肖陽

摘要：通過分析我國裝配式建筑發(fā)展歷程以及國內(nèi)學(xué)者對其研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)出裝配式建筑施工質(zhì)量管理中存在的問題。利用BIM技術(shù)的五大特點，詳細闡述了將BIM基于應(yīng)用于裝配式建筑施工質(zhì)量管理的優(yōu)勢，并從預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量管理、施工現(xiàn)場的質(zhì)量管理兩方面，提出BIM技術(shù)在裝配式建筑施工質(zhì)量管理中的應(yīng)用設(shè)計，有效解決施工過程中的質(zhì)量問題。為如何提高裝配式建筑的質(zhì)量管理效率和提升裝配式建筑施工質(zhì)量開辟了新的思路。

Abstract： Based on the analysis of the development process of the prefabricated construction in China and the research of the domestic scholars， the problems existing in the construction quality management of the prefabricated construction are summarized. Based on the five characteristics of BIM technology， this paper elaborates the advantages of applying BIM to the quality management of prefabricated building， and presents the application and design of BIM technology in the construction quality management of prefabricated building from the aspects of quality control of prefabricated components and quality management of construction site， to effectively solve the quality problems in the construction process. It opens up new ideas for improving the quality management efficiency of the prefabricated building and enhancing the quality of the prefabricated building construction.

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；裝配式建筑；施工質(zhì)量管理；預(yù)制構(gòu)件

Key words： BIM technology；aprefabricated construction；construction quality management；prefabricated components

中圖分類號：TU71 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）06-0104-04

0 引言

新中國成立后，建筑工業(yè)化的建設(shè)開始起步，并且隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，裝配式建筑也獲得了長遠的發(fā)展，其發(fā)展歷程大致經(jīng)歷了三個階段。

第一階段始于20世紀50年代，直到80年代，我國在建筑中采用了大量的預(yù)制空心樓板、預(yù)制屋面板、吊車梁、預(yù)制屋面梁、大板建筑等，但是由于我國建筑尚處于發(fā)展初期，尤其是裝配式建筑在該階段發(fā)展一直受阻。突出表現(xiàn)在兩方面，一是過度追求成本的低廉，過度追求生產(chǎn)數(shù)量和建設(shè)速度等，從而在該階段出現(xiàn)了大批質(zhì)量不達標的建筑；二是由于我國國情特殊，文革時期經(jīng)濟發(fā)展處于停滯狀態(tài)，裝配式建筑的發(fā)展也因此受阻，可以說我國建筑工業(yè)化直到改革開放才正式步入正軌。

第二階段為進入90年代后，由于預(yù)制裝配式建筑的技術(shù)還不是十分完善，建筑工業(yè)化水平較低，在這個階段建筑業(yè)存在各種各樣的問題，包括延性較差、承載能力較低、構(gòu)件跨度小等，這些問題的存在嚴重阻礙了我國建筑業(yè)的發(fā)展，再加上在這個階段現(xiàn)澆混凝土技術(shù)正在流行，其應(yīng)用十分廣泛，客觀上縮小了裝配式建筑的應(yīng)用范圍[1]。

第三階段為近十年來，我國經(jīng)濟在近年來發(fā)展迅速，尤其是房地產(chǎn)業(yè)，呈蓬勃發(fā)展之態(tài)，人們越來越熱衷于房地產(chǎn)，對建筑物不僅需求更大，也提出了更高的要求。不僅如此，近年來，隨著預(yù)制構(gòu)件加工精度和質(zhì)量的提升及裝配式建筑施工相關(guān)管理和施工技術(shù)的提高，再加上勞動力成本的提升，為裝配式建筑施工的發(fā)展和應(yīng)用提供了有力條件，實踐發(fā)現(xiàn)裝配式建筑不僅符合“五節(jié)一環(huán)保”的要求，其效果和質(zhì)量更佳，因此，未來裝配式建筑將存在巨大的市場應(yīng)用前景。當前我國多個知名建筑企業(yè)都意識到了預(yù)制裝配式建筑的良好市場應(yīng)用前景，紛紛對此開展了研究和實踐，包括上海瑞安集團、中建三局、上海萬科集團等知名建筑企業(yè)。

裝配式建筑相較于現(xiàn)澆式混凝土建筑具有更多優(yōu)勢，兩者的施工方式更是不同。裝配式施工方式中各構(gòu)件配件都是由專門的工廠負責進行生產(chǎn)的，包括建筑結(jié)構(gòu)的梁、板、柱、墻等，構(gòu)配件完成后直接被運輸?shù)焦さ噩F(xiàn)場，然后進行安裝。但與此同時，施工方式的巨大改變，勢必會影響到施工的其他環(huán)節(jié)，為保證施工的正常開展，其它的施工環(huán)節(jié)也必須與時俱進的進行有利改革，比如培養(yǎng)相應(yīng)的裝配式建筑施工所需人才、引進相應(yīng)的裝配式建筑施工設(shè)備和機械及做好相應(yīng)的技術(shù)交底工作。此外，施工管理模式也是裝配式建筑中的重中之重，應(yīng)與時俱進，積極做好和相關(guān)部門的溝通交流工作，從管理制度上確保裝配式建筑的施工質(zhì)量達標。

國外裝配式建筑已發(fā)展成熟，國內(nèi)學(xué)者對裝配式建筑的研究起步較晚，但是近年來隨著建筑工業(yè)化進程的加快，我國學(xué)者對此的研究也在逐步增多。關(guān)于國內(nèi)外裝配式混凝土建筑的發(fā)展概況蔣勤儉進行過論述[2]，關(guān)于我國裝配式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀李濱進行過注重探討[3]。吳水根，柏建韋針對裝配式建筑的建筑結(jié)構(gòu)部品進行了質(zhì)量評價[4]；整體裝配式框架結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量控制方面張立進行過闡述[5]；王龍主要分析了裝配整體式鋼筋混凝土住宅質(zhì)量監(jiān)控體系[6]；關(guān)于裝配式建筑施工中質(zhì)量評估指標體系的建立及其評估方法齊寶庫等開展過重點分析[7]；夏海兵等將BIM技術(shù)引入裝配式建筑的全過程[8]，且在分析實際項目的具體實施情況的基礎(chǔ)上，重點介紹了BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑的成果；李天華等[9]在BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上，在裝配式建筑施工管理中應(yīng)用到了RFID，構(gòu)建了裝配式建筑全壽命周期的應(yīng)用架構(gòu)，如此便形成了有效的裝配式建筑管理模式，大大提高了其管理水平和管理質(zhì)量。endprint

1 裝配式建筑施工質(zhì)量管理存在的問題

當前我國的裝配式施工質(zhì)量中還存在一些不盡如人意的地方，比如：

①構(gòu)配件的生產(chǎn)和應(yīng)用過程中還存在諸多不完善之處，包括生產(chǎn)過程中存在質(zhì)量不達標問題、使用過程中檢驗、保養(yǎng)和堆放等存在操作不規(guī)范之處等，不僅影響了構(gòu)配件的質(zhì)量，更嚴重威脅到了裝配式建筑質(zhì)量。

②施工準備工作不充分。由于裝配式施工在我國的發(fā)展時間有限，目前為止我國對裝配式施工的應(yīng)用并不十分完備，尤其缺少必要的預(yù)見性，多數(shù)施工項目中都存在施工準備工作不充分問題，包括設(shè)備準備不足、物資準備不足、相關(guān)人員準備不足等，嚴重威脅到了裝配式建筑質(zhì)量。

③人為因素。對于任何施工而言，人為因素都是重要的影響質(zhì)量的因素之一，一旦施工人員和機械操作存在不符合規(guī)定之處，尤其是在一些建筑的關(guān)鍵部位，若由于人為因素使得構(gòu)配件存在損壞或不合規(guī)定之處，很容易引發(fā)建筑中的各類質(zhì)量問題，甚至導(dǎo)致安全事故的出現(xiàn)。

④施工項目涉及部門眾多，因此，在具體施工中施工方應(yīng)和相關(guān)部門的管理協(xié)調(diào)部門積極溝通和交流，相互監(jiān)督和牽制，絕不互相隱瞞和包庇。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑施工質(zhì)量管理的優(yōu)勢

BIM是一個不斷收集信息并將信息視覺化的一個過程，在該過程中建立一個平臺，負責收集相關(guān)信息并將信息加以展示，其具有五大特點，分別是模擬性、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性、可視化、可出圖性，BIM與裝配式建筑體系都是基于構(gòu)件形成的，在裝配式建筑的質(zhì)量管理中引入BIM技術(shù)具有十分重要的現(xiàn)實意義。

2.1 提升了質(zhì)量管理效率

裝配式建筑與其他建筑形式不同，在裝配式建筑中加入BIM，其信息表達方式會出現(xiàn)較大變化，過去項目的信息表達方式主要是通過紙質(zhì)存儲和傳遞，而紙質(zhì)不僅容易損壞，而且效率極低，很容易出現(xiàn)“信息孤島”問題。且裝配式建筑對構(gòu)配件的精確度要求極高，若簡單的通過二維圖紙進行傳遞，不僅會在一個項目中出現(xiàn)大量圖紙，不利于組織查找，還很難實現(xiàn)建筑項目質(zhì)量目標，極難較為直觀的理解相關(guān)信息。而BIM的加入不同，它可以構(gòu)建一個數(shù)字化的信息模型，實現(xiàn)三維可視化，不僅儲存和傳遞更為便捷，而且理解起來更為直觀，且通過三維模型展示，可將各構(gòu)配件的各項精確參數(shù)直接的展示出來，更容易滿足構(gòu)配件的精確度要求，從而杜絕了各類由于信息誤解造成的質(zhì)量隱患，大大提高了項目的質(zhì)量管理效率。

2.2 模擬施工控制質(zhì)量

施工單位采用BIM技術(shù)還能夠模擬分析施工方案，把時間和3D模型緊密聯(lián)系起來，形成4D施工模型，將每個施工階段的建筑外觀都用模型展示出來，然后將其和實際施工外觀對照，對施工施工質(zhì)量進行實時跟蹤，分析比較兩者的區(qū)別，從而判斷施工中是否存在質(zhì)量問題。利用BIM技術(shù)的建筑信息模型，我們能夠準確地知道各構(gòu)配件的尺寸、類型等各項參數(shù)，所有相關(guān)人員和部門都能夠快速的獲悉相關(guān)信息，不存在“信息孤島”現(xiàn)象，且安裝流程也透明公開，大大提高了其安裝質(zhì)量和工作效率。

2.3 質(zhì)量責任追溯

在裝配式建筑施工中引入BIM技術(shù)，并將其和物聯(lián)網(wǎng)進行有機融合，通過移動設(shè)備，如平板電腦、手機等結(jié)合RFID技術(shù)、云端技術(shù)，施工指導(dǎo)人員能夠遠程控制和指揮遠在千里之外的實際操作人員，對施工過程進行監(jiān)管。同時通過將施工相關(guān)參數(shù)上傳到物聯(lián)網(wǎng)上，相關(guān)人員能夠便捷迅速查閱到相關(guān)施工信息，且通過實時記錄各施工環(huán)節(jié)，還能夠?qū)崿F(xiàn)對施工全過程的質(zhì)量監(jiān)督和責任追溯。

2.4 對現(xiàn)場質(zhì)量做到實時有效控制

在裝配式建筑施工中應(yīng)用BIM模型，可實現(xiàn)對質(zhì)量管理的實時有效控制，因為該技術(shù)能夠?qū)⑹┕て陂g發(fā)生的所有問題記錄下來，并通過網(wǎng)絡(luò)真實快速地反映到模型中，相關(guān)工作人員可通過觀察模型及時的覺察到施工中可能存在的問題，從而快速找到應(yīng)對之法，可實現(xiàn)對工程質(zhì)量的實時動態(tài)監(jiān)控。

3 BIM技術(shù)在施工質(zhì)量管理中的應(yīng)用設(shè)計

基于上述中裝配式施工中存在的問題，在施工質(zhì)量管理中BIM技術(shù)的初步應(yīng)用設(shè)計如下：

3.1 預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量管理

3.1.1 構(gòu)件生產(chǎn)

裝配式建筑對構(gòu)件的精確度要求較高，因此，構(gòu)件的生產(chǎn)環(huán)節(jié)對于裝配式建筑而言意義重大，它不僅是其全生命周期中的重要環(huán)節(jié)，更是連接其設(shè)計和施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。構(gòu)件的生產(chǎn)流程是先設(shè)計后進入工廠生產(chǎn)，但在正式開始生產(chǎn)之前，設(shè)計可能存在多次變更，這就要求設(shè)計和生產(chǎn)人員保持及時高效的溝通和交流，設(shè)計和生產(chǎn)雙方人員都必須就設(shè)計意圖達成一致。然而傳統(tǒng)的設(shè)計意圖多通過圖紙傳遞，設(shè)計人員在交底時無法將自身設(shè)計意圖真正地傳遞給相關(guān)的生產(chǎn)人員，很容易出現(xiàn)由于雙方理解不夠?qū)е碌腻e誤，且設(shè)計一旦變更，由于所涉及環(huán)節(jié)眾多，失誤更是在所難免，極容易引發(fā)雙方爭執(zhí)，不僅影響兩方的良性溝通和交流，還耽誤了生產(chǎn)的工期。

利用BIM技術(shù)，實現(xiàn)生產(chǎn)廠家與設(shè)計院在模型上的實時對接，不僅造價和工期大大縮減了，而且極大程度上提高了準確性。生產(chǎn)廠家只需提取和更新BIM模型，就能夠?qū)崟r掌握設(shè)計人員的設(shè)計意圖和構(gòu)件的相關(guān)參數(shù)，十分有利于構(gòu)件的批量生產(chǎn)。不僅如此，利用BIM模型，相關(guān)廠家能夠直接調(diào)取預(yù)制構(gòu)件的幾何尺寸、材料種類、數(shù)量、工藝要求等信息，根據(jù)構(gòu)件生產(chǎn)中對原材料的需求情況，制定相應(yīng)的原材料采購計劃與構(gòu)件生產(chǎn)計劃，減少待工、待料的情況發(fā)生，此外，施工單位還能夠隨時獲悉構(gòu)件的生產(chǎn)進度情況，甚至加以監(jiān)督和控制。

3.1.2 構(gòu)件運輸

除了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，構(gòu)件運輸環(huán)節(jié)對會影響到預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量管理，在具體的構(gòu)建運輸中應(yīng)注意兩個問題，分別是時間和空間。首先，受到當?shù)胤蓷l規(guī)的約束或者路途中可能存在的各類偶發(fā)事故，預(yù)制構(gòu)件可能無法及時運往施工現(xiàn)場。所以考慮到運輸時間的問題，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的施工進度與對構(gòu)件的需求情況，提前規(guī)劃好運輸時間。由于一些預(yù)制構(gòu)件尺寸巨大甚至異形，如果由于運輸過程中發(fā)生意外導(dǎo)致構(gòu)件損壞，不僅會影響施工進度，也會造成成本損失。所以考慮到運輸空間的問題，應(yīng)提前根據(jù)構(gòu)件尺寸類型安排運輸卡車，規(guī)劃運輸車次與路線，做好周密的計劃安排，實現(xiàn)構(gòu)件在施工現(xiàn)場零積壓。endprint

要解決以上兩個問題，就需要BIM技術(shù)的信息控制系統(tǒng)與構(gòu)件信息系統(tǒng)進行結(jié)合，實現(xiàn)信息共享。利用RFID技術(shù)根據(jù)現(xiàn)場的實際施工進度，將信息反饋給構(gòu)件信息系統(tǒng)，管理人員通過構(gòu)件信息系統(tǒng)的信息能夠及時了解進度與構(gòu)件庫存情況，并且實時反映到系統(tǒng)中，提前完成堆放等作業(yè)。在運輸過程中，利用BIM技術(shù)相關(guān)軟件根據(jù)實際環(huán)境進行模擬裝載運輸，以盡量避免實際裝載過程中出現(xiàn)的問題。

3.1.3 構(gòu)件庫存管理

裝配式建筑施工工程中預(yù)制構(gòu)件的儲存極為重要，它牽涉到多個問題，包括堆放場地加固、塔吊旋轉(zhuǎn)半徑范圍、車輛運輸路線規(guī)劃等，且它環(huán)節(jié)還需要和其它施工環(huán)節(jié)密切配合。礙于場地的限制，施工現(xiàn)場預(yù)制構(gòu)件的堆放存量不能過多，因此，一定要控制好構(gòu)件進場數(shù)量。在具體的儲存預(yù)制構(gòu)件管理過程中由于分類堆放、出入庫統(tǒng)計等工作涉及大量的人力和物力，很容易出現(xiàn)各類問題，影響到最終的工作質(zhì)量。

通過將BIM技術(shù)結(jié)合RFID技術(shù)應(yīng)用在裝配式建筑項目中，上述構(gòu)件庫存管理中存在的問題將迎刃而解，RFID芯片能夠存儲各預(yù)制構(gòu)件安裝部位及用途信息等構(gòu)件信息，相關(guān)人員只需讀取該芯片，即可快速便捷的獲取相關(guān)構(gòu)件信息，不僅解決了上述問題，還大大提高了庫存管理效率，降低了庫存成本。

3.2 施工現(xiàn)場的質(zhì)量管理

3.2.1 施工仿真模擬

裝配式建筑施工不僅施工工藝復(fù)雜，而且機械化程度高，對安全防護存在較高要求，因此在正式開始施工前應(yīng)先利用BIM技術(shù)進行施工仿真模擬，同時依據(jù)仿真模式結(jié)果可進一步優(yōu)化施工方案和施工流程，確保構(gòu)件準確定位，從而實現(xiàn)高質(zhì)量的安裝。不僅如此，通過施工仿真模擬，還能夠?qū)⑹┕た赡艽嬖诘陌踩[患更多的暴露出來，便于施工單位未雨綢繆的采取預(yù)防措施，將質(zhì)量安全事故盡可能的降低和杜絕。

3.2.2 清單式質(zhì)量控制

為確定施工質(zhì)量控制部位，即檢查對象需要對施工單元或構(gòu)件編號，稱為構(gòu)件ID識別碼，以便于在BIM模型中調(diào)用基本信息，同時保存檢查結(jié)果。在施工階段的質(zhì)量控制，首先是收集與分析建筑物的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括：質(zhì)量要求、工作分解結(jié)構(gòu)的工作包、工作進度等。建筑物本體的質(zhì)量要求主要由設(shè)計文件、企業(yè)標準及驗收規(guī)范構(gòu)成。施工的技術(shù)措施，如腳手架、模板及支架等也由相應(yīng)的企業(yè)標準與驗收規(guī)范規(guī)定。BIM模型建立后，建筑物的物理和功能特性已通過數(shù)據(jù)形式包含其中，通過工作分解結(jié)構(gòu)，可以將建筑本體與施工技術(shù)措施的質(zhì)量要求進行分解，通過對這些有層次結(jié)構(gòu)工作分解結(jié)構(gòu)工作包的定義，建筑物形成過程整體的質(zhì)量要求可分解成為一個個建筑構(gòu)件的質(zhì)量要求。這些定義的信息與建筑模型和施工進度計劃相聯(lián)系，不僅整個建筑物有了明晰的質(zhì)量構(gòu)成和建筑物構(gòu)件數(shù)量，在構(gòu)成建筑的構(gòu)件層次上，每個構(gòu)件也有了各自明確的質(zhì)量要求與參數(shù)，同時因為結(jié)合了施工進度，可以以這些建筑構(gòu)件的質(zhì)量控制要求為導(dǎo)向，完成按建筑構(gòu)件工序劃分的質(zhì)量控制清單。

建造現(xiàn)場的質(zhì)量數(shù)據(jù)采集是施工中質(zhì)檢員必須完成的工作，BIM生成的清單，從建筑構(gòu)件以及施工工序的層次明示了建筑構(gòu)件需要滿足的質(zhì)量信息。通過清單中載明的構(gòu)件ID，質(zhì)檢員可獲得該構(gòu)件在模型中的具體方位，按照清單順序及構(gòu)件部位實施檢查和進行建筑構(gòu)件的質(zhì)量信息采集，將結(jié)果填入清單表中，同時還可以采集包括工序進行時間、環(huán)境溫濕度、施工班組、施工所用設(shè)備、施工方法、檢查工具和（或）檢測設(shè)備編號等信息，并及時進行數(shù)據(jù)錄入。

飛速發(fā)展的移動技術(shù)為BIM模型的質(zhì)量數(shù)據(jù)采集提供了新途徑，通過BIM模型建立模塊：質(zhì)量控制清單模塊、地理位置信息模塊、數(shù)據(jù)庫模塊。所有相關(guān)數(shù)據(jù)存儲在一個單一的數(shù)據(jù)庫中，形成基于地理位置信息的質(zhì)量控制清單，經(jīng)與局域網(wǎng)或與移動設(shè)備（如：智能手機或平板電腦）連接的通信網(wǎng)絡(luò)，質(zhì)檢員能將BIM模型與施工現(xiàn)場結(jié)合成一個整體，基于位置信息，實時向數(shù)據(jù)庫發(fā)出數(shù)據(jù)請求，在移動設(shè)備上生成特定部位且需要的質(zhì)量控制清單用于質(zhì)量控制，采集到的數(shù)據(jù)也由此無線網(wǎng)絡(luò)自動提交到建筑信息數(shù)據(jù)庫中，BIM模型提供設(shè)計的質(zhì)量數(shù)據(jù)，質(zhì)檢員采集并返回施工的質(zhì)量數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)層面，BIM模型增添了新維度，設(shè)計數(shù)據(jù)和施工數(shù)據(jù)從虛擬和現(xiàn)實角度表示了建筑物的質(zhì)量信息。施工中，可以通過數(shù)據(jù)的量化分析，判斷施工過程是否處于統(tǒng)計控制狀態(tài)，當處于受控狀態(tài)后，也可以通過數(shù)據(jù)趨勢，采取措施保持過程所處的狀態(tài)。

4 結(jié)語

在裝配式建筑施工過程中，質(zhì)量控制是裝配式建筑順利推廣與應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。本論文研究了BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑施工質(zhì)量管理的方法，從預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量管理、施工現(xiàn)場的質(zhì)量管理兩個方面完成了BIM技術(shù)對裝配式建筑質(zhì)量管理的應(yīng)用設(shè)計。預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量管理包括構(gòu)件生產(chǎn)、運輸、庫存管理，施工現(xiàn)場的質(zhì)量管理包括施工仿真模擬與清單式質(zhì)量控制，做到質(zhì)量信息實時傳遞，工程質(zhì)量動態(tài)管理，有效協(xié)調(diào)工廠與現(xiàn)場質(zhì)量管理的地域差，滿足裝配式建筑工程。項目各利益相關(guān)者對質(zhì)量的要求和管理。本論文通過BIM技術(shù)對裝配式建筑施工質(zhì)量管理進行了初步研究，后續(xù)研究應(yīng)根據(jù)我國裝配式建筑具體發(fā)展特點和實際需求，爭取構(gòu)建基于BIM更深入和完善的施工質(zhì)量管理方法。

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