基于BIM的智能建筑工程施工质量管理研究

彭祥瑞

摘要：论文首先对国内外研究现状进行了整理和分析，总结归纳了智能建筑工程的特点及其质量管理要求，在大量文献分析基础上，探讨了BIM技术在智能建筑工程施工质量策划中的作用及其应用重点，分析了质量控制的工作流程和各控制环节的要求;最后，运用案例进行实证分析，利用BIM技术进行了图纸审查、碰撞检测、模型交底和复杂方案可视化，利用手机整理现场质量数据，以此分析了该项目上运用BIM技术的障碍和项目实施后的效果。

Abstract： The paper firstly sorts out and analyzes the research status at home and abroad， summarizes the characteristics of intelligent building engineering and its quality management requirements， and discusses the role of BIM technology and its application focus in the construction quality planning of intelligent building engineering based on a large number of literature analysis， and analyzes the quality control workflow and the requirements of each control link. Finally， empirical analysis is conducted with cases， and BIM technology is used to carry out drawing review， collision detection， model disclosure and complex program visualization， and mobile phone is used to organize on-site quality data， to analyze the obstacles to the application of BIM technology on the project and the effect of the project implementation.

关键词：智能建筑;质量管理;施工过程;BIM 技术

Key words： intelligent building;quality management;construction process;BIM technology

中图分类号：TU74                                         文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）20-0019-05

1  绪论

1.1 选题背景和意义

1.1.1 选题背景

建筑智能技术于20世纪90年代初被引进中国，其智能化、集成化、专业化、信息化等优点被国内学者专家看好，也被专业人士大力推广应用到全国的建筑领域。当下建筑智能技术的应用领域已经从宾馆、商务楼扩展到银行、图书馆、展览馆、供水中心和城镇住宅等各种建筑领域。而且，建筑领域正在形成一批具有相当规模的、现代化的智能建筑设计、施工团队、系统集成商以及产品供应商的建设力量。

本文以智能建筑工程作为研究对象，在分析当前工程的施工质量管理现状和问题的基础上，结合BIM技术和管理手段来指导智能化建筑工程的施工过程质量管理，以期能够推进智能建筑工程的发展和BIM技术的推广和应用。

1.1.2 选题意义

智能建筑的施工质量决定着项目的施工安全、施工进度和设计功能实现效果。施工质量是智能建筑的根本，质量管理研究是智能建筑工程项目管理研究中的一个关键部分。本研究正是看重智能建筑工程的质量管理，并利用BIM技术对其进行可视化操作。这不仅丰富了建筑业的理论研究，而且对智能建筑工程实际的现场施工具有技术指导作用，并能够带动建筑业的进步。

1.2 主要研究内容、方法

1.2.1 主要研究内容

本文详细论述智能建筑工程施工质量管理的相关理论知识。结合智能建筑工程运用BIM技术的典型案例，例证智能建筑工程施工质量管理的整个操作过程，不仅指出质量管控中的重点和难点问题，还基于这些问题进一步提出有针对性的解决方法和质量管理中的实施要点及优化途径。具体包括以下几个方面的内容：

整理和分析當前国内外有关项目质量管理、智能建筑工程施工管理和BIM技术应用等三个方面的研究现状、探讨BIM技术在智能建筑工程施工质量策划中的作用，指出BIM在智能建筑工程质量策划的应用重点、阐述智能建筑工程施工中如何通过BIM技术对工程质量进行控制、笔者运用案例进行实证分析，分别介绍项目的简介、特点和组织结构设置，介绍项目质量管理策划和控制的应用亮点。

1.2.2 研究方法

本文主要通过理论、文献、实证与对比相结合的分析方法对基于BIM的智能建筑工程质量管理进行研究。

2  基于BIM的智能建筑工程质量策划

2.1 设计图纸核验

一般建筑工程的做法是各参与方根据各自的专业特点，通过施工图纸会审就施工图纸设计遗漏的问题讨论，这种做法还存在很多问题：首先，由于智能建筑工程各参与方的专业繁多和分包太多及工程量大而易忽略一些细节问题导致不能全面深入地解決图纸中的问题;其次，由于缺乏可视化三维模型而不能全面具体地考虑空间关系致使各参与方仅仅依据图纸会审而无法进行有效的信息交流;最后，仅仅依靠看图者凭借其基础的专业知识和工作经验去审核复杂繁多的设计图纸并找出图纸中存在的问题同时经过其口头的或书面文字的形式把问题描述出来，并让其他人理解，这无法真正的保证设计图纸的质量，也无法完全精确地找出设计图纸中存在的所有问题[2]。

但是，在 BIM技术的支持下，图纸审核从抽象走向了具体可视，每个参与方可以通过 BIM的立体模型进行协同沟通和信息共享，从虚拟施工的空间中浏览项目设计，精准快捷地找出症结所在，并通过立体模型和智能软件有效地找出现实中视觉上容易存在的盲点，完善设计图纸从而保证图纸质量[3]。

基于BIM的智能建筑工程施工质量管理的图纸核验整体流程如图1。

图1中，BIM模型成为各专业、各系统沟通交流的平台，在图纸会审中，各参与方与施工方提出问题报告，根据BIM模型的可视化管理精准锁定问题所在点，使建筑结构、机电、装饰、智能化系统等各专业深化设计，并随工程进展绘制综合图纸，通过各专业三维图叠加，及时发现综合图纸中各专业之间的碰撞、错、漏、缺等问题，并根据检测报告，及时进行解决，以实现设计图纸零冲突、零碰撞，确保工程质量。

2.2 施工技术交底

根据BIM立体模型和设计图纸中的质量问题及控制点，对关键、复杂节点，如各系统交叉接口、管线预留预埋，更加方便进行跨专业设备安装及其他重、难点项目的技术交底[4]。传统的施工交底依赖于个人的想象，存在个体差异，而BIM模型具有可视化管理和虚拟施工过程的功能，通过这种方式进行技术交底，能够使施工人员能够更加直观的看到复杂节点，有效提高了质量和效率。

图2、图3是基于BIM模型的建设节点的技术交底图。

由图2、图3可知，BIM模型的可视化技术使得智能建筑模型立体可观，施工人员对综合管线排布、设备、机柜安装工作等一目了然，便于进行彻底的技术交底以及提高交底效率。

2.3 施工方案优化

施工方案，是指项目施工的实施方法[5]。将虚拟施工用于施工方案优化的工作中建立三维立体模型对方案进行审核和更改，这样就可以通过虚拟施工提前发现设计中存在的问题，借助这个虚拟平台和三维模型及时进行有效的审核从而完善设计方案[6]。

虚拟施工是指虚拟现实和仿真技术组合而成的模拟施工现象。虚拟施工的特点表现在以下几点：先试后建以虚拟施工为基础，在建立三维模型之后模拟施工作业、设备运作、材料使用，以发现不合理的施工问题[7]。通过发现施工问题并优化施工方案，以获得最优方案来指引真正的施工，实现多个系统的有效集成。其次，通过动态化的施工管理能够保证对施工进度的实时管控，并能及时了解和整改施工质量。可视化模拟分析涉及到工程的作业安全和操作空间等方面。最后，对施工管理进行优化，虚拟施工将施工的实施过程进行可视化展示，使得各参与人员明白自己所处的职位需要完成的任务[8]。

随着BIM技术的发展，将BIM技术与虚拟施工技术相结合逐渐成熟，利用BIM建模技术，在虚拟的施工环境中建模、模拟、分析方案，同时设计与施工过程的数字化、可视化管理[9]。利用虚拟施工，优化施工方案，提前预知会出现的问题，通过模拟施工技术找出解决方法，进而确定最佳的方案，用于指导真实施工，大大提高质量管理水平。

3  智能建筑工程施工过程质量管理应用案例

3.1 项目概况

3.1.1 项目简介

本文是北京至雄安新区城际铁路信息专业为例进行BIM技术对智能建筑工程的应用研究。

黄村站车场规模为2座站台5条线（2条正线），站房规模5990.28平方米，另架空层建筑面积8086.27平方米，夹层建筑面积2955.87平方米。

机场站位于北京新机场航站楼下部，共分为两层，其中地下二层（B2层）为站台层;地下一层（B1层）为站厅层。新机场站为地下站，位于北京大兴新机场负二层，车站位于平坡段上，两端均设八字渡线。车站功能区紧邻机场换乘通廊;设置候车、集散、售票、进出站、车站办公、公安、车站办公、公安、设备用房及独立的出站厅。

新建北京至雄安新区城际铁路黄村站南站房、黄村生产生活用房及相关工程和黄村站南站房、机场站信息（含客服）XX-SG标段工程施工内容包含客票系统、旅客服务信息系统、办公管理信息系统、门禁系统、公安管理信息系统、综合布线系统、电源及环境监控系统、电源防雷及接地系统、车站Wi-Fi管理信息系统等。其中旅客服务系统包括综合显示系统、客运广播系统、视频监控系统、时钟系统、入侵报警系统和旅客携带物品安全检查等。

为保证智能建筑工程的顺利进行和完成，必须要组建完备的BIM团队并进行BIM技术及三维模型的应用。

3.1.2 项目特点

本项目为智能建筑工程，具有以下几个特点：

①施工质量要求较高：被国家定为智能京雄项目，施工质量要求较高。

②涉及专业多：本项目智能化系统分为客票系统、旅服系统，旅服系统包含综合显示系统、客运广播系统等共9个子系统。

③工程复杂，落地面积较大，多数施工在地下。

④工程涉及专业多，涉及公司多。

因此该项目选择利用BIM技术的三维建模，碰撞检查等功能，确保工程实施能够优质、高效、快捷、安全的进行。

3.1.3  项目组织结构设置

团队的组建和责任的划分要达到职务、责任、权限和利益相一致的目标。只有明确了每个成员的任务和责任，才能保证工程的质量，并通过定期和不定期的检查，发现哪里有问题，及时解决问题。

表1是项目成员的构成。

其组织结构设置如图6。

3.2 项目质量管理策划及控制的应用亮点

3.2.1 图纸审查及碰撞检测

智能建筑工程的施工质量管理要求比较高，需要专业的设计图纸和严格的施工管理。而要保证工程的质量达到施工标准，就必须使用基于BIM技术的建模软件的可视化功能在建立三维模型的前期和后期分别进行碰撞检查和图纸会审工作，以保证图纸的质量。这样可以准确、及时地发现设计图纸上的问题，特别是一些人工检测的盲区和一些预留洞口的位置和标记。在工程进行图纸会审和碰撞检测时，技术人员只需要将工程的各个部分的模型导进Luban BIM Works 云碰撞系统，软件会自动进行试验并快速生成碰撞检测报告，在智能建筑工程初期就提前检测出存在的所有问题从而避免了施工时才发现问题再进行返工现象的出现。本项目需要对每个区域依次进行碰撞检测，平均每区域的核准碰撞点个数为 37个，图7为具体碰撞点的举例说明。

把碰撞检测结果进行整理并列表如表2。

最后生成碰撞检查报告如图8。

利用BIM模型优化前后管槽布置三维对比：

3.2.2 模型交底及复杂方案可视化

在碰撞检测后将复杂方案进行优化并开展技术交底和虚拟施工，施工模拟的可视化使得工程的重点、难点施工部位得以显现，方便一线工人重点作业。按照国家建筑行业的标准、业主的自身要求和建筑工程的特点等制定具体可施的科学合理的施工方案，BIM项目总监利用BIM三维模型将设计方案可视化、可漫游，让质检专家、施工人员、甚至非建筑专业出身的企业领导进入虚拟环境进行真实地体验，并准确把握施工技术方案及安全质量情况，建立一线施工人员和其他参建人员之间的有效沟通，不仅能够提高人员间的沟通效率，还会避免一线操作技术员的主观失误。如图10一层候车大厅线槽、水管、电管安装的可视化漫游体验。

利用BIM可视化技术软件和结构分析软件对项目工程的复杂工程节点进行可视化展示，使得重点施工部位立体呈现。三维模型提前告知技术人员有关施工的三维构造和立体结构，从而指导技术人员对一线施工班组进行彻底的技术交底，还可以协助技术人员绘制工程复杂节点、区域的剖面图和平面图。这样，不仅方便技术人员的技术交底工作顺利进行，还使得一线作业更加快捷、安全、可靠。

3.3 项目实施效果

智能建筑工程的全生命周期在基于BIM技术的施工质量管理过程中，提高了施工方案设计的专业水平，增强了各参与方有效的信息沟通能力，减少了返工现象的出现，加快了施工进度，保证了施工质量等实施效果，具体表现分为定性成效和定量成效两个方面。

第一方面体现为定性的实施效果。首先表现在，基于BIM 的智能建筑工程在项目实施的各个阶段，通过对BIM软件的应用可以快捷、及时和精准的获得有关质量管理的各种基础性的数据，为项目管理者提供管理依据。而工程各参建方和施工团队之间的有效协同、信息共享及统一合作，保证了施工的质量和效率。其次体现在，BIM技术的使用使得智能建筑工程达到了施工全周期的可视化、专业化、实时动态化的质量管理目标，如虚拟施工、施工方案优化、复杂节点漫游和可视化的技术交底、施工质量数据库存档等动态管理。再次表现为，企业通过对 BIM 系统的使用从而有了远程管理工程实施的能力。基于BIM建立起来的施工资料信息数据库，方便企业总部实时查看各个工地的现场施工管理情况，从而保证了施工的进度和质量。最后呈现为，BIM模型的创建促使智能建筑工程施工管理过程中可以进行自动化的碰撞检测，提供相应的碰撞检查报告，及时发现存在的问题，进而解决问题以保证工程的质量。

第二方面体现为定量的实施效果。首先体现在发现问题并减少返工，如管线布置碰撞问题5处;提前发现墙面上预留洞口位置，平均每区域14个，避免了再次打洞;提前发现6处楼层净高不够的问题，节约了成本;通过真实建模、模拟环境，确定设备安装位置35处，保证信息采集准确;使用手机安装了的BIM移动客户端采集现场图像，发现施工质量、安全隐患100多处，提高了现场施工的质量管理水平。其次，在BIM技术的支持下，建立起了一个实用性强、功能完善、集成度高、可视化操作的动态管理系统，促使建筑企业得到良好的经济效益，并为 BIM 技术在智能建筑工程施工质量管理中的应用推广做出了宝贵的尝试。

4  结论与展望

4.1 结论

本论文通过分析智能建筑工程质量管理特点、现状及存在的问题，提出了基于BIM的智能建筑工程的质量策划和控制的论点。

本文取得主要结论成果有：

①利用BIM在施工质量管理中的具体实施方法，推广BIM在施工质量管理中的应用，对其他智能建筑施工工程的施工质量管理提供重要的借鉴和指导。

②通过对BIM技术的应用，施工环节做到可视化、动态化的质量管理，促使施工质量管理水平得到提高。

③建筑企业通过BIM技术建立了集中一线施工的基础信息资料的数据库，设计了专业的BIM团队质量管理组织结构，细化和规范各参建部门的职责及工作流程，完善了BIM技术各功能应用的组织保障。

4.2 展望

目前来说，有关BIM技术的研究多是基础的理论性研究。有关 BIM 软件的研究资料也多集中在软件操作层面、設计规划阶段、理论探索阶段，而关于项目施工阶段的质量管理应用方面的研究比较缺乏。所以，笔者选择研究智能建筑工程施工质量管理这一题目，有关的参考资料比较匮乏，且笔者能力有限，在施工质量管理研究过程中遇到了很多困难，本研究如有不恰当之处，希望各位学者给予批评指正。

参考文献：

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