基于BIM技术的霍尔三维结构对工程质量管理要点分析

卢笑英

【摘要】本文以BIM技术霍尔三维结构下的施工质量管理模型为例，从时间维度、逻辑维度、知识维度，三个维度探讨了质量管理的实质和关系，提出了质量管理模型，为市政建筑的质量管理高标准、高质量、高效率的组织提供了科学有效的管理方法，并为市政道路建设项目实施提供了参考和计划。

【关键词】市政建筑;BIM技术;霍尔模型理论

【中图分类号】TU712.3

【文献标识码】B

【文章编号】1671-3362（2020）11-0056-03

市政工程施工中的建筑质量管理极为重要，工程项目的质量问题关系着人民的幸福指数，近些年“紙片楼”等市政工程施工问题逐渐增多，使得市政工程项目的管理变得尤为重要，这关系到市政工程项目能否完美竣工和市政建设单位的市场竞争力。

本文以市政工程建筑为例，运用BIM技术的霍尔三维结构理论，对质量控制管理模式进行深入研究，建立测试质量管控模型，并提供科学的方法和计划。

1.基于BIM技术的霍尔三维结构理论

霍尔三维结构将系统工程的全过程活动分为两个步骤，都是由7个阶段和6个步骤连接起来，还要将这些阶段和步骤依据所需的各种专业知识和技能紧密联系起来，组成由时间维度、逻辑维度和知识维度的三维体系（图1）[1]。霍尔3D结构可以完整系统地进行研究规划，三维结构的应运而生为建筑业提供了新的发展方向，为复杂环节的设计、组织和管理提供解决办法，作为新型模式而被广泛应用。

根据霍尔三维结构，建立基于BIM技术质量管理的3D模型在建筑过程的不同阶段都可以将三维化具体应用，时间维度：设计、组件工厂和施工;逻辑维度：信息共享和协作;知识维度：BIM 技术和GIS技术[2]。

2.时间维度

2.1设计阶段质量管理

在建筑施工过程中，构件的设计要完全符合国家规定的标准规格和建筑要求，这就需要在设计阶段充分考虑构件的各个因素，因其与传统施工模式不同，传统施工模式中不能在施工完成前进行“拆分设计”，完成合理匹配，但是新型的BIM技术可以实现，大大避免了设计元素不一而导致安装失败的问题。使用BIM软件的“族”功能，将预建的建筑物进行构件分解，分解后的大小和形状等信息可以达到标准化，构件工厂获得信息后，进行零件生产。如图2所示，在构件库中设置构件信息，包括构件编号、数量、位置、尺寸、材料等等，然后根据设计需要，在标准化组件库中“选择”和“组装”，并在虚拟环境中构建结构体系模型。通过建筑构件信息数据库建立的BIM模型可以在虚拟环境中实现三维可视化，包括详细的建筑信息，建筑信息中的构件信息，可以大大实现构件安装的精准化，为后续的构件安装工作提供便利。

深化设计期间发挥BIM技术的协同作用。在BIM云端移动平台上将设计、零件工厂和施工三方进行联结，可以在虚拟环境中通过3D演示，实现设计思想的沟通与交流、碰撞检测和虚拟构造等工作，实现BIM模型的优化和设计质量的控制。组建BIM深化设计体系，其体系将设计单元、构件单元、施工三方部门的不同专业技术联系起来，达到多层阶段多层领域的多种融合，实现多方位深入设计。由于BIM云平台的信息贯通和深化设计体系的支持，BIM技术的优势发挥至最佳，从源头上提高建筑施工质量管理。

2.2构元件工厂的质量管理

建筑物初始组件的生产是建筑物生产中的重要环节，也是连接建筑物设计和施工的关键一步，一旦组件生产出现错误，那么建筑物的设计不会得到充分的体现，后续施工也将无法进行。

BIM技术的关键是信息的应用。BIM模型系统包括了预期构件的完整信息，构件工厂可以在BIM平台上获取元件的基本生产信息，然后进行数字化生产和加工，平台上进行模拟组装。BIM模型的每个部件都有一个ID号，是建筑结构组件的“虚拟ID卡”。只要获取ID号组件工厂就可以在BIM模型中搜索建筑部件，获取部件的全部信息和相应的安装技术要点[3]。在模拟加工生产中，每个部件都要嵌入RFID芯片，它有着非接触式自动识别的功能，通过射频信号可以获取部件的相关信息，内部包含有关建筑元件的完整信息，是建筑构造的“现实ID卡”。BIM模型中的“虚拟ID卡”与预制构件中的“真实ID卡”相对应，从而确保了构件的统一性，大大提升了施工的效率和工作质量。

预制构件生产和加工完成后，使用激光扫描可以检查对部件的质量进行检测，形成部件专属的信息库，然后将扫描后的信息上传到云平台，与原有的BIM模型信息进行比较，对零件进行审查并根据相关信息进行安装，最后检查安装后的部件是否满足技术要求。BIM + RFID +数字化设备的组合保证了加工过程的信息沟通等工作，从而确保零件的虚拟生产质量和施工仿真的顺利进行。该项目的信息交互实现了对预构件的生产、运输和安装的全过程跟踪管理，从而建立了建筑物的质量追溯机制（图3）。

2.3施工阶段的质量管理

预制组件进入现场后，现场施工人员使用手持终端扫描组件，获得预期组件尺寸、安装及其他相关信息，尤其是施工技术的关键、施工中的技术难点、质量检测等相关信息。对建筑工作进行BIM技术的3D可视化管理，将施工技术和施工要点进行可视化管理，提前对现场进行施工技术指导，在线协助现场施工工作。施工完成后，利用3D扫描技术进行施工现场测量工作，在BIM平台上传输现场施工数据信息，可供平台端进行质量检测。若发现模型与实际施工之间存在一定的偏差，应及时调整施工计划，避免造成时间和人力资源的浪费，为现场提供实时管理（图4）。

3.逻辑维度

BIM技术基础上建立云平台，在建筑施工过程中包含了项目建设的所有信息，可以使不同阶段、不同专业的项目参与者能够实现建筑物的信息共享、集体工作，实现建筑物的协同设计、协同生产和协同建设，以确保完成建筑施工阶段目标和总体目标。

3.1信息共享

基于BIM技术进行质量管理，重点是信息的准确传输。在传统的信息管理模式下，项目信息将在建筑施工中不断地丢失，出现“信息孤岛”的现象，从而造成各种质量和安全隐患，影响预期的项目质量目标。BIM技术作为建设项目信息的载体，项目参与者可以及时获取信息，实现项目信息的快速传达和100%完整传递，将信息传递的效率和质量提升至新的阶段，避免因信息不足造成资源浪费和进展缓慢等问题，当任何一方发生建设性问题時，其他项目参与者可以及时获取有关问题的信息，协助解决问题并确保市政工程项目建设的质量。

3.2协同工作

BIM技术可以使项目建设者团结起来、互相帮助，协同工作，在不同阶段都可以实现项目的交换，在项目建设过程中实现项目协同设计、生产和建设等一系列的工作（图5）。

4.知识维度

知识维度是将各阶段、各步骤需要的知识和技术进行集成，是两者的总和。BIM技术在建筑过程中的使用可以实现将建筑信息化和产业化推向新的领域，在建筑质量管理中，BIM技术是将多个学科进行交叉集成，实现了将管理学、数学、法学、环境学、生态学、媒体等多个学科融合，将其中的多种技术，包括BIM技术、GIS技术、3D技术等现代化技术联系起来，构建起一套管理体系。

5.案例分析

某一市政工程有三栋建筑，其中1号楼为便民服务网点，2号和3号楼为居民娱乐中心。2号楼的建筑物为地上5层，采用拼装式安装，由在线的构件工厂进行数据收集并加工，然后运输至现场进行安装工作。

在2号楼的施工作业中，使用BIM技术，通过Infraworks360搜索项目的定位信息，全面系统地分析项目的具体地理位置。通过Civil 3D软件和GIS（地理信息系统）进行交通布线和整体布局分析，得到完美的施工计划。根据现场收集的数据信息，使用Revit的族功能，建立模板文件，设置尺寸、材料和其他相关信息，建立一套标准化工程模板库，建立预制柱、预制横梁，预制地板和其他组件族库，设计人员从创建的组件族库中选择组件，并将其加载到项目中，然后与其他系统一起构建可视化BIM模型。BIM模型和项目组件族库中的组件内容是通过Revit软件从组件族库中选择虚拟组件并使用Robot Structural Analysis进行结构分析，以确保建筑结构合理性而建立的BIM模型。BIM模型的设计完成后，在Navisworks软件中进行设计的碰撞检查，及早地发现工程存在的细微隐患，对设计进行修订，提升BIM模型的建设质量。

基于BIM 360平台的线上功能，设计师和工厂可以在云平台上进行数据传输和交流，随时在线连接设计。组件工厂通过BIM 360平台提取云中成员的生产信息，设计人员可以将设计思想完全输入云平台上，以获取最佳的零件运输信息。在零件生产过程中植入RFID芯片。RFID芯片的组件与BIM模型中的虚拟组件相对应，记录组件在生产、运输和建造过程中的过程信息。将工程预期时间和成本信息添加到Navisworks软件上，进行BIM5D的虚拟构建，项目人员可以通过移动设备，随时监测工程进展，不用现场监工，提前运用三维可视化模型，查看完成后的成品模板。在项目建设过程的不同阶段中，构件工厂和施工作业均实现了信息共享和协同工作，提升了市政建筑工程的效率和质量。

6.结论

基于对霍尔三维结构的系统思考，本文研究了市政建筑施工中BIM技术的质量管理，运用BIM技术可以实现对建筑施工阶段进行分段或全局性管理，达到不同专业、不同阶段的项目参与者紧密联系，在项目建设的全过程实现信息共享和操作，同时阐述了基于BIM技术的霍尔模型的工作方式，为今后的市政建筑项目工作管理的应用提供了参考。

参考文献

[1] 马跃强，施宝贵，武玉琼.BIM技术在预制装配式建筑施工中的应用研究[J].上海建设科技，2016（4）：45-47.

[2] 马桂珍.基于BIM的装配式建筑质量管理工作研究[J].河南建材，2018（2）：36-37.

[3] 姜忠鹤，冷护基，闫杰等.基于霍尔三维结构的质量管理研究[J].物流科技，2011（2）：81-82.

（作者单位：福建联禹工程有限公司）