BIM技術在工程質量管理中的應用

鄧朗妮　羅日生　郭亮　馬晉超　黃曉霞

(廣西科技大學土木建筑工程學院，柳州　545006)

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BIM技術在工程質量管理中的應用

鄧朗妮羅日生郭亮馬晉超黃曉霞

(廣西科技大學土木建筑工程學院，柳州545006)

建筑信息模型(BIM)是工程項目管理信息化的重要手段。運用BIM技術輔助工程質量管理，不僅可以提高各參建方間的信息共享，也可以有效提高工程質量的管理水平。通過對工程質量驗收規范的研究，提出基于BIM技術的工程質量管理流程，實現質量管理信息與Revit、Navisworks軟件的信息關聯和更新。同時使現場質量管理信息能及時地、準確地反饋到模型，實現工程質量的可視化、信息化控制，提高質量管理水平。本文以廣西某干部學院項目為例，探討BIM技術在質量管理中的應用價值。

建筑信息模型； 質量管理； 信息共享； 價值

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

引言

建筑業在我國國民經濟中起著重要的支撐作用。隨著建筑行業的快速發展，企業對于建筑項目的管理要求也越來越高。過去，建筑行業過多的關注成本管理和進度管理而忽視了質量管理，直接導致了建筑質量管理水平落后。同時，由于建筑行業自身的特點，使得建筑工程項目的管理水平，尤其是質量管理水平也與其它工業部門相比有較大的差距，其中很重要的原因是質量管理信息化水平低[1]。因此，在工程項目質量管理中引入信息技術尤為重要。

建筑信息模型(Building Information Modeling，以下簡稱BIM)，是一種基于三維數字技術，集成建筑工程項目各相關信息的工程數據模型的數字化表達。基于BIM技術輔助工程質量管理，能有效解決建筑行業質量管理信息斷層和信息孤島的問題，大幅度提高生產效率和質量管理能力，從而在質量管理中發揮重大作用[2]。

1　國內外質量管理研究現狀

質量管理的發展經歷了三個發展階段，即質量檢驗階段、統計質量控制階段和全面質量管理階段。在國外，關于質量理論的研究起步較早，相關質量管理理論的研究也已相當成熟。在2003年，國外學者Daniel L.Moody and Graeme G.Shanks就提出工程項目的關鍵在于質量管理，且在質量管理過程當中，不僅要實現各要素的緊密結合，同時要全面考慮質量管理的工程問題，促進企業的發展[3]。到2006年，國外學者Kachi Lam and S.Thomas Ng結合IS09000國際質量管理標準，通過大量研究指出，建筑質量管理與企業各方面管理息息相關，它需要建立起企業自身的質量管理體系，以此去服務企業的發展[3]。在國內，有關質量管理的研究起步較晚，相關企業也曾嘗試沿用國外比較成熟的理論，但是應用效果甚微。因此，國內相關學者也一直在探尋適合中國發展的質量管理理論。例如：國內學者黃素芬提出要使管理制度規范化，重視質量管理制度的建立，實現質量目標的管控[4]。而阮立陽提出將風控管理納入質量管理范疇，加強施工階段的質量控制，實現施工階段的全過程監督和管理等[5]。

綜合國內外研究成果分析，建筑項目質量管理屬于一項復雜的工程。不同的項目要充分運用符合項目的實際管理手段，才能確保建筑項目質量管理的實現。在我國，目前各項目采用的項目管理方法還是由美國休哈特博士在20世紀30年代所總結出的PDCA循環原理。

2　基于BIM實施的質量管理技術路線

傳統的PDCA質量管理方法提供了非常清晰的思路和流程，但質量管理信息在實際操作中做到協調共享的難度大，在傳遞信息過程中也會存在信息缺失，管理起來困難。隨著信息技術和互聯網技術的快速發展，BIM技術使建筑行業實現了建筑信息化。根據BIM可視化、協調性和模擬性等特點，國內對于BIM技術的研究大多還是停留在成本和進度模擬等應用上，將BIM技術與質量管理相結合的研究較少。本文將采取適當方法把BIM技術與質量管理相互關聯起來，實現BIM技術在質量管理中的應用，以提高建筑工程項目在質量管理的水平[6]。

隨著國家對建筑行業的大量投入，工程項目也越來越復雜，這也給施工企業在項目的管理上提出更高的要求，精細化管理貫穿于質量管理全過程。傳統的質量管理模式主要基于項目的各種紙質資料，信息冗雜，管理人員需從大量的信息中分析選擇，在信息傳遞與交流過程中容易造成信息缺失，給項目管理帶來巨大的困難[7]。近幾年，BIM技術的發展已相當成熟，成功地運用到建筑項目的各個階段，實現了BIM的應用價值。根據已有的項目經驗，結合本項目的特點，建立起BIM技術在該項目的質量管理應用流程(圖1)。在保證項目順利實施和滿足項目對質量管理使用要求的條件下，提出了基于BIM技術項目參數(圖2)和基于BIM技術外接數據庫(圖3)的2種質量管理方法。將BIM技術應用在項目的質量管理當中，實現管理效率的最大化，提高管理的水平，同時可以給予同行借鑒。

圖1　基于BIM的質量管理流程

圖2　基于BIM技術項目參數質量管理路線

圖3　基于BIM技術外接數據庫質量管理路線

3　BIM技術在質量管理中的應用

3.1工程項目介紹

本文以廣西百色干部學院工程項目(以下簡稱“百干項目”)為例，介紹BIM技術在項目管理中的集成應用。百干項目是由廣西壯族自治區人民政府和百色市人民政府共同建設，位于百色市區東南方向約20km的百東新區。一期占地面積約為300畝，總建筑面積約為7.6萬m2，主要建筑內容包括教學區、宿舍區、餐飲區、圖書館、體育活動中心以及配套的基礎設施。其中6#樓是該項目的圖書館，占地面積約為2 000m2，建筑總高度為17.9m，結構形式為4層主體框架結構，由文藝閱覽室、開架書庫、電子閱覽室、辦公室和學術報告廳等多功能辦公區組成。

3.2基于BIM技術項目參數的質量管理

工程項目質量好壞決定建筑的壽命，所以對施工階段的嚴格把關是實現建筑全過程質量控制的關鍵。建筑項目圖紙繁冗，不同專業的設計相互獨立，加上識圖人員的理解水平有限，現場技術人員難以針對關鍵節點進行技術交底，這些都是造成施工質量不佳的原因。同時，傳統的質量控制主要依靠質檢員在構件完成后的抽檢，抽檢的結果不理想將會導致大量構件返工。若能提前做好質量控制，嚴格把控，可以降低返工頻率和節約成本時間，保證建筑的質量和工期[8]。另外，在質量管控時，若質檢人員對檢測的梁、板、柱、砌體等構件的檢測時間和檢測要求不了解，將致使檢測的結果不符合相關要求。反應不及時，就使建筑在早期存在質量問題，影響建筑整體的使用壽命。

在質量管理中引入BIM技術，可以提高質量管理的效率。要做好建筑項目的質量管理，首要解決的問題是準確定位構件所處的位置。然而，在實際應用過程中，由于工程項目體量龐大，質檢人員是難以確定構件的準確位置信息。借助BIM技術，可有效解決這一問題。首先，在建筑信息模型構建中，系統自動對構件進行編碼，形成其固有的ID識別碼，方便工作人員在應用模型的過程中準確定位和查找。查找到所需要檢查的構件后，然后依據《混凝土結構工程施工質量驗收規范》中關于混凝土結構的質量要求作出質量是否合格的判斷并記錄下來。現澆混凝土結構的外觀要求見表1[9]，尺寸偏差見表2[9]。采集到相關數據后，把質量控制要點通過技術交底確定好，然后根據《混凝土結構工程施工質量驗收規范》，提取相關構件的相關數據和質量驗收要求，通過BIM軟件共享參數平臺，形成一個三維模型信息數據庫。當質檢人員進行質量管理時，就可以根據質量控制的要求，檢查時調用，嚴把質量關。此外，質檢人員也可以通過共享參數平臺，把實時檢查結果輸入模型，反饋給項目負責人，讓其作出相關的反應，使項目順利進行。

表1　現澆結構外觀質量缺陷

名稱現象嚴重缺陷一般缺陷露筋構件內鋼筋未被混凝土包裹而外露眾向受力鋼筋有露筋其他鋼筋有少量露筋蜂窩混凝土表面缺少水泥砂漿而形成石子外露構件主要受力部位有蜂窩其他部位有少量蜂窩孔洞混凝土中孔穴深度和長度均超過保護層厚度構件主要受力部位有孔洞其他部位有少量孔洞夾渣混凝土中夾有雜物且深度超過保護層厚度構件主要受力部位有夾渣其他部位有少量夾渣疏松混凝土中局部不密實構件主要受力部位有疏松其他部位有少量疏松裂縫縫隙從混凝土表面延伸至混凝土內部構件主要受力部位有影響結構性能或使用功能的裂縫其他部位有少量不影響結構性能或使用功能的裂縫連接部位缺陷構件連接處混凝土缺陷及連接鋼筋、連接件松動連接部位有影響結構傳力性能的缺陷連接部位有基本不影響結構傳力性能的缺陷外形缺陷缺棱掉角、棱角不直、翹曲不平、飛邊凸肋等清水混凝土構件有影響使用功能或裝飾效果的外形缺陷其他混凝土構件有不影響使用功能的外形缺陷外表缺陷構件表面麻面、掉皮、起砂、沾污等具有重要裝飾效果的清水混凝土構件有外表缺陷其他混凝土構件有不影響使用功能的外表缺陷

表2　現澆結構尺寸允許偏差和檢驗方法

項目允許偏差(mm)檢驗方法軸線位置基礎15鋼尺檢查獨立基礎10墻、柱、梁8剪力墻5垂直度層高≤5m8經緯儀、吊線或鋼尺檢查>5m10全高(H)H/1000且≤30經緯儀、鋼尺檢查標高層高±10水準儀或拉線、鋼尺檢查全高±30截面尺寸+8,-5鋼尺檢查表面平整度82m靠尺和塞尺檢查

具體操作是通過Revit軟件的“管理”選項卡打開“項目參數”，操作界面將會顯示參數的屬性創建(圖4)。根據需要，可以定義參數類型等，例如可以輸入質檢人員、質檢要求、質檢評定和質檢日期等(圖5)。質檢人員通過檢查構件，把檢查結果信息輸入構件的指定參數，其結果可以保存在相應的檢查構件中，方便相關人員查閱與共享(圖6)。

(a)參數設置界面　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(b)參數輸入圖4　參數屬性設置

(a)項目參數界面　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(b)具體項目參數圖5　項目參數

(a)待檢構件　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(b)質檢信息圖6　待檢查構件及質檢信息

3.3基于BIM技術外接數據庫的質量管理

在工程項目質量管理中，不同的參建主體所要得到的質量信息有所不同。例如，施工方主要關注的是構件的用料和制作方式方法是否符合規定； 監理方主要關注的是構件的質量是否滿足相關質量驗收規范的要求； 而對于業主來說，關注的焦點只是項目整體質量的綜合情況[11]。綜上所述，在質量管理過程中，信息表達是否正確與傳遞是否迅速對提高整個項目的質量管理非常重要。傳統的質量管理方法主要通過現場采集照片、事后文檔分析和表格整理等形式在相關人員手中傳遞和交流，這不僅造成溝通不及時，且由于資料繁雜，更易使信息缺漏。因此，對于質量資料的管理亟需解決。基于BIM技術外接數據庫的質量管理方法，可將質量信息保存在建筑模型屬性當中，供相關人員查閱，有效提高質量管理效率，保證信息閱讀的快速性和準確性。

基于BIM技術外接數據庫進行的質量管理，其主要依托Navisworks軟件的“Data Tools”工具來實現與外部數據的關聯，關聯成功后，相關信息就可以在構件的特性欄顯示關聯的信息內容，完成信息的存儲，以便傳遞和交流[12]。例如：質量管理人員在現場收集完質量信息，就可以利用Excel表格對質量信息進行整理和分析(圖7)，通過“Data Tools”的工具界面(圖8)和編輯鏈接界面(圖9)新建項目，一切相關工作完成后，信息就會存儲在建筑信息模型中，相關信息就會顯示在Navisworks的“常用”選項卡的特性工具中，點擊“特性”工具，就可以查閱相關質量信息，及時把帶有質量信息的模型傳遞給相關負責人查閱，作出及時反饋(圖10)。

4　結束語

BIM作為一種新的技術和理念，雖然在中國起步較晚，但目前國內很多大型企業已在極力推廣和使用BIM技術，在項目管理的其他方面取得了較大成效，在行業內樹立了標桿。目前，國內將BIM技術應用在建筑質量管理方面的案例較少，大多項目仍采用傳統的質量管理方法。本文主要通過廣西某干部學院項目BIM技術的應用，探討BIM技術在質量管理中對項目的價值。提出了基于BIM技術項目參數的質量管理和基于BIM技術外接數據庫的質量管理兩種方法在質量管理中運用BIM技術，不僅增強了項目之間質量管理信息溝通交流的效率，也提高了建筑信息管理的能力。隨著BIM技術在中國的推廣，未來BIM技術有望在建筑領域發揮出更大的應用價值。

圖7　質量信息表

圖8　Data Tools窗口

圖9　鏈接窗口

圖10　質量信息特性

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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

國家自然科學基金項目(編號：51568008)；廣西高校中青年教師基礎能力提升項目(編號：KY2016YB248)

羅日生(1992-)，男，在讀碩士，主要研究方向：建筑信息技術。

TU17

A

1674-7461(2016)04-0094-06