基于BIM的裝配式建筑施工精細化管理研究

董揚揚（中鐵城建集團第一工程有限公司，山西 太原 030000）

相比傳統的現澆式混凝土建筑結構，裝配式建筑具有人工作業量少、現場機械化與自動化程度高、工程速度快等優勢[1]。為滿足建筑行業在發展中提出的“四節一環保”發展要求，我國在2015年發布了《建筑勘察設計施工咨詢建設與發展綱要》文件，文件中明確提出了建筑結構的預制化發展需求，建筑整體施工的安裝化，但我國在裝配式建筑方面的研究尚處于初步階段，為深化此項工作，本文將展開研究。

1 工程概況

本次研究的工程項目為某地區大型社區安置房建筑，此項目的二期工程項目位于市中心，該項目由政府出資建設，建成后不僅可以實現對城市環境提升起到推動作用，還可以解決地區部分民生問題[2]。對該項目的相關概況信息進行主動獲取，見表1。

表1 某地區大型社區安置房建筑工程項目概況

該項目除上述提出的9棟住宅建筑，還包括一棟獨立的地下車庫、三棟共建住房與三棟中型配電站[3]。建筑中的地下結構按照剪力墻結構設計，其中一層以上的建筑為預制剪力墻，建筑基礎結構為樁筏結構。

本文此次研究以4#建筑為例，此建筑為典型的預制構件裝配式建筑，建筑的預制構件大多分布在外墻南側，整體結構為預制構件拼接形成，預制構件共有8種，分別為預制外墻、預制陽臺、預制女兒墻、預制樓梯、預制隔板、預制構造柱、預制剪力墻隔板、預制空調隔板，建筑整體的預制率＞20%。

根據建筑工程設計圖紙，進行此建筑預制構件的整理，具體內容見表2。

表2 4#建筑預制構件

以此工程項目為例，開展如下文所示的研究。

2 基于BIM的裝配式建筑施工精細化管理

2.1 基于BIM的施工質量精細化管理

針對裝配式建筑施工質量，在引入BIM技術的基礎上，對其進行精細化管理。將實現全面控制作為管理目標，對各個質量控制點進行重點管理[4]。基于BIM技術，在施工過程中，對現場質量問題進行采集，并通過移動終端設備記錄，將獲取到的圖像信息、視頻信息等進行詳細的解釋說明，并將其傳輸到數據中心。在Revit軟件中，將各個構件信息以模型形式展現，并相互關聯，構建完整的裝配式建筑BIM模型。在Revit軟件中，實施質量管理的關鍵流程包括：將施工現場發現的問題采集并上傳，利用iPad生成針對此建筑的質量標簽，標簽當中包含了施工現場質量問題的具體信息以及相關構件對象[5]。在完成對現場信息的采集后，對其進行匯總，并以圖像、視頻的方式顯示，將信息按照標準化格式錄入結構模型。

在管理過程中可引入針對BIM模型的模糊矩陣，利用矩陣確定影響施工質量的各個因素，其矩陣表達見式（1）。

式中P-模糊矩陣；

pij-模糊矩陣中的施工質量影響因素。

結合上述內容，構建針對建筑施工的質量管理模型，模型表達見式（2）。

式中E*-施工質量管理模型；

E i-模糊矩陣中的某一影響要素對應參數。

根據式（3）對構建的裝配式建筑BIM模型進行施工過程中的質量量化管理，通過數據的形式進一步體現管理的精細化。

2.2 基于BIM的施工進度精細化管理

在管理前，首先完成對進度計劃的編制，基于BIM技術，可采取多種軟件實現計劃編制，針對上述工程項目，主要采取Navisworks Management軟件和Microsoft Project軟件進行進度模擬[6]。針對具體裝配式建筑項目，在工程量統計的基礎上，按照合同要求工期和施工的要求完成對進度計劃編制[7]。將BIM模型導入上述軟件，并對模型進行歸檔整理，可將部分零散構件合并，進行統一管理。生成的構件集合作為最小工作單位，名稱應當與施工進度計劃中的任務名稱存在一一對應關系。將在Navisworks Management軟件編制好的施工進度計劃導入Microsoft Project軟件，并與BIM模型建立關聯。在軟件中預留一個接口，直接將文件導入模塊，通過相應規則進行關聯，并構建新的任務，在軟件中實現對施工進度的管理。

2.3 基于BIM的施工成本精細化管理

針對裝配式建筑施工成本，在引入BIM技術的基礎上，對其進行精細化管理。在管理過程中，將合同價作為管理依據，基于BIM技術，在Revit軟件中才從BIM模型上直接提取工程項目的成本單元工程量。精細化管理的對象為綜合單價，其中，包含成本單元工程當中所有的人工費用、材料費用、機械使用費用、管理費用以及利潤，共五個分項。綜合單價可通過式（3）計算得出。

式中Mz-綜合單價；

Mg-工料機單價；

Ml-管理費單價；

Mr-利潤單價。

其中Mg、Ml和Mr均利用式（4）計算得出。

式中mr-人工費用；

mc-材料費用；

mj-利潤單價；

η-管理費費率；

χ-利潤率。

根據式（4）完成對綜合單價的計算，并將其作為重要的管理信息，導入BIM信息模型[8]。在Revit軟件中的具體管理操作步驟為：①在Revit軟件中的管理選項卡設置面板中，編輯共享參數界面，并在彈出對話框中設置相應參數數值；②在Revit軟件中創建一個共享文件，格式為.txt，在完成命名后，將其存儲在項目文件夾中；③創建成本、材料等參數分組，并在分組中設置需要參數，如施工目標成本、施工實際成本等；④在項目參數設置當中，添加共享參數，并將參數填入對應類別；⑤選擇需要添加的構件信息，在屬性欄中為其參數賦值，或在后續生成統計表時添加。

在完成上述操作后，針對實際成本進行核算。在這一過程中，充分利用施工小組優勢，通過現場原始記錄對成本進行歸集和分類，并以此得到各個控制構件的實際成本。在核算過程中，引入施工核算、業務核算和會計核算，并構成三方核算，通過三方互補和互驗，避免在核算中產生錯誤或漏洞。

以上文提出的建筑工程項目為例，使用BIM技術，建立此建筑的建筑空間結構模型，如圖1所示。

圖1 基于BIM技術的建筑結構空間模型

在對此項目進行施工管理時，將建筑結構相關信息導入文本文件，使用Revit創建建筑結構，對建筑中管線信息進行結構管線檢查，檢查結構報告見圖2。

圖2 建筑結構管線沖突報告

按照圖2所示的方法，對建筑中不同專業結構的碰撞管線進行調整與檢查，檢查過程中，使用二次插件，設計管線主動避讓，通過此種方式，避免管線在設計中出現沖突問題。以4#建筑中的三層結構為例，在模型中進行管線綜合調整，實現對管線結構的優化，優化前后示意圖如圖3所示。

圖3 4#建筑中的三層結構管線優化設計過程

由圖3可知，優化前4#建筑中的三層結構管線存在碰撞，優化后4#建筑中的三層結構管線不存在碰撞。說明按照本文設計的方法進行裝配式建筑結構施工精細化管理，可以有效解決建筑管線碰撞問題。

按照上述方式，進行4#建筑中其他結構層管線結構的優化。優化后，統計施工中建筑管線發生碰撞的次數見表3。

表3 4#建筑中管線碰撞次數統計

通過上述內容可知，4#建筑為18層建筑，此建筑在施工中，只有第14層發生了管線碰撞問題，在其他結構位置未發生碰撞問題。只需要按照上文所述方式，進行此建筑第14層管線碰撞的測試與調整即可實現對建筑整體施工的優化。因此，在完成上述測試后，得出本文實驗的最終結論：設計的施工管理方法可以有效解決建筑結構在施工中的管線碰撞問題，此方法在實際應用中，符合精細化管理需求，可以實現基于此方法進行建筑施工的管理。

3 結語

本文開展了基于BIM技術的建筑精細化管理研究，在未來的階段化研究中，將BIM技術與建筑行業的發展進行融合將成為必然性趨勢，但現階段我國有關單位與相關行業相關此方面的研究仍存在不足。通過上述實驗結果可知，本文研究的BIM技術實際應用效果仍存在欠缺，后續將進一步深化此次研究，不斷優化管理方法，為我國建筑行業的持續化與穩定化發展提供全面的技術指導與幫助。