基于BIM技術的裝配式建筑施工進度管理研究

邱明坤（解放軍總醫院，北京 100853）

盡管建筑行業在發展中給予了裝配式建筑足夠的投入與重視，但由于現階段我國裝配式建筑在施工中存在信息化水平不達標的問題，導致此類建筑工程在市場內的發展一直受到制約[1]。而BIM 技術在建筑等相關領域內的應用，不僅為行業發展指明了新的方向，更是為施工的協調管理提供了全新的技術手段，對于建筑行業而言，BIM 技術的應用是一場全新的技術革命。

1 裝配式建筑概況

以某城市新區項目為例，進行建筑施工進度管理方法的設計研究。此項目位于新區南側，為某大型建筑開發商承包的花園式小區，小區中包括居民住宅建筑、停車場、商業配套設施等[2]。根據承包合同，小區中包括居民住宅建筑按照裝配式結構建筑開發，整理房建工程基本情況，見表1。

表1 工程基本情況統計

該項目中，所有民居建筑均按照混凝土剪力墻結構設計，以民居住宅中的7#為例，此棟樓的占地面積約為2.9萬m2，建筑中外墻結構、樓梯結構、空調板結構與陽臺板結構均為工廠預制生產的構件[3]。建筑相關信息概述見表2。

表2 7#建筑相關信息概述

2 基于BIM技術的裝配式建筑施工進度管理

2.1 裝配式建筑BIM模型建立與信息實時更新

本文結合目前BIM 技術的發展狀況，將該技術應用于裝配式建筑的進度管理中，首先對BIM 模型建立進行了研究[4]。圖1為基于BIM技術的進度管理框架結構圖。

圖1 基于BIM技術的進度管理框架結構圖

在建模時，引入Autodesk系列BIM軟件Revit，在此基礎上，運用工程管理軟件編制了裝配式建筑的進度計劃。第一步，在應用Revit 軟件建模時，將建筑方案以文件的形式導入到該軟件當中，并新建一個三維模型項目；第二步，將建筑施工方案當中的報告軸網等定位信息在模型對應節點上展示；第三步，對裝配式建筑的外墻結構、樁結構、梁結構等構件創建；第四步，對門窗結構創建；第五步，繪制裝配式建筑中連接各個樓層的樓梯；第六步，根據當前模型中展示的內容，完成對明細表和各個方向視圖的繪制[5]。結合建筑當中不同構件的類型，對整個工程項目的基本結構進行分解，并將分解后的結構分別存儲在對應的WBS 工作包當中。在完成對BIM 模型的創建后，將該模型導入到Navisworks 軟件中。通過上述Revit 軟件創建的BIM 模型通常以.rvt 格式文件存儲，這一格式文件可直接導入到Navisworks 軟件中，若應用其他BIM 建模，則需要將其文件轉變為.ifc的格式，再進行導入[6]。在這一過程中，必須確保構件文件集與WBS 工作包在類型劃分上一致，以此實現裝配式構件與進度計劃的自動關聯。

在施工的過程中，需要在施工現場采集影響施工進度的相關信息，并利用下述公式計算各個影響因素對施工進度影響的權重值，以此實現對其影響程度的量化：

公式（1）中，T代表裝配式建筑施工進度綜合影響關系矩陣；D代表因素標準化直接影響矩陣。公式（1）中，D又可通過下述公式計算得出：

公式（2）中，aij代表某一因素i對另一因素j的影響程度。同時，將采集到的信息進行匯總，并上傳到云端，以此實現對裝配式建筑施工項目數據庫的不斷完善。

2.2 裝配式建筑施工進度計劃分析

在施工階段，為確保進度，需要通過施工模擬的方式對BIM 模型進行反復檢查，并找出存在的進度計劃問題[7]。在進度管理時，利用BIM 模型的可視化功能，觀察虛擬裝配式建筑的構建過程，并對施工過程是否合格、工序邏輯是否合理等進行判斷[8]。在每次的施工仿真中，都要對工程進度進行全面檢查，如果出現了問題或者與目標不一致的情況，就必須進行相應的修改，以保證最后的工程進度是最佳的。這一過程可用圖2表示。

圖2 裝配式建筑施工進度優化過程示意圖

在這一過程中，進度數據與BIM模型之間是動態連接的，因此，通過對進度的控制可以實現進度計劃與BIM模型之間聯動修改[9]。在修改過程中，模型上的構件進度信息也會同步修改，實現對進度計劃的動態優化。

2.3 預制構件生產進度管理

結合上述論述分析得出，影響裝配式建筑施工進度的因素較多，其中預制構件的精度對其影響較大。因此，針對這一問題，將BIM技術應用到對預制構件的生產當中，通過對其生產精度的控制實現對施工進度的管理。結合預制構件生產標準，對施工項目中涉及的各類構件族庫進行構建，包括預制外墻、樓板、梁結構、樓梯等。將各個構件的三維模型上傳到BIM 管理平臺當中，并在對這些構件進行加工時，依據平臺當中的實時三維模型，結合施工項目需要，完成對模具的設計并指導生產人員下料和加工[10]。圖3 為預制構件在Revit軟件中的創建流程示意圖。

圖3 預制構件在Revit軟件中的創建流程示意圖

在實際應用中，根據建筑施工項目中各個構件的結構組成、結構厚度等，在構件庫中找出相應的種類，并將其放置在模型當中。構件制造廠根據構件的外形和預留的孔洞位置，準確地完成構件的成型。比如煤氣、下水道管道等，為了保證管道的安全，必須要有足夠的空間。一些裝配式建筑的外立面上也會增加一層裝飾面層，因此在制造時還需要獲取與裝修面層相關的信息。在生產前，制造商根據零件模型信息，提前制定生產計劃，空出成品存放地點；在制造階段，設計者將已完成的構件資料導入到模型中，構件資料會被自動轉化為可被制造設備所識別的格式，并立即投入到生產中。

2.4 預制構件安裝進度管理

在對預制構件進行安裝時，通過對具體安裝流程的模擬，也能夠實現對進度的動態管理。在模擬過程中，對項目施工全過程應當給出詳細資料，并針對不同階段的施工情況，通過施工模擬的方式實現施工順序優化。

在施工中，往往會出現一些問題，如預留孔位置誤差大、吊裝軸線偏差大、安裝標高偏差等。造成上述問題的根本原因在于，在安裝時，構件的安裝順序不合理，構件與構件之間產生了碰撞而造成了位置的變化。針對這一問題，在對構件的安裝施工模擬時，可以對構件安裝的順序進行優化，并在施工中向工人演示施工要點，從而提高作業人員的工作效率，達到對施工進度的管理。

3 實驗

提取裝配式建筑結構中各個位置構件信息，構建BIM 建筑模型，建模時，設計人員需要根據建筑的二維平面圖紙與CAD圖紙，生成建筑結構的三維剖面圖、構件三維圖像，對圖像進行集成，得到建筑三維結構，模型。具體步驟如下：

（1）新建工程模板→標注不同構件在模板中的位置信息→制造部件，包括構造柱、結構外墻、裝飾板等。

（2）裝配式建筑的施工主要是根據構件的種類進行結構分解，形成多個WBS工作程序，從而制定出相應的工程進度計劃。

（3）將3D 建模裝入Navisworks，將Revit 中的文檔導入Navisworks，確保組件集合和工作包的劃分保持一致后，即可實現建筑PC 組件和工程進度計劃的自動關聯。

（4）將已審核好的工程進度圖和3D 模型輸入到Navisworks中。在此基礎上，在建模過程中增加其他需求信息，從而實現了建筑施工的動態仿真。

為實現對建筑結構模型的更新，現場管理者每天都需要進行工地進度的記錄，將每個工序、每個時間節點的完成情況按照標準記錄下來，將數據、圖片、文字等進度信息使用手機、ipad等工具傳輸到云端。同時，在BIM 云平臺上，工程主體結構的實際進展情況也會自動得到更新。通過上述方式，在施工中對工程進度進行實時管理與更新。

根據工程部署，7#建筑應在180d 內完成從設計到構件安裝所有施工步驟，將裝配式建筑施工劃分為若干個環節，見表3。

表3 裝配式建筑施工環節

匯總表中內容，按照本文設計的方法，進行該項目的施工進度管理，完成施工后，工期為158d。按照傳統方法，進行該項目的施工進度管理，完成施工后，工期為226d。

4 結語

通過此次研究，得出以下幾個方面的結論：

（1）7#建筑預期應在180d內完成施工，根據工程方統計、整理的實驗結果，本文設計的方法，完成施工后工期為158d，實現了在預期天數內完成建筑施工。使用傳統方法進行施工，該項目預期在226d內完成，不滿足業主方提出的180d內完成施工要求。對兩種施工方法出現工期差異的原因進行分析，明確了本文設計的方法在施工進度管理時，采用了交叉施工作業模式，實現了對不同施工步驟的優化，而傳統方法按照既定的施工方案施工，導致工期延誤。

（2）傳統的進度管理方法存在著信息傳遞滯后的問題，采用網絡規劃的方法進行進度控制，過程比較煩瑣，而且命令的傳遞都是依靠人工語言進行，使得工人很難獲得具有時效的信息。而在本課題中，BIM管理平臺可以實現信息的實時、快速調度，同時也方便了相關人員操作。因此，在工程項目管理中，采用BIM技術進行項目進度管理是非常必要的。

（3）根據實驗結果顯示，與原計劃相比，7#建筑工程工期減少22d。運用BIM技術實現進度的事前控制，提高預制構件的生產質量，指導施工現場的施工，加速了工程的進度，從而使7#工程提前竣工。