基于BIM的智能建筑工程施工質(zhì)量管理研究

彭祥瑞

摘要：論文首先對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了整理和分析，總結(jié)歸納了智能建筑工程的特點及其質(zhì)量管理要求，在大量文獻分析基礎(chǔ)上，探討了BIM技術(shù)在智能建筑工程施工質(zhì)量策劃中的作用及其應(yīng)用重點，分析了質(zhì)量控制的工作流程和各控制環(huán)節(jié)的要求;最后，運用案例進行實證分析，利用BIM技術(shù)進行了圖紙審查、碰撞檢測、模型交底和復(fù)雜方案可視化，利用手機整理現(xiàn)場質(zhì)量數(shù)據(jù)，以此分析了該項目上運用BIM技術(shù)的障礙和項目實施后的效果。

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.

關(guān)鍵詞：智能建筑;質(zhì)量管理;施工過程;BIM 技術(shù)

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

中圖分類號：TU74 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）20-0019-05

1 ?緒論

1.1 選題背景和意義

1.1.1 選題背景

建筑智能技術(shù)于20世紀90年代初被引進中國，其智能化、集成化、專業(yè)化、信息化等優(yōu)點被國內(nèi)學(xué)者專家看好，也被專業(yè)人士大力推廣應(yīng)用到全國的建筑領(lǐng)域。當(dāng)下建筑智能技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)從賓館、商務(wù)樓擴展到銀行、圖書館、展覽館、供水中心和城鎮(zhèn)住宅等各種建筑領(lǐng)域。而且，建筑領(lǐng)域正在形成一批具有相當(dāng)規(guī)模的、現(xiàn)代化的智能建筑設(shè)計、施工團隊、系統(tǒng)集成商以及產(chǎn)品供應(yīng)商的建設(shè)力量。

本文以智能建筑工程作為研究對象，在分析當(dāng)前工程的施工質(zhì)量管理現(xiàn)狀和問題的基礎(chǔ)上，結(jié)合BIM技術(shù)和管理手段來指導(dǎo)智能化建筑工程的施工過程質(zhì)量管理，以期能夠推進智能建筑工程的發(fā)展和BIM技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

1.1.2 選題意義

智能建筑的施工質(zhì)量決定著項目的施工安全、施工進度和設(shè)計功能實現(xiàn)效果。施工質(zhì)量是智能建筑的根本，質(zhì)量管理研究是智能建筑工程項目管理研究中的一個關(guān)鍵部分。本研究正是看重智能建筑工程的質(zhì)量管理，并利用BIM技術(shù)對其進行可視化操作。這不僅豐富了建筑業(yè)的理論研究，而且對智能建筑工程實際的現(xiàn)場施工具有技術(shù)指導(dǎo)作用，并能夠帶動建筑業(yè)的進步。

1.2 主要研究內(nèi)容、方法

1.2.1 主要研究內(nèi)容

本文詳細論述智能建筑工程施工質(zhì)量管理的相關(guān)理論知識。結(jié)合智能建筑工程運用BIM技術(shù)的典型案例，例證智能建筑工程施工質(zhì)量管理的整個操作過程，不僅指出質(zhì)量管控中的重點和難點問題，還基于這些問題進一步提出有針對性的解決方法和質(zhì)量管理中的實施要點及優(yōu)化途徑。具體包括以下幾個方面的內(nèi)容：

整理和分析當(dāng)前國內(nèi)外有關(guān)項目質(zhì)量管理、智能建筑工程施工管理和BIM技術(shù)應(yīng)用等三個方面的研究現(xiàn)狀、探討B(tài)IM技術(shù)在智能建筑工程施工質(zhì)量策劃中的作用，指出BIM在智能建筑工程質(zhì)量策劃的應(yīng)用重點、闡述智能建筑工程施工中如何通過BIM技術(shù)對工程質(zhì)量進行控制、筆者運用案例進行實證分析，分別介紹項目的簡介、特點和組織結(jié)構(gòu)設(shè)置，介紹項目質(zhì)量管理策劃和控制的應(yīng)用亮點。

1.2.2 研究方法

本文主要通過理論、文獻、實證與對比相結(jié)合的分析方法對基于BIM的智能建筑工程質(zhì)量管理進行研究。

2 ?基于BIM的智能建筑工程質(zhì)量策劃

2.1 設(shè)計圖紙核驗

一般建筑工程的做法是各參與方根據(jù)各自的專業(yè)特點，通過施工圖紙會審就施工圖紙設(shè)計遺漏的問題討論，這種做法還存在很多問題：首先，由于智能建筑工程各參與方的專業(yè)繁多和分包太多及工程量大而易忽略一些細節(jié)問題導(dǎo)致不能全面深入地解決圖紙中的問題;其次，由于缺乏可視化三維模型而不能全面具體地考慮空間關(guān)系致使各參與方僅僅依據(jù)圖紙會審而無法進行有效的信息交流;最后，僅僅依靠看圖者憑借其基礎(chǔ)的專業(yè)知識和工作經(jīng)驗去審核復(fù)雜繁多的設(shè)計圖紙并找出圖紙中存在的問題同時經(jīng)過其口頭的或書面文字的形式把問題描述出來，并讓其他人理解，這無法真正的保證設(shè)計圖紙的質(zhì)量，也無法完全精確地找出設(shè)計圖紙中存在的所有問題[2]。

但是，在 BIM技術(shù)的支持下，圖紙審核從抽象走向了具體可視，每個參與方可以通過 BIM的立體模型進行協(xié)同溝通和信息共享，從虛擬施工的空間中瀏覽項目設(shè)計，精準快捷地找出癥結(jié)所在，并通過立體模型和智能軟件有效地找出現(xiàn)實中視覺上容易存在的盲點，完善設(shè)計圖紙從而保證圖紙質(zhì)量[3]。

基于BIM的智能建筑工程施工質(zhì)量管理的圖紙核驗整體流程如圖1。

圖1中，BIM模型成為各專業(yè)、各系統(tǒng)溝通交流的平臺，在圖紙會審中，各參與方與施工方提出問題報告，根據(jù)BIM模型的可視化管理精準鎖定問題所在點，使建筑結(jié)構(gòu)、機電、裝飾、智能化系統(tǒng)等各專業(yè)深化設(shè)計，并隨工程進展繪制綜合圖紙，通過各專業(yè)三維圖疊加，及時發(fā)現(xiàn)綜合圖紙中各專業(yè)之間的碰撞、錯、漏、缺等問題，并根據(jù)檢測報告，及時進行解決，以實現(xiàn)設(shè)計圖紙零沖突、零碰撞，確保工程質(zhì)量。

2.2 施工技術(shù)交底

根據(jù)BIM立體模型和設(shè)計圖紙中的質(zhì)量問題及控制點，對關(guān)鍵、復(fù)雜節(jié)點，如各系統(tǒng)交叉接口、管線預(yù)留預(yù)埋，更加方便進行跨專業(yè)設(shè)備安裝及其他重、難點項目的技術(shù)交底[4]。傳統(tǒng)的施工交底依賴于個人的想象，存在個體差異，而BIM模型具有可視化管理和虛擬施工過程的功能，通過這種方式進行技術(shù)交底，能夠使施工人員能夠更加直觀的看到復(fù)雜節(jié)點，有效提高了質(zhì)量和效率。

圖2、圖3是基于BIM模型的建設(shè)節(jié)點的技術(shù)交底圖。

由圖2、圖3可知，BIM模型的可視化技術(shù)使得智能建筑模型立體可觀，施工人員對綜合管線排布、設(shè)備、機柜安裝工作等一目了然，便于進行徹底的技術(shù)交底以及提高交底效率。

2.3 施工方案優(yōu)化

施工方案，是指項目施工的實施方法[5]。將虛擬施工用于施工方案優(yōu)化的工作中建立三維立體模型對方案進行審核和更改，這樣就可以通過虛擬施工提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題，借助這個虛擬平臺和三維模型及時進行有效的審核從而完善設(shè)計方案[6]。

虛擬施工是指虛擬現(xiàn)實和仿真技術(shù)組合而成的模擬施工現(xiàn)象。虛擬施工的特點表現(xiàn)在以下幾點：先試后建以虛擬施工為基礎(chǔ)，在建立三維模型之后模擬施工作業(yè)、設(shè)備運作、材料使用，以發(fā)現(xiàn)不合理的施工問題[7]。通過發(fā)現(xiàn)施工問題并優(yōu)化施工方案，以獲得最優(yōu)方案來指引真正的施工，實現(xiàn)多個系統(tǒng)的有效集成。其次，通過動態(tài)化的施工管理能夠保證對施工進度的實時管控，并能及時了解和整改施工質(zhì)量。可視化模擬分析涉及到工程的作業(yè)安全和操作空間等方面。最后，對施工管理進行優(yōu)化，虛擬施工將施工的實施過程進行可視化展示，使得各參與人員明白自己所處的職位需要完成的任務(wù)[8]。

隨著BIM技術(shù)的發(fā)展，將BIM技術(shù)與虛擬施工技術(shù)相結(jié)合逐漸成熟，利用BIM建模技術(shù)，在虛擬的施工環(huán)境中建模、模擬、分析方案，同時設(shè)計與施工過程的數(shù)字化、可視化管理[9]。利用虛擬施工，優(yōu)化施工方案，提前預(yù)知會出現(xiàn)的問題，通過模擬施工技術(shù)找出解決方法，進而確定最佳的方案，用于指導(dǎo)真實施工，大大提高質(zhì)量管理水平。

3 ?智能建筑工程施工過程質(zhì)量管理應(yīng)用案例

3.1 項目概況

3.1.1 項目簡介

本文是北京至雄安新區(qū)城際鐵路信息專業(yè)為例進行BIM技術(shù)對智能建筑工程的應(yīng)用研究。

黃村站車場規(guī)模為2座站臺5條線（2條正線），站房規(guī)模5990.28平方米，另架空層建筑面積8086.27平方米，夾層建筑面積2955.87平方米。

機場站位于北京新機場航站樓下部，共分為兩層，其中地下二層（B2層）為站臺層;地下一層（B1層）為站廳層。新機場站為地下站，位于北京大興新機場負二層，車站位于平坡段上，兩端均設(shè)八字渡線。車站功能區(qū)緊鄰機場換乘通廊;設(shè)置候車、集散、售票、進出站、車站辦公、公安、車站辦公、公安、設(shè)備用房及獨立的出站廳。

新建北京至雄安新區(qū)城際鐵路黃村站南站房、黃村生產(chǎn)生活用房及相關(guān)工程和黃村站南站房、機場站信息（含客服）XX-SG標段工程施工內(nèi)容包含客票系統(tǒng)、旅客服務(wù)信息系統(tǒng)、辦公管理信息系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、公安管理信息系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、電源及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、電源防雷及接地系統(tǒng)、車站W(wǎng)i-Fi管理信息系統(tǒng)等。其中旅客服務(wù)系統(tǒng)包括綜合顯示系統(tǒng)、客運廣播系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、入侵報警系統(tǒng)和旅客攜帶物品安全檢查等。

為保證智能建筑工程的順利進行和完成，必須要組建完備的BIM團隊并進行BIM技術(shù)及三維模型的應(yīng)用。

3.1.2 項目特點

本項目為智能建筑工程，具有以下幾個特點：

①施工質(zhì)量要求較高：被國家定為智能京雄項目，施工質(zhì)量要求較高。

②涉及專業(yè)多：本項目智能化系統(tǒng)分為客票系統(tǒng)、旅服系統(tǒng)，旅服系統(tǒng)包含綜合顯示系統(tǒng)、客運廣播系統(tǒng)等共9個子系統(tǒng)。

③工程復(fù)雜，落地面積較大，多數(shù)施工在地下。

④工程涉及專業(yè)多，涉及公司多。

因此該項目選擇利用BIM技術(shù)的三維建模，碰撞檢查等功能，確保工程實施能夠優(yōu)質(zhì)、高效、快捷、安全的進行。

3.1.3 ?項目組織結(jié)構(gòu)設(shè)置

團隊的組建和責(zé)任的劃分要達到職務(wù)、責(zé)任、權(quán)限和利益相一致的目標。只有明確了每個成員的任務(wù)和責(zé)任，才能保證工程的質(zhì)量，并通過定期和不定期的檢查，發(fā)現(xiàn)哪里有問題，及時解決問題。

表1是項目成員的構(gòu)成。

其組織結(jié)構(gòu)設(shè)置如圖6。

3.2 項目質(zhì)量管理策劃及控制的應(yīng)用亮點

3.2.1 圖紙審查及碰撞檢測

智能建筑工程的施工質(zhì)量管理要求比較高，需要專業(yè)的設(shè)計圖紙和嚴格的施工管理。而要保證工程的質(zhì)量達到施工標準，就必須使用基于BIM技術(shù)的建模軟件的可視化功能在建立三維模型的前期和后期分別進行碰撞檢查和圖紙會審工作，以保證圖紙的質(zhì)量。這樣可以準確、及時地發(fā)現(xiàn)設(shè)計圖紙上的問題，特別是一些人工檢測的盲區(qū)和一些預(yù)留洞口的位置和標記。在工程進行圖紙會審和碰撞檢測時，技術(shù)人員只需要將工程的各個部分的模型導(dǎo)進Luban BIM Works 云碰撞系統(tǒng)，軟件會自動進行試驗并快速生成碰撞檢測報告，在智能建筑工程初期就提前檢測出存在的所有問題從而避免了施工時才發(fā)現(xiàn)問題再進行返工現(xiàn)象的出現(xiàn)。本項目需要對每個區(qū)域依次進行碰撞檢測，平均每區(qū)域的核準碰撞點個數(shù)為 37個，圖7為具體碰撞點的舉例說明。

把碰撞檢測結(jié)果進行整理并列表如表2。

最后生成碰撞檢查報告如圖8。

利用BIM模型優(yōu)化前后管槽布置三維對比：

3.2.2 模型交底及復(fù)雜方案可視化

在碰撞檢測后將復(fù)雜方案進行優(yōu)化并開展技術(shù)交底和虛擬施工，施工模擬的可視化使得工程的重點、難點施工部位得以顯現(xiàn)，方便一線工人重點作業(yè)。按照國家建筑行業(yè)的標準、業(yè)主的自身要求和建筑工程的特點等制定具體可施的科學(xué)合理的施工方案，BIM項目總監(jiān)利用BIM三維模型將設(shè)計方案可視化、可漫游，讓質(zhì)檢專家、施工人員、甚至非建筑專業(yè)出身的企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)進入虛擬環(huán)境進行真實地體驗，并準確把握施工技術(shù)方案及安全質(zhì)量情況，建立一線施工人員和其他參建人員之間的有效溝通，不僅能夠提高人員間的溝通效率，還會避免一線操作技術(shù)員的主觀失誤。如圖10一層候車大廳線槽、水管、電管安裝的可視化漫游體驗。

利用BIM可視化技術(shù)軟件和結(jié)構(gòu)分析軟件對項目工程的復(fù)雜工程節(jié)點進行可視化展示，使得重點施工部位立體呈現(xiàn)。三維模型提前告知技術(shù)人員有關(guān)施工的三維構(gòu)造和立體結(jié)構(gòu)，從而指導(dǎo)技術(shù)人員對一線施工班組進行徹底的技術(shù)交底，還可以協(xié)助技術(shù)人員繪制工程復(fù)雜節(jié)點、區(qū)域的剖面圖和平面圖。這樣，不僅方便技術(shù)人員的技術(shù)交底工作順利進行，還使得一線作業(yè)更加快捷、安全、可靠。

3.3 項目實施效果

智能建筑工程的全生命周期在基于BIM技術(shù)的施工質(zhì)量管理過程中，提高了施工方案設(shè)計的專業(yè)水平，增強了各參與方有效的信息溝通能力，減少了返工現(xiàn)象的出現(xiàn)，加快了施工進度，保證了施工質(zhì)量等實施效果，具體表現(xiàn)分為定性成效和定量成效兩個方面。

第一方面體現(xiàn)為定性的實施效果。首先表現(xiàn)在，基于BIM 的智能建筑工程在項目實施的各個階段，通過對BIM軟件的應(yīng)用可以快捷、及時和精準的獲得有關(guān)質(zhì)量管理的各種基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)，為項目管理者提供管理依據(jù)。而工程各參建方和施工團隊之間的有效協(xié)同、信息共享及統(tǒng)一合作，保證了施工的質(zhì)量和效率。其次體現(xiàn)在，BIM技術(shù)的使用使得智能建筑工程達到了施工全周期的可視化、專業(yè)化、實時動態(tài)化的質(zhì)量管理目標，如虛擬施工、施工方案優(yōu)化、復(fù)雜節(jié)點漫游和可視化的技術(shù)交底、施工質(zhì)量數(shù)據(jù)庫存檔等動態(tài)管理。再次表現(xiàn)為，企業(yè)通過對 BIM 系統(tǒng)的使用從而有了遠程管理工程實施的能力。基于BIM建立起來的施工資料信息數(shù)據(jù)庫，方便企業(yè)總部實時查看各個工地的現(xiàn)場施工管理情況，從而保證了施工的進度和質(zhì)量。最后呈現(xiàn)為，BIM模型的創(chuàng)建促使智能建筑工程施工管理過程中可以進行自動化的碰撞檢測，提供相應(yīng)的碰撞檢查報告，及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，進而解決問題以保證工程的質(zhì)量。

第二方面體現(xiàn)為定量的實施效果。首先體現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)問題并減少返工，如管線布置碰撞問題5處;提前發(fā)現(xiàn)墻面上預(yù)留洞口位置，平均每區(qū)域14個，避免了再次打洞;提前發(fā)現(xiàn)6處樓層凈高不夠的問題，節(jié)約了成本;通過真實建模、模擬環(huán)境，確定設(shè)備安裝位置35處，保證信息采集準確;使用手機安裝了的BIM移動客戶端采集現(xiàn)場圖像，發(fā)現(xiàn)施工質(zhì)量、安全隱患100多處，提高了現(xiàn)場施工的質(zhì)量管理水平。其次，在BIM技術(shù)的支持下，建立起了一個實用性強、功能完善、集成度高、可視化操作的動態(tài)管理系統(tǒng)，促使建筑企業(yè)得到良好的經(jīng)濟效益，并為 BIM 技術(shù)在智能建筑工程施工質(zhì)量管理中的應(yīng)用推廣做出了寶貴的嘗試。

4 ?結(jié)論與展望

4.1 結(jié)論

本論文通過分析智能建筑工程質(zhì)量管理特點、現(xiàn)狀及存在的問題，提出了基于BIM的智能建筑工程的質(zhì)量策劃和控制的論點。

本文取得主要結(jié)論成果有：

①利用BIM在施工質(zhì)量管理中的具體實施方法，推廣BIM在施工質(zhì)量管理中的應(yīng)用，對其他智能建筑施工工程的施工質(zhì)量管理提供重要的借鑒和指導(dǎo)。

②通過對BIM技術(shù)的應(yīng)用，施工環(huán)節(jié)做到可視化、動態(tài)化的質(zhì)量管理，促使施工質(zhì)量管理水平得到提高。

③建筑企業(yè)通過BIM技術(shù)建立了集中一線施工的基礎(chǔ)信息資料的數(shù)據(jù)庫，設(shè)計了專業(yè)的BIM團隊質(zhì)量管理組織結(jié)構(gòu)，細化和規(guī)范各參建部門的職責(zé)及工作流程，完善了BIM技術(shù)各功能應(yīng)用的組織保障。

4.2 展望

目前來說，有關(guān)BIM技術(shù)的研究多是基礎(chǔ)的理論性研究。有關(guān) BIM 軟件的研究資料也多集中在軟件操作層面、設(shè)計規(guī)劃階段、理論探索階段，而關(guān)于項目施工階段的質(zhì)量管理應(yīng)用方面的研究比較缺乏。所以，筆者選擇研究智能建筑工程施工質(zhì)量管理這一題目，有關(guān)的參考資料比較匱乏，且筆者能力有限，在施工質(zhì)量管理研究過程中遇到了很多困難，本研究如有不恰當(dāng)之處，希望各位學(xué)者給予批評指正。

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