BIM在装配式建筑质量管理中的应用

李芮

（甘肃省城乡发展投资集团有限公司，甘肃 兰州 730000）

0 引言

2018年建筑业增加值61808亿元，占GDP比重6.9%[l]。建筑产业化将工业化视为基础，目的是实现设计标准化、节约资源、生产工业化和提高效率[2]。建筑产业化主要通过装配式实现，但当前建筑信息化水平较低是制约装配式建筑发展的重要因素。建筑业极易出现质量问题。由于施工现场材料摆放杂乱，人员混杂，常发生质量事故，质量问题一直没有得到很好的控制和解决[3]。装配式建筑有两个主要特点，一是工厂预制标准构件，二是精度要求高。BIM的特点是信息高度集成，进而管理建筑施工时更高效，对装配式建筑有革命性意义[4-5]。综上，装配式建筑的持续性发展需要将BIM和建筑业密切结合。

1 基于BIM的质量管理

质量管理是事前考虑可能发生的事故，并进行预防，事发时对其进行控制，事后分析原因[6]。

从工业化角度分析，质量管理发展可分为检验阶段、统计阶段和全面管理阶段[7-8]。基于BIM的装配式建筑施工质量管理是为了满足装配式建筑施工质量相关规范和标准的要求。构建基于BIM的质量管理体系应遵循四项原则，即系统性、动态性、协作性和可扩展性。

由于装配式建筑体量大、投资大和使用寿命长，因此，处理质量问题需从各方面考虑，严禁从单一角度思考问题，从本源出发解决问题，加强管理的系统性。

装配式建筑施工中，预制厂负责构件的加工生产，施工现场负责构件的准确组装。不同专业出现的问题不尽相同，需考虑各专业的协调性，及时动态调整质量管理措施。

装配工程涉及施工方、供应商、设计方等多部门。通常，线下讨论质量问题会按照提出问题、分析问题、提出方案、解决问题的思路进行，时间长和效率低。BIM技术的应用不仅实现了从二维制图到三维建模的实质性飞跃，还能在装配质量管理中通过多角度的延伸，从多维度控制工程质量。因此，基于BIM的装配式施工质量管理系统的建设和应用应考虑可扩展特性，有效提高装配式建筑的质量管理，为进度管理和成本管理提供支持。

2 工程案例

2.1 工程概况

某综合楼总建筑面积4560m2，共5层，平均层高4.32m，建筑高度21.6m，提前在预制厂制作加工好构件，如外墙挂板、叠合板和楼梯等。

2.2 BIM在施工质量管理中的应用

施工质量管理是将人、料和环境，从项目开始到结束进行管理。构件的预制生产是第一阶段，现场施工是第二阶段，这是影响施工质量的关键。管理人员应因地制宜，采取最有效的质量管理手段[9]。

利用BIM进行仿真模拟时，构件的堆放很重要，具体要求有场地要求、构件的分类堆放，构件的堆放时间和采取的保护等。未引入BIM前，通常采用人工统计构件信息，容易出错，出错后也找不到负责人；引入BIM后，可将构件信息添加保存到BIM模型中，如图1所示，避免了人为错误，有利于质量管理。

图1 模拟预制构件堆放

构件的预制是第一阶段，是质量管理的基础，对第二阶段有重要影响。第一阶段和第二阶段的衔接就是构件在现场的堆放。预制构件种类和数量多，且易损坏，是质量管理不可忽略的环节。具体要求如图2所示。

图2 预制构件安装质量控制

2.3 基于BIM的信息管理

2.3.1 碰撞检测

目前，BIM软件市场上有各种碰撞检测软件。本文使用碰撞检测的主流软件Autodesk Navisworks，可实现碰撞检测和动画模拟等功能，基本操作界面如图3所示。

图3 项目模型操作界面

碰撞可分为硬碰硬和间隙碰撞。硬碰硬可直接在BIM模型中看出，间隙碰撞需结合相关专业知识进行判断。碰撞检测可将各专业内容放在同一模型中，具体步骤是在Autodesk Navisworks中导入需要检测的模型，设置相关信息，然后检测。图4为本工程碰撞检测示意图。

图4 碰撞示意图

2.3.2 构件统计

预制构件时，复杂构件通常被有序分割，多工序同时进行。因此，预制构件往往种类复杂、数量庞大，存在人为统计上的错误。而在BIM中，统计功能可解决此问题。建立BIM模型时，将预制构件的非物理信息输入模型中，利用软件中的“导出组件列表”功能导出项目组件列表，如图5所示。

图5 构件明细图

2.3.3 优化项目进度

将施工进度导入Autodesk Navisworks中，并将其与BIM模型关联，构件4D模型，可对装配式建筑进行动态模拟。步骤如下：1）导入全专业BIM模型；2）导入工程进度计划；3）任务关联模型；4）设置模拟的各个工况，最终形成BIM模型，如图6所示。

图6 施工模拟效果图

3 结论

本文将BIM与装配式建筑相结合，对BIM在装配式建筑施工过程的质量管理进行了研究。

1）按照系统性、动态性、协同性和可扩展性的建设原则，构建基于BIM的装配式施工质量管理体系。

2）结合工程实例分析建立的施工质量管理体系的科学性。质量管理体系用于预制构件厂生产和施工现场吊装的施工质量管理，提出了工程碰撞检测、工程构件信息统计、工程进度信息等质量管理内容。