A 表示為區(qū)間判斷矩陣；n 表示為矩陣當中橫向指標數(shù)量也表示就診當中縱向指標數(shù)量；aij表示為某一指標i 相對于另一指標j 的重要程度。根據(jù)上述公式，確定各個指標的區(qū)間范圍。利用特征根法對各個指標的權(quán)重進行求解， 假設(shè)A+表示為所有指標最大的特征根集合，A-表示為所有指標最小的特征根結(jié)合， 在各個層次指標當中，其相對權(quán)重可用公式（3）計算得出：

公式（3）中，m（At）表示為各個層次指標的相對權(quán)重；x-表示為最小特征根集合中的某一特征根；x+表示為最小特征根集合當中的某一特征根；k和β 分別表示為各個特征根集合的權(quán)重系數(shù)。在完成計算后， 得到計算模型當中各個層次指標的權(quán)重。

1.4 建筑施工質(zhì)量風險評價與結(jié)果量化

在確定各個指標的權(quán)重后，將被評估的建筑施工項目相關(guān)信息帶入到模型當中，并完成對其質(zhì)量風險的評價。 為了實現(xiàn)對評價結(jié)果的量化，根據(jù)施工質(zhì)量的風險大小，對其風險等級進行劃分。 將施工質(zhì)量風險劃分為從I~V 共五個等級， 按照從小到大的順序，其風險依次為高、較高、中等、較低和低。再結(jié)合風險等級，確定其模糊分布。在實際評估過程中，根據(jù)各個評估及對應(yīng)權(quán)重，將其代入公式（4）中，對其進行風險綜合評估。

公式（4）中，B 表示為最終施工質(zhì)量風險綜合評估結(jié)果；W 表示為指標對應(yīng)權(quán)重系數(shù)；R 表示為各指標的隸屬度。 在完成計算后，根據(jù)上述等級判別標準，完成對建筑施工質(zhì)量風險的量化評估。

2 對比實驗

在上述論述內(nèi)容基礎(chǔ)上，為了進一步探究引入BIM 技術(shù)后構(gòu)建的質(zhì)量風險評估模型的實際應(yīng)用效果，選擇以基于BIM 的評估模型作為實驗組，將傳統(tǒng)基于TOPSIS-GRA 法的評估模型作為對照組。 將同一建筑施工項目的相關(guān)參數(shù)帶入到兩個模型當中，實現(xiàn)對施工質(zhì)量風險的評估。 為了驗證兩種評估模型應(yīng)用有效性， 選擇將評估結(jié)果的準確性作為評價指標，利用評估正確系數(shù)對其進行量化。 評估正確系數(shù)可用評估結(jié)果與實際風險量化數(shù)值的差除以實際風險量化數(shù)值計算得出。 如圖1 所示。

圖1 實驗組與對照組評估模型評估結(jié)果對比

從圖1 實驗結(jié)果可以看出，實驗組與對照組在相同迭代次數(shù)下正確系數(shù)相比實驗組更高，說明實驗組評估結(jié)果更準確， 并且在評估時只需要完成20 次迭代便能夠得到正確性更高的評估結(jié)果，因此其評估效率也得到有效提升。通過上述實驗?zāi)軌蜃C明， 在引入BIM 技術(shù)后構(gòu)建的評估模型能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑施工質(zhì)量風險的準確評估，為施工安全提供保障。 同時，建筑施工企業(yè)對施工安全決策的制定也能夠提供更有力的數(shù)據(jù)依據(jù)。

3 結(jié)語

為提高我國建筑行業(yè)的發(fā)展進度，從建筑施工質(zhì)量風險評估指標體系、 評價指標可視化表達、計算評價模型中指標權(quán)重、質(zhì)量風險評價與結(jié)果量化四個方面，引進了BIM 技術(shù)，對施工質(zhì)量風險評估模型展開了設(shè)計研究。 并通過對比實驗的方式，對設(shè)計的模型進行了檢驗，證明了此次設(shè)計的成果具有實際應(yīng)用價值。在此基礎(chǔ)上為了進一步提高建筑工程施工質(zhì)量，可從施工現(xiàn)場材料入手，施工方根據(jù)工程進度計劃和施工部署，結(jié)合不同施工階段進場材料品種、數(shù)量、規(guī)格，采用合理、科學(xué)、規(guī)劃的方式，評定材料性能，從而達到節(jié)約施工成本、實現(xiàn)對工程項目科學(xué)高效管理的最終目的。 以此種方式，實現(xiàn)基于不同層面對工程施工質(zhì)量的保障與優(yōu)化。