基于BIM技術的裝配式建筑施工管理與控制研究

摘" 要：隨著建筑業的不斷發展，裝配式建筑作為一種新型的建筑方式，具有施工速度快、質量可控、環保節能等優點，已經逐漸被廣泛應用。然而，裝配式建筑施工過程中存在著一定的風險，如質量問題、安全問題、進度問題等。為控制這些風險，該文基于BIM技術，對裝配式建筑的施工管理與控制進行研究。通過對案例分析和實地調研，提出一些有效的控制措施，包括加強施工現場管理、優化施工流程、提高工人技能水平等。該文的研究成果可以為裝配式建筑的施工管理與控制提供一定的參考。

關鍵詞：裝配式建筑；施工管理；施工控制；BIM技術；人工技能

中圖分類號：TU201" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）33-0157-05

Abstract： With the continuous development of the construction industry， prefabricated buildings， as a new type of construction method， have the advantages of fast construction speed， controllable quality， environmental protection and energy conservation， and have gradually been widely used. However， there are certain risks in the construction process of prefabricated buildings， such as quality issues， safety issues， schedule issues， etc. In order to control these risks， this paper studies the construction management and control of prefabricated buildings based on BIM technology. Through case analysis and field research， some effective control measures are proposed， including strengthening construction site management， optimizing construction processes， and improving workers' skills. The research results of this paper can provide certain reference for the construction management and control of prefabricated buildings.

Keywords： prefabricated building; construction management; construction control; BIM technology; workers' skills

我國裝配式建筑處于起步較晚，發展較快的階段。20世紀50年代，我國就已經借鑒蘇聯和歐洲國家的技術，初步發展機械化和工廠化。20世紀80年代到21世紀初，由于城鎮化進程加快，大量的廉價勞動力進城務工，加上混凝土機械的發展，導致裝配式建筑的發展進入低潮。隨著我國人口老齡化的發展，適齡勞動力減少，建筑行業呈現招工難的情況，另外，新科技的發展也為裝配式建筑打下基礎。同時，建筑領域環保的要求越來越嚴格。

Liang等[1]提出了一種基于建筑信息建模（BIM）技術的預制住宅設計優化方法，劉平等[2]提出了通用型預制構件管理方法提高了預制構件信息化水平，結果表明BIM技術的應用為項目各參與方提供了一個高效、經濟的信息集成與共享的平臺，有效提高了項目質量與管理水平。

1" 裝配式建筑的概述

裝配式建筑通過在工廠內預制構件和模塊，然后將它們運輸到現場進行組裝的先進建筑方法。這種方法通過優化生產流程和提高質量控制來加速施工進度，并減少了現場施工中工期的延誤和材料的浪費。裝配式建筑在節約時間和成本的同時，還提供了更高水平的質量保證和可持續性。它在設計上靈活多樣，可以根據不同的需求進行定制，同時在環境友好性和資源利用效率方面也表現出色。由于這些優勢，裝配式建筑已經成為現代建筑業的重要發展方向，為建筑行業帶來了創新和持續發展的動力。

2" 裝配式建筑施工過程中存在的風險和難點

2.1" 設計風險

由于傳統的建造模式是設計和施工之間的聯系，而裝配式建筑則是設計方、生產方、裝配方三者之間的聯系，裝配式建筑需要在工廠內進行構件制作，因此需要進行精確的設計和制圖。如果設計得不合理或者是制圖有誤，將會導致工廠制作的構件無法正確安裝。

2.2" 生產風險

由于每個項目的要求不同，所以在生產裝配式建筑時需要根據客戶的要求進行加工，如果工廠沒有正確理解客戶需求，可能會導致構件造型不符、尺寸不準等問題，進而影響項目的竣工驗收。另外，裝配式建筑需要通過機器自動化生產，如果工廠沒有嚴格的質量控制程序，那么可能會出現構件尺寸不符、材料質量差等問題。

2.3" 運輸風險

由于裝配式建筑需要將構件從工廠運輸到現場，所以在運輸過程中可能會遇到交通擁堵、天氣惡劣等不可預測的情況，可能會受到碰撞或者振動等影響，導致構件出現裂紋或者損壞，影響施工進度。

2.4" 施工風險

對于裝配式建筑而言，每個構件都必須精確地設計和制造才能正確組裝。如果在安裝過程中出現錯誤，可能會導致構件不符合要求或無法使用。這種情況下會產生重新制造或更換構件的額外成本，并且會延誤整個項目進度。此外，裝配式建筑可能會涉及高空作業、大型機械使用和其他危險操作。如果安裝不當、施工人員技能水平不高或者不遵守安全規定，會導致構件安裝不穩、施工質量不高等問題，導致構件落地或者傾斜，造成嚴重的人員傷害甚至死亡事故。

3" 裝配式建筑施工管理與控制的解決方案

為了有效地解決裝配式建筑施工過程中存在的風險和難點，需要從施工管理和控制的角度出發，提出一些解決方案。

3.1" 采用BIM技術進行設計和施工管理

采用建筑信息模型（BIM）技術[3-7]對裝配式建筑進行設計和施工管理是一種高效而綜合的方法。BIM技術通過數字化的三維模型，整合建筑設計、結構工程和機電設備等各個方面的信息，實現了全過程的協同管理。在裝配式建筑中，BIM技術發揮了關鍵作用。首先，BIM技術提供了一個全景的、三維的建筑模型，為設計團隊提供了更直觀、清晰的空間認知，有助于優化構件的布局和設計。同時，BIM可以實現模塊之間的無縫集成，確保各構件在設計階段的協同性和一致性。

其次，BIM在施工管理方面大大提高了效率。通過BIM，建筑團隊可以進行工程進度的詳細規劃和協調，實現施工現場各項工作的精確掌控。BIM還能幫助識別潛在的沖突和問題，提前解決設計和施工階段的矛盾，從而避免工期延誤和額外的成本。另外，BIM在后期運營和維護上也有巨大潛力。通過將建筑信息模型延伸至整個建筑生命周期，BIM可以提供準確的資產信息，協助建筑設施的日常管理和維護工作，實現建筑的可持續運營。

3.2" 加強物流管理

利用BIM技術加強物流管理是通過整合建筑信息模型和物流管理系統來實現的。首先，BIM可以提供準確的建筑模型和施工計劃，為物流管理提供可靠的數據基礎。通過BIM模型，可以對建筑材料和設備進行數字化管理，包括物料清單、供應商信息以及交付時間等。其次，BIM技術可以優化物流路徑和物資儲存布局，通過模擬和分析不同的物流方案，選擇最佳的運輸路徑和儲存位置，提高物流效率和空間利用率。此外，BIM還可以與物流管理系統集成，實現實時監控和跟蹤物資運輸過程，及時發現和解決物流問題，確保物資按時到達施工現場，從而提高項目進度和效益。利用BIM技術加強物流管理能夠優化供應鏈、提高物流效率，并在施工過程中實現資源的最佳利用，從而降低成本、提高效益。

3.3" 提高工人技能水平

利用BIM技術提高工人技能水平，通過為他們提供培訓和使用BIM工具的機會來實現。首先，工人可以接受BIM培訓，學習如何使用BIM軟件來查看、編輯和分析建筑模型。這種培訓可以幫助工人更好地理解建筑設計和施工過程，提高他們對項目的整體把控能力。其次，工人可以通過BIM模型參與協同工作，與設計師、工程師和其他相關人員進行溝通和協作。通過參與BIM項目，工人可以了解建筑設計和施工的各個方面，拓展自己的技能和知識領域。最后，BIM技術還可以提供模擬和虛擬現實的學習環境，讓工人在模擬的施工場景中進行實踐和演練，提高他們的技能水平和應對復雜工程問題的能力。利用BIM技術提高工人技能水平不僅可以通過培訓和實踐提升他們的技術能力，還可以促進團隊協作和知識共享，提高整個建筑行業的專業水平。

3.4" 加強施工現場安全管理

首先，BIM技術可以用于創建精確的三維模型，這些模型不僅展現了建筑物的結構和布局，還能夠模擬施工過程中的各種情況。在施工前階段，團隊可以利用這些模型進行安全評估和沖突檢測，識別潛在的危險和安全隱患，并采取相應的措施加以解決。其次，BIM技術可以幫助施工團隊規劃和優化施工流程。通過模擬施工過程，團隊可以確定最佳的施工順序和方法，避免不安全的操作和作業方式，提高施工效率的同時降低安全風險。此外，BIM還可以用于實時監控和管理施工現場。利用傳感器和監控設備，可以將實時數據反饋到BIM模型中，監測施工過程中的各種參數和指標，及時發現異常情況并采取應急措施，確保施工現場的安全運行。

總的來說，BIM技術為施工現場安全管理提供了全方位的支持和工具，通過精確模擬、規劃優化和實時監控，能夠幫助團隊預防事故，提升安全意識，最大程度地保障工人和設施的安全。

4" 工程具體運用

4.1" 項目概況

該項目位于青島市黃島區海港路以東，濱海大道以南。工程總建筑面積近10萬m2，由4棟高層住宅，1棟商業網點，3棟商業別墅及地下車庫組成，其中3#、4#、5#樓為26層裝配式住宅，高度為78.4 m，建設規模為55 001.85 m2，裝配率達到50%。

4.2" 設計階段應用

通過BIM軟件前期深化，將設備與管道在有限空間內，進行多專業管線綜合排布，布置整齊規范，美觀大方。通過精心規劃與設計，確保了管線布置的條理清晰，實現了管線繁多卻井然有序的效果，優化前后對比如圖1、圖2所示。排布上，注重錯落有致，確保層次分明，走向合理，以此保證管線交接點的處理得當，進而實現安裝的美觀性與功能性兼具，滿足了高標準的施工要求。

在建筑設計中，對于有限層高的空間優化至關重要。為最大化地節約空間并增強建筑的空間感，基于BIM技術進行凈高控制檢查，確保管道布局與建筑設計示意圖和最終施工產品緊密銜接，是確保項目成功的關鍵。通過統籌安排各類管線的位置，確保其既滿足使用功能的需求，又實現經濟效益的最大化，同時符合審美標準。這樣的布局策略旨在實現成本節約以及整體觀感的提升，從而打造出既實用又美觀的建筑環境。

本工程共計管線碰撞1 493處，其中重大碰撞236處，通過BIM模型及時與建設單位、監理單位、設計單位等進行問題處理和解決，大大提高了工作溝通效率，節省了時間。

4.3" 生產階段應用

構件生產階段需要進行詳圖繪制和生產工藝規劃，在這一階段，BIM技術可以輔助實現三維建模、自動化生產等功能，從而提高構件生產的效率和質量。此外，在構件生產前期，BIM技術也可用于物料的考量和管理，通過對材料信息的錄入和跟蹤管理，能夠更好地保證構件生產的質量和效率。

4.4" 運輸階段應用

確保構件在裝載過程中受到適當的保護，使用吊裝設備和墊片，避免構件發生損壞或變形。其次，選擇合適的運輸工具和路線，考慮構件的尺寸、重量和特殊要求，采用平板車、低平板拖車或專用運輸車輛，并避免遇到限高、限寬和限重的路段。在運輸過程中，保持構件穩固固定，采取防滑、防震措施，以及在需要時進行護欄、防護罩等防護措施。最后，實施實時監控和跟蹤，確保運輸過程安全可控，及時應對可能出現的意外情況，確保PC構件安全到達目的地。

4.5" 施工階段應用

BIM技術為施工場地提供了詳盡的三維立體規劃，涵蓋生活區、辦公區、材料加工堆放場地及現場道路的全面布局，這一規劃直觀呈現了施工現場的全貌（圖3、圖4）。通過BIM技術的應用，能夠確保施工現場運輸道路的暢通無阻，極大地方便了施工人員的管理與調度，從而有效減少了二次搬運的需求，并顯著降低了施工現場事故發生的概率。這一技術的應用，不僅提高了施工效率，還顯著增強了施工現場的安全性與可管理性。

通過BIM軟件可對吊裝構件進行吊裝計算，并且根據計算的數值可確定吊具及鋼絲繩的受力是否滿足要求，同時對現場作業人員進行了安全生產教育和技術交底，確保掌握崗位的安全操作技能。

根據BIM模型的板墻排版模型出具砌體施工圖，施工人員可按照排版圖進行施工作業，并進行砌塊明細材料統計，精確控制各個區域砌體材料用量，避免了材料的二次轉運，也減少轉運過程中可能產生的砌體損壞。

通過施工模擬，優化原有的施工組織計劃，將4處較大波峰及1處較大波谷結合實際施工，最終優化為一處合理波峰，避免不必要窩工待工，保證了資源和進度的合理規劃應用。

以BIM模型為核心，項目管理過程中的所有數據均可與模型進行關聯，在輕量化瀏覽模型技術的基礎上提升數據的更大價值。

5" 結束語

本文對裝配式建筑施工管理與控制進行了研究，提出了一些解決方案和建議。首先，本文介紹了裝配式建筑的概念和特點，分析了其施工過程中存在的風險和難點。然后，本文從施工管理和控制的角度出發，提出了一些解決方案，包括采用BIM技術進行設計和施工管理、加強物流管理、提高工人技能水平、加強施工現場安全管理等。

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