基于BIM 的建筑施工质量风险评估模型

李国亮

（誉海建设集团有限公司，山西 太原 030009）

0 引言

由于传统风险评价方法缺少现代化技术作为指导， 导致相关设计成果在应用中一直存在局限性，因此，文章将在相关研究的基础上，引进BIM技术， 提出一种针对建筑施工质量风险的全新评估模型设计方法，以此种方式，实现对风险的及时感知，保障建筑施工质量的全面提升。

1 基于BIM 的建筑施工质量风险评估模型设计

1.1 建筑施工质量风险评估指标体系构建

考虑到建筑工程项目在施工中的影响因素与风险因素较多，且不同因素之间的差异性较大，因此，需要在设计评估模型前，从不同方面，建立风险评估指标体系。

评价中，根据实际情况，对设计的评价指标进行增加、删除或修改。

1.2 基于BIM 的评价指标可视化表达

完成上述对评价指标体系的构建后， 引进BIM 技术，进行评价指标的可视化表达，在此过程中， 应将可视化表达设计的目标作为信息的共享流通或关联分析。 设计时，将设计指标按照数据标准存储在数据库中，建立针对指标的“时间轴+三维坐标轴（XYZ 轴）”表达方式，将指标描述信息以离散数据的方式，直观地呈现在坐标中，确保技术人员可以更加精准地定位施工质量风险源。 同时，将一个相同的施工节点或时间节点的评价指标进行整合，挖掘不同指标之间的连续性。

在此基础上，参照建筑信息结构化模型，将建筑施工几何信息填充至模型，采用对模型进行实时更新的方式，实现对其中风险的更新。 为了进一步实现对指标的可视化，引进IFC 协议标准，对所有导入的数据赋予可视化协议，在最大程度上保证信息交互的同时，提高指标传递信息的准确性。 基于此种方式，实现对评价指标的可视化表达。

1.3 计算评价模型中指标权重

在完成对评价指标的可视化表达后， 针对评估模型当中的指标权重进行计算， 利用区间层次分析法针对模型当中的各个指标进行量化， 若存在一个实数a，并且a 在该区间范围内，同时满足公式（1）：

公式（1）中，a-表示为在评估模型中某一指标权重的最小值；a+表示为在评估模型中某一指标权重的最大值。在上述公式（1）的基础上，为实现对某一指标是否在区间当中的判断，对区间判断矩阵进行构建，其表达式如式（2）所示：

公式（2）中，A 表示为区间判断矩阵；n 表示为矩阵当中横向指标数量也表示就诊当中纵向指标数量；aij表示为某一指标i 相对于另一指标j 的重要程度。根据上述公式，确定各个指标的区间范围。利用特征根法对各个指标的权重进行求解， 假设A+表示为所有指标最大的特征根集合，A-表示为所有指标最小的特征根结合， 在各个层次指标当中，其相对权重可用公式（3）计算得出：

公式（3）中，m（At）表示为各个层次指标的相对权重；x-表示为最小特征根集合中的某一特征根；x+表示为最小特征根集合当中的某一特征根；k和β 分别表示为各个特征根集合的权重系数。在完成计算后， 得到计算模型当中各个层次指标的权重。

1.4 建筑施工质量风险评价与结果量化

在确定各个指标的权重后，将被评估的建筑施工项目相关信息带入到模型当中，并完成对其质量风险的评价。 为了实现对评价结果的量化，根据施工质量的风险大小，对其风险等级进行划分。 将施工质量风险划分为从I~V 共五个等级， 按照从小到大的顺序，其风险依次为高、较高、中等、较低和低。再结合风险等级，确定其模糊分布。在实际评估过程中，根据各个评估及对应权重，将其代入公式（4）中，对其进行风险综合评估。

公式（4）中，B 表示为最终施工质量风险综合评估结果；W 表示为指标对应权重系数；R 表示为各指标的隶属度。 在完成计算后，根据上述等级判别标准，完成对建筑施工质量风险的量化评估。

2 对比实验

在上述论述内容基础上，为了进一步探究引入BIM 技术后构建的质量风险评估模型的实际应用效果，选择以基于BIM 的评估模型作为实验组，将传统基于TOPSIS-GRA 法的评估模型作为对照组。 将同一建筑施工项目的相关参数带入到两个模型当中，实现对施工质量风险的评估。 为了验证两种评估模型应用有效性， 选择将评估结果的准确性作为评价指标，利用评估正确系数对其进行量化。 评估正确系数可用评估结果与实际风险量化数值的差除以实际风险量化数值计算得出。 如图1 所示。

图1 实验组与对照组评估模型评估结果对比

从图1 实验结果可以看出，实验组与对照组在相同迭代次数下正确系数相比实验组更高，说明实验组评估结果更准确， 并且在评估时只需要完成20 次迭代便能够得到正确性更高的评估结果，因此其评估效率也得到有效提升。通过上述实验能够证明， 在引入BIM 技术后构建的评估模型能够实现对建筑施工质量风险的准确评估，为施工安全提供保障。 同时，建筑施工企业对施工安全决策的制定也能够提供更有力的数据依据。

3 结语

为提高我国建筑行业的发展进度，从建筑施工质量风险评估指标体系、 评价指标可视化表达、计算评价模型中指标权重、质量风险评价与结果量化四个方面，引进了BIM 技术，对施工质量风险评估模型展开了设计研究。 并通过对比实验的方式，对设计的模型进行了检验，证明了此次设计的成果具有实际应用价值。在此基础上为了进一步提高建筑工程施工质量，可从施工现场材料入手，施工方根据工程进度计划和施工部署，结合不同施工阶段进场材料品种、数量、规格，采用合理、科学、规划的方式，评定材料性能，从而达到节约施工成本、实现对工程项目科学高效管理的最终目的。 以此种方式，实现基于不同层面对工程施工质量的保障与优化。