BIM技术在工程质量管理中的应用

邓朗妮　罗日生　郭亮　马晋超　黄晓霞

(广西科技大学土木建筑工程学院，柳州　545006)



BIM技术在工程质量管理中的应用

邓朗妮罗日生郭亮马晋超黄晓霞

(广西科技大学土木建筑工程学院，柳州545006)

建筑信息模型(BIM)是工程项目管理信息化的重要手段。运用BIM技术辅助工程质量管理，不仅可以提高各参建方间的信息共享，也可以有效提高工程质量的管理水平。通过对工程质量验收规范的研究，提出基于BIM技术的工程质量管理流程，实现质量管理信息与Revit、Navisworks软件的信息关联和更新。同时使现场质量管理信息能及时地、准确地反馈到模型，实现工程质量的可视化、信息化控制，提高质量管理水平。本文以广西某干部学院项目为例，探讨BIM技术在质量管理中的应用价值。

建筑信息模型； 质量管理； 信息共享； 价值

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.04.17

引言

建筑业在我国国民经济中起着重要的支撑作用。随着建筑行业的快速发展，企业对于建筑项目的管理要求也越来越高。过去，建筑行业过多的关注成本管理和进度管理而忽视了质量管理，直接导致了建筑质量管理水平落后。同时，由于建筑行业自身的特点，使得建筑工程项目的管理水平，尤其是质量管理水平也与其它工业部门相比有较大的差距，其中很重要的原因是质量管理信息化水平低[1]。因此，在工程项目质量管理中引入信息技术尤为重要。

建筑信息模型(Building Information Modeling，以下简称BIM)，是一种基于三维数字技术，集成建筑工程项目各相关信息的工程数据模型的数字化表达。基于BIM技术辅助工程质量管理，能有效解决建筑行业质量管理信息断层和信息孤岛的问题，大幅度提高生产效率和质量管理能力，从而在质量管理中发挥重大作用[2]。

1　国内外质量管理研究现状

质量管理的发展经历了三个发展阶段，即质量检验阶段、统计质量控制阶段和全面质量管理阶段。在国外，关于质量理论的研究起步较早，相关质量管理理论的研究也已相当成熟。在2003年，国外学者Daniel L.Moody and Graeme G.Shanks就提出工程项目的关键在于质量管理，且在质量管理过程当中，不仅要实现各要素的紧密结合，同时要全面考虑质量管理的工程问题，促进企业的发展[3]。到2006年，国外学者Kachi Lam and S.Thomas Ng结合IS09000国际质量管理标准，通过大量研究指出，建筑质量管理与企业各方面管理息息相关，它需要建立起企业自身的质量管理体系，以此去服务企业的发展[3]。在国内，有关质量管理的研究起步较晚，相关企业也曾尝试沿用国外比较成熟的理论，但是应用效果甚微。因此，国内相关学者也一直在探寻适合中国发展的质量管理理论。例如：国内学者黄素芬提出要使管理制度规范化，重视质量管理制度的建立，实现质量目标的管控[4]。而阮立阳提出将风控管理纳入质量管理范畴，加强施工阶段的质量控制，实现施工阶段的全过程监督和管理等[5]。

综合国内外研究成果分析，建筑项目质量管理属于一项复杂的工程。不同的项目要充分运用符合项目的实际管理手段，才能确保建筑项目质量管理的实现。在我国，目前各项目采用的项目管理方法还是由美国休哈特博士在20世纪30年代所总结出的PDCA循环原理。

2　基于BIM实施的质量管理技术路线

传统的PDCA质量管理方法提供了非常清晰的思路和流程，但质量管理信息在实际操作中做到协调共享的难度大，在传递信息过程中也会存在信息缺失，管理起来困难。随着信息技术和互联网技术的快速发展，BIM技术使建筑行业实现了建筑信息化。根据BIM可视化、协调性和模拟性等特点，国内对于BIM技术的研究大多还是停留在成本和进度模拟等应用上，将BIM技术与质量管理相结合的研究较少。本文将采取适当方法把BIM技术与质量管理相互关联起来，实现BIM技术在质量管理中的应用，以提高建筑工程项目在质量管理的水平[6]。

随着国家对建筑行业的大量投入，工程项目也越来越复杂，这也给施工企业在项目的管理上提出更高的要求，精细化管理贯穿于质量管理全过程。传统的质量管理模式主要基于项目的各种纸质资料，信息冗杂，管理人员需从大量的信息中分析选择，在信息传递与交流过程中容易造成信息缺失，给项目管理带来巨大的困难[7]。近几年，BIM技术的发展已相当成熟，成功地运用到建筑项目的各个阶段，实现了BIM的应用价值。根据已有的项目经验，结合本项目的特点，建立起BIM技术在该项目的质量管理应用流程(图1)。在保证项目顺利实施和满足项目对质量管理使用要求的条件下，提出了基于BIM技术项目参数(图2)和基于BIM技术外接数据库(图3)的2种质量管理方法。将BIM技术应用在项目的质量管理当中，实现管理效率的最大化，提高管理的水平，同时可以给予同行借鉴。

图1　基于BIM的质量管理流程

图2　基于BIM技术项目参数质量管理路线

图3　基于BIM技术外接数据库质量管理路线

3　BIM技术在质量管理中的应用

3.1工程项目介绍

本文以广西百色干部学院工程项目(以下简称“百干项目”)为例，介绍BIM技术在项目管理中的集成应用。百干项目是由广西壮族自治区人民政府和百色市人民政府共同建设，位于百色市区东南方向约20km的百东新区。一期占地面积约为300亩，总建筑面积约为7.6万m2，主要建筑内容包括教学区、宿舍区、餐饮区、图书馆、体育活动中心以及配套的基础设施。其中6#楼是该项目的图书馆，占地面积约为2 000m2，建筑总高度为17.9m，结构形式为4层主体框架结构，由文艺阅览室、开架书库、电子阅览室、办公室和学术报告厅等多功能办公区组成。

3.2基于BIM技术项目参数的质量管理

工程项目质量好坏决定建筑的寿命，所以对施工阶段的严格把关是实现建筑全过程质量控制的关键。建筑项目图纸繁冗，不同专业的设计相互独立，加上识图人员的理解水平有限，现场技术人员难以针对关键节点进行技术交底，这些都是造成施工质量不佳的原因。同时，传统的质量控制主要依靠质检员在构件完成后的抽检，抽检的结果不理想将会导致大量构件返工。若能提前做好质量控制，严格把控，可以降低返工频率和节约成本时间，保证建筑的质量和工期[8]。另外，在质量管控时，若质检人员对检测的梁、板、柱、砌体等构件的检测时间和检测要求不了解，将致使检测的结果不符合相关要求。反应不及时，就使建筑在早期存在质量问题，影响建筑整体的使用寿命。

在质量管理中引入BIM技术，可以提高质量管理的效率。要做好建筑项目的质量管理，首要解决的问题是准确定位构件所处的位置。然而，在实际应用过程中，由于工程项目体量庞大，质检人员是难以确定构件的准确位置信息。借助BIM技术，可有效解决这一问题。首先，在建筑信息模型构建中，系统自动对构件进行编码，形成其固有的ID识别码，方便工作人员在应用模型的过程中准确定位和查找。查找到所需要检查的构件后，然后依据《混凝土结构工程施工质量验收规范》中关于混凝土结构的质量要求作出质量是否合格的判断并记录下来。现浇混凝土结构的外观要求见表1[9]，尺寸偏差见表2[9]。采集到相关数据后，把质量控制要点通过技术交底确定好，然后根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》，提取相关构件的相关数据和质量验收要求，通过BIM软件共享参数平台，形成一个三维模型信息数据库。当质检人员进行质量管理时，就可以根据质量控制的要求，检查时调用，严把质量关。此外，质检人员也可以通过共享参数平台，把实时检查结果输入模型，反馈给项目负责人，让其作出相关的反应，使项目顺利进行。

表1　现浇结构外观质量缺陷

名称现象严重缺陷一般缺陷露筋构件内钢筋未被混凝土包裹而外露众向受力钢筋有露筋其他钢筋有少量露筋蜂窝混凝土表面缺少水泥砂浆而形成石子外露构件主要受力部位有蜂窝其他部位有少量蜂窝孔洞混凝土中孔穴深度和长度均超过保护层厚度构件主要受力部位有孔洞其他部位有少量孔洞夹渣混凝土中夹有杂物且深度超过保护层厚度构件主要受力部位有夹渣其他部位有少量夹渣疏松混凝土中局部不密实构件主要受力部位有疏松其他部位有少量疏松裂缝缝隙从混凝土表面延伸至混凝土内部构件主要受力部位有影响结构性能或使用功能的裂缝其他部位有少量不影响结构性能或使用功能的裂缝连接部位缺陷构件连接处混凝土缺陷及连接钢筋、连接件松动连接部位有影响结构传力性能的缺陷连接部位有基本不影响结构传力性能的缺陷外形缺陷缺棱掉角、棱角不直、翘曲不平、飞边凸肋等清水混凝土构件有影响使用功能或装饰效果的外形缺陷其他混凝土构件有不影响使用功能的外形缺陷外表缺陷构件表面麻面、掉皮、起砂、沾污等具有重要装饰效果的清水混凝土构件有外表缺陷其他混凝土构件有不影响使用功能的外表缺陷

表2　现浇结构尺寸允许偏差和检验方法

项目允许偏差(mm)检验方法轴线位置基础15钢尺检查独立基础10墙、柱、梁8剪力墙5垂直度层高≤5m8经纬仪、吊线或钢尺检查>5m10全高(H)H/1000且≤30经纬仪、钢尺检查标高层高±10水准仪或拉线、钢尺检查全高±30截面尺寸+8,-5钢尺检查表面平整度82m靠尺和塞尺检查

具体操作是通过Revit软件的“管理”选项卡打开“项目参数”，操作界面将会显示参数的属性创建(图4)。根据需要，可以定义参数类型等，例如可以输入质检人员、质检要求、质检评定和质检日期等(图5)。质检人员通过检查构件，把检查结果信息输入构件的指定参数，其结果可以保存在相应的检查构件中，方便相关人员查阅与共享(图6)。

(a)参数设置界面　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(b)参数输入图4　参数属性设置

(a)项目参数界面　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(b)具体项目参数图5　项目参数

(a)待检构件　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(b)质检信息图6　待检查构件及质检信息

3.3基于BIM技术外接数据库的质量管理

在工程项目质量管理中，不同的参建主体所要得到的质量信息有所不同。例如，施工方主要关注的是构件的用料和制作方式方法是否符合规定； 监理方主要关注的是构件的质量是否满足相关质量验收规范的要求； 而对于业主来说，关注的焦点只是项目整体质量的综合情况[11]。综上所述，在质量管理过程中，信息表达是否正确与传递是否迅速对提高整个项目的质量管理非常重要。传统的质量管理方法主要通过现场采集照片、事后文档分析和表格整理等形式在相关人员手中传递和交流，这不仅造成沟通不及时，且由于资料繁杂，更易使信息缺漏。因此，对于质量资料的管理亟需解决。基于BIM技术外接数据库的质量管理方法，可将质量信息保存在建筑模型属性当中，供相关人员查阅，有效提高质量管理效率，保证信息阅读的快速性和准确性。

基于BIM技术外接数据库进行的质量管理，其主要依托Navisworks软件的“Data Tools”工具来实现与外部数据的关联，关联成功后，相关信息就可以在构件的特性栏显示关联的信息内容，完成信息的存储，以便传递和交流[12]。例如：质量管理人员在现场收集完质量信息，就可以利用Excel表格对质量信息进行整理和分析(图7)，通过“Data Tools”的工具界面(图8)和编辑链接界面(图9)新建项目，一切相关工作完成后，信息就会存储在建筑信息模型中，相关信息就会显示在Navisworks的“常用”选项卡的特性工具中，点击“特性”工具，就可以查阅相关质量信息，及时把带有质量信息的模型传递给相关负责人查阅，作出及时反馈(图10)。

4　结束语

BIM作为一种新的技术和理念，虽然在中国起步较晚，但目前国内很多大型企业已在极力推广和使用BIM技术，在项目管理的其他方面取得了较大成效，在行业内树立了标杆。目前，国内将BIM技术应用在建筑质量管理方面的案例较少，大多项目仍采用传统的质量管理方法。本文主要通过广西某干部学院项目BIM技术的应用，探讨BIM技术在质量管理中对项目的价值。提出了基于BIM技术项目参数的质量管理和基于BIM技术外接数据库的质量管理两种方法在质量管理中运用BIM技术，不仅增强了项目之间质量管理信息沟通交流的效率，也提高了建筑信息管理的能力。随着BIM技术在中国的推广，未来BIM技术有望在建筑领域发挥出更大的应用价值。

图7　质量信息表

图8　Data Tools窗口

图9　链接窗口

图10　质量信息特性

[1]张乐明. 建筑工程质量管理综述[J].中国高新技术企业， 2014， 35：167-168.

[2]陈彦， 戴红军，刘晶 等.建筑信息模型(BIM)在工程项目管理信息系统中的框架研究[J].施工技术， 2008, 37(2): 5-8.

[3]黎明. 建筑施工项目质量管理的现状分析与对策研究[D].重庆：重庆大学， 2018.

[4]黄素芬. 浅谈施工的质量管理[J].山西建筑， 2009， 35(2)： 226-227.

[5]黄素芬. 浅谈施工的质量管理[J].山西建筑， 2009， 35(2)： 226-227.

[6]王彦. 基于BIM的施工过程质量控制研究[D].江西：江西理工大学， 2015.

[7]吕书斌. 基于BIM技术的建筑全生命周期的成本管理与应用[J].建筑技术与应用， 2014:63-64.

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Application of BIM Technology in Project Quality Management

Deng Langni， Luo Risheng, Guo Liang， Ma Jinchao， Huang Xiaoxia

(SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，GuangxiUniversityofScienceandTechnology，Liuzhou545006，China)

Building Information Modeling(BIM)is an important means of informatization for project management.Using BIM technology to assist project quality management can not only improve information sharing among the participants in the process of construction phase but also improve the level of the project quality management. Through the study of the code for engineering quality，this article proposes the processes of BIM-based project quality management to achieve quality management information and update with Revit and Navisworks software.At the same time，quality management information is reflected timely and accurately in the model，achieving the project quality visualization and informatization，and improving the level of the project quality management.This article explores the value of BIM technology in the quality management of the project by studying Guangxi Leader Institute Project.

Building Information Modeling； Quality Management； Information Sharing； Value

国家自然科学基金项目(编号：51568008)；广西高校中青年教师基础能力提升项目(编号：KY2016YB248)

罗日生(1992-)，男，在读硕士，主要研究方向：建筑信息技术。

TU17

A

1674-7461(2016)04-0094-06