基于BIM技術的裝配式建筑施工進度控制方法

陳 墨

(安徽工業經濟職業技術學院，安徽 合肥 230051)

建筑業是國家經濟中的關鍵產業之一，傳統的建筑方式存在污染環境、消耗資源嚴重、工作人員強度大、工程質量差以及安全保障不到位等問題。在現今經濟飛速發展的背景下，建筑業轉型升級也是必然趨勢。裝配式建筑指的是將傳統建筑方式中的大量現場作業工作轉移到工廠進行，在工廠加工制作建筑用構件與配件，例如墻板、陽臺、樓梯、樓板等，將其運輸至建筑施工現場，通過可靠的連接方式在現場裝配安裝的建筑方式。裝配式建筑具有很多優勢，例如降低環境污染、加快建筑周期、提升工人素質，推動高新科技技術在建筑業的應用，加強建筑信息化管理的程度。自改革開放以來，國家對建筑業的重視程度逐漸增加，并出臺一系列相關政策，其中明確指出“我國爭取在十年之內，將裝配式建筑在建筑業中的占比提高到30%”，由此可見，裝配式建筑是我國建筑業未來發展的必然趨勢[1]。

裝配式建筑雖然具有很多優勢，但是在我國發展時間較晚，相較于發達國家，還存在著較大的差距。現今，我國裝配式建筑施工過程中依然存在著眾多阻礙因素。工期延誤就是其中一項嚴重的阻礙因素，一直困擾著裝配式建筑企業[2]。在理論上分析，裝配式建筑相較于傳統建筑可以節約工期約30%，但是裝配式建筑需要涉及眾多參與方，例如業主方、運輸方、構件生產方以及施工方等，施工過程也被分解為預制構件生產、運輸、施工等多個階段，施工工序也愈加復雜。裝配式建筑施工進度延誤已經成為了影響裝配式建筑發展的第一大阻礙因素。因此，如何控制裝配式建筑施工進度成為現今研究的重點問題[3]。

現有的裝配式建筑施工進度控制方法存在著進度控制顆粒度低的問題，為了解決這一問題，提出基于BIM技術的裝配式建筑施工進度控制方法研究。BIM技術是建筑業信息化的代表，BIM技術的出現為裝配式建筑提供了一個新的技術支撐，該技術以其高度的信息集成水平，使裝配式建筑施工更加協調、信息化程度更高。BIM技術的應用，提升了裝配式建筑施工進度控制能力，加快我國建筑業的工業化發展，推動我國建筑業的可持續發展[4]。BIM技術作為一種3D數據庫技術，在建筑領域應用較多。利用BIM技術可以有效管理建筑項目中設計方、建筑方、施工方等所有參與方的管理信息，并且科學管控建筑項目全生命周期內的運行信息。

將BIM技術應用于裝配式建筑中，可以提高裝配式建筑設計的準確的性和效率，增加建筑構件生產的標準性。通過詳細的施工階段劃分和施工進度影響因素設置，解決裝配式建筑施工進度控制的顆粒度問題。以增加劃分精細度的方式提高進度控制顆粒度。

1 裝配式建筑施工進度控制方法研究

1.1 施工進度影響因素指標體系建立

裝配式建筑施工工序較為復雜，可以劃分為三個階段，具體劃分情況如圖1所示。

圖1 裝配式建筑施工階段劃分圖

此次從人員因素、工程相關因素、機械因素、業主方因素、資源因素、承包商因素以及外部環境因素這七個維度建立了裝配式建筑施工進度影響因素指標體系，共具有二十四個二級指標，具體施工進度影響因素選取情況如表1所示。

表1 裝配式建筑施工進度影響因素表

如表1所示，選取的施工進度影響因素共同構成指標體系，為施工進度控制的實現做準備工作[5]。

1.2 施工進度影響因素權重計算

以上述建立的施工進度影響因素指標體系為依據，基于ANP算法計算每個影響因素的權重值，為BIM建模提供精確的信息支撐[6]。

ANP算法通過生成綜合影響關系矩陣，計算影響因素的權重值，綜合影響關系矩陣公式表示為

(1)

其中，T表示綜合影響關系矩陣；D表示標準化直接影響矩陣；aij表示因素對因素的影響程度。

七個維度下二十四個施工進度影響因素權重值如表2所示，其中，承包商因素權重值占36.358%，在七個維度中排名第一，構件安裝時間長，出現吊裝錯誤影響因素權重值為27.701%，在二十四個影響因素中排名第一。

表2 施工進度影響因素權重值表

如表2所示，完成了施工進度影響因素權重的計算，為施工進度控制的實現提供數據支撐。

1.3 BIM建模

以上述得到的施工進度影響因素權重值為基礎，引入BIM技術，構建BIM模型[7]。模型具體構建過程如下所示。

BIM模型構建過程中，采用Autodesk系統BIM軟件Revit和Navisworks，通過項目控制軟件MSProject編制進度計劃。其中，應用Revit創建三維模型，應用Navisworks關聯模型各類信息，應用MSProject編制施工進度計劃，以此為基礎，模擬裝配式建筑施工過程，動態展示施工過程[8]。

BIM模型構建步驟如下。

步驟一：三維模型構建。

應用Revit軟件，三維模型構建流程為：新建項目-設置定位信息-制作構件，例如柱、外墻、板等-制作門窗-繪制樓梯-設計視圖-完成。

步驟二：編制施工進度計劃。

裝配式建筑主要是依據構件類型將施工過程進行結構分解，得到多個WBS工作包，以此為基礎，編制施工進度計劃。

步驟三：關聯施工進度信息。

在Navisworks軟件中加載三維模型，導入Revit軟件中的文件，保證構件集與工作包劃分一致，實現PC構件與施工進度計劃的自動關聯。

步驟四：裝配式建筑施工過程模擬。

開啟Navisworks軟件的模擬功能，對裝配式建筑整個施工過程進行動態模擬。

通過上述步驟完成了BIM模型的構建，為下述施工進度控制提供模型支持[9]。

1.4 施工進度控制

以上述構建的BIM模型為基礎，搭建裝配式建筑施工進度控制框架，分析施工進度控制要點，實現裝配式建筑施工進度的控制，基于BIM技術的裝配式建筑施工進度控制框架如圖2所示。

圖2 基于BIM技術的裝配式建筑施工進度控制框架圖

以圖2為基礎，分析施工進度控制要點，主要為：增強參與方的信息溝通，自動采集施工進度數據，可視化控制過程，減少構件二次倒運以及監控施工構件安裝時間[10]。

通過上述過程完成了基于BIM技術的裝配式建筑施工進度的控制，推動了裝配式建筑的可持續發展[11]。

2 進度控制顆粒度測試

上述過程實現了基于BIM技術的裝配式建筑施工進度控制方法的設計，為了驗證提出方法的性能，設計仿真對比實驗，具體實驗過程如下所示。

2.1 測試對象選取

選取某項目集居住、物業管理與社區活動等配套服務用房為一體的商品用房，該項目采用的是裝配式建筑剪力墻結構體系，建筑總面積為530平方米左右。項目效果圖如圖3所示。

圖3 項目效果圖

2.2 BIM模型創建

由于時間限制，此文選取項目的某號樓的標準層進行施工進度控制測試。應用Revit軟件繪制某號樓以及標準層的三維詳圖，方便后期施工進度控制過程中，相關工作人員可以實時查看構件的結構與基本屬性，同時為構件編碼，以此為基礎，獲取構件的進度狀態、位置等信息。

某號樓BIM模型示意圖如圖4所示。

圖4 某號樓BIM模型示意圖

標準層構件拆分示意圖如圖5所示。

圖5 標準層構件拆分示意圖

2.3 實驗結果分析

依據上述選取的測試對象，構建的BIM模型進行測試，得到進度控制顆粒度參數對比情況如表3所示。

表3 進度控制顆粒度參數對比情況表

常規情況下，進度控制顆粒度參數越大，表明方法的進度控制顆粒度越高，也就是說，該方法的進度控制更加精細。如表3數據顯示，提出方法的進度控制顆粒度參數遠遠的高于現有方法，其最大值可以達到11.46。

測試結果顯示：與現有的裝配式建筑施工進度控制方法相比較，提出的裝配式建筑施工進度控制方法極大的提升了進度控制顆粒度，充分說明提出的裝配式建筑施工進度控制方法具備更好的控制效果。

結語

提出的裝配式建筑施工進度控制方法極大的提升了進度控制顆粒度，推動了裝配式建筑的可持續發展。但是，隨著裝配式建筑的不斷發展，對進度控制顆粒度的要求也在不斷提升，為此需要對提出方法進行進一步優化研究。