基于BIM技術的裝配式鋼結構體系施工精細化管理研究

田朋飛 （安徽富煌鋼構股份有限公司，安徽 合肥 238076）

1 引言

近年來，隨著建筑產業化的快速變革，特別是智能建造與新型建筑工業化理念的不斷推廣與發展，世界各發達國家都把建筑構件工廠化預制與裝配化施工作為建筑產業化的發展目標。在與已有裝配式混凝土建筑體系相比較下，裝配式鋼結構建筑體系具有工業化加工程度更高、主體結構材料可反復利用、輕質高強、抗震性能更好等諸多優點。針對目前裝配式鋼結構住宅施工的發展情況與因素研究，對于施工過程復雜多變，信息因子干涉較多，大中型機械設備和勞務配置多樣化等分析，通過投入大量的人力物力，也很難做到精確控制，管控的效率較低。本文依托安徽某裝配式鋼結構住宅建筑示范項目，把施工過程中的精細化管理與BIM技術應用相結合，探討一種基于BIM技術的裝配式鋼結構體系建筑實現施工精細化管理方法。

該裝配式鋼結構住宅小區項目建設內容包括安置住宅房及配套設施等，項目為裝配式鋼結構住宅項目，主體鋼結構主要由鋼管混凝土柱、鋼管柱、H型鋼梁、鋼支撐組成。采用預制樓梯與預制空調板，應用ALC輕質條板與保溫板做外墻，內墻采用ALC輕質條板，同時應用新型無立桿支撐結合現澆樓板，項目涉及的裝配式元素豐富，要實現裝配式高效建造的新型工業化，必須依托于BIM技術進行施工精細化管理。

圖1 項目俯瞰圖

2 精細化管理的內容

精細化管理理念源自汽車制造行業，特別是汽車組合安裝環節，體現了業務層面、管理層面、事務層面多要素協調，精細化管理對應的內涵是“安裝”“工藝”“模塊產品耦合”，其代表了一種生產力與生產關系發展的特征，精細化管理同時也是社會需求對“產品”的內在要求。裝配式鋼結構建筑技術的日益成熟，構成要素與工藝也相對豐富，能夠運用程序化、標準化、信息化等手段，使組織管理各單元精確、高效、協同和持續運行。

與制造業相比，人民群眾對住宅的要求在不斷提升，同時，建筑物本身具備多變的“建筑風格”這一屬性，與此同時，裝配式建筑的發展還處于上升階段，盡管鋼結構的本身的部分產品已經相對完備，但是涉及樓板、墻體、裝飾等部分的產品性還較低，工藝也不夠完善。為了適應現代工程的復雜性和大型化的要求，需要從項目的全局出發，科學、系統地管理項目實施的全過程，克服以往項目管理理論的缺陷。同時，應擴展管理內涵，越來越多的新技術、新思想、新工藝應用到裝配式鋼結構建造體系當中，我們的管理不能再刻板地按照老一套來執行，需要更新，以增強管理的適應性，發揮管理的正向作用。

裝配式鋼結構建筑工業化程度較高，同其他結構形式相比，優勢突出，更加契合精細化理念的應用內涵，而BIM技術是由建筑技術和互聯網技術衍生出的實現數字孿生的新興技術，具備業務層、數據層的高度模仿能力，為實現裝配式建筑施工精細化管理提供了強大的支撐和保障，同時，它可以使施工項目管理人員更方便地進行各種資源的計算和對比，提高工作效率，降低了精細化管理實施的難度。借助于BIM模型使得工程量及成本等內容的計算很容易通過軟件來進行工程量以及預算成本比對，BIM技術手段的綜合優勢是其作為裝配式鋼結構建筑施工精細化管理的最優選擇。

2.1 精細化建模，建立管理信息載體

作為精細化管理的基礎工作，精度達到應用目標的模型是至關重要的，對模型而言，精細化是個相對的概念，對建筑物構件進行精細的參數化建模，精細的概念不是只要存在均體現，根據影響因素確立精細的范疇，從以往的項目應用中，我們發現單純地從模型本身來談精細化建模是個無底洞，同時效率較低，一方面，從幾何角度來說，足夠精細的幾何模型，會占用大量無效的時間，同時模型的幾何程度是有一個上限的，超過該上限后模型的應用、瀏覽變得異常困難，我們從總承包的思維出發，建議先從管理要素和業務方式入手，梳理出對應的工作要素與干涉面，同時要適當地結合一些工具的特點開展精細化的模型搭建工作，例如我們在采用疊合板的項目中，為審核疊合板的碰撞，僅僅搭建疊合板的輪廓，不搭建鋼筋，借助于軟碰撞分析工具，也可以快速地實現疊合板的碰撞分析，所以說，精細化建模的本質是對管理內涵與應用目標的高度概括，只有這樣，才能為實現精細化管理的總體目標邁好第一步。

圖2 精細化ALC排版建模

2.2 三維場地布置，空間資源精細管理

施工現場的空間資源像一座未開墾的“礦山”，在項目建造過程中，我們習慣把關注焦點放在項目本身上，項目的建設進度、項目的觀感，其實這也是管理粗放的表現：不會去利用項目的場地資源，裝配式鋼結構建筑的實踐教育我們，要從根本上改變這種思想。場地三維化實現起來不難，難的是管理者要去看，利用可視化的工具輔助項目的管理者能夠快速地決策，實現項目的降本增效，三維場布是對現場各個部門在現場工作內容的可視化協調與呈現，管理者只能說決策好，但是效率上談不上先進，利用BIM技術實現三維場地布置，搭建起現場管理的數字化沙盤，利用無人機傾斜攝影技術建立真實的場地周邊點云環境，給構件堆場、交通路線、資源分布做一個時間屬性、管理人屬性等，把工地變成一個裝配式鋼結構建筑的生產制造車間，這才能發揮了BIM技術的積極作用，也是實現精細化決策的有力工具，進而實現了整個施工場地的多維動態布置。

圖3 基于BIM技術進行施工場地布置

2.3 施工進度優化管控

施工進度是項目管理中比較關注的一部分，但是目前行業的施工進度管理，都是相對單一的管理，影響施工進度因素較多，包括天氣、材料供應、勞務需求等，從施工部署開始一直到項目竣工，施工進度往往都存在一個理想化的理論設計當中，那些計劃之外的小意外項目管理者一般可以根據平衡決策進行解決，但是這種方式效率低下，同時從管理上說不夠科學，在裝配式鋼結構項目建造中，BIM技術可以對項目現場的資源進度、場地進度、主體計劃進度實現總體協調，不僅能實現施工進度的可行性合理性，更展示了其更為科學的一面，通過直觀地模擬，從施工邏輯、施工順序的是否合理進行驗證，以一種直觀、精確的方式對整個建筑的施工過程進行控制，減少資源浪費。

圖4 精細化施工進度模擬

2.4 施工工藝模擬，操作要點精準到位

根據施工內容編制施工工藝方案，施工工藝方案往往不夠細化，因為施工工藝方案是指導工人施工，體現施工作業的科學合理性的方式，但往往我們的施工工藝在施工方案中并不夠精準，甚至于施工方案不能夠結合項目特點，通過BIM的三維可視化功能對施工工藝進行模擬，其應用優勢在于可以對工藝本身的構成要素進行展示，同時將工藝本身的安裝順序實現一個模擬制造，這個過程，更進一步地驗證了工藝合理性，甚至于推動工藝的標準化，使得其適用性更強，借助于BIM技術的模擬性對工藝方案實現多形式論證，從而加快施工速度。生動形象展示各專業成果，提高施工過程中各階段、各專業之間的溝通協調能力。

2.5 物料精確統計，動態管控

通過梳理物料信息要素，將生產日期、生產廠家、構件尺寸等信息內容加密“集成”到定制化的二維碼中，將對應的物料二維碼與物料進行綁定，BIM模型作為二維碼信息管理入口，詳細記錄建筑物及構件和設備的所有信息。此外BIM模型作為一個建筑物的多維度數據庫，并不擅長記錄各種構件的狀態信息，而基于二次開發技術形成的物流管理信息系統對構件的過程信息都有非常好的數據庫記錄和管理功能，根據建立的算法規則，實現構件二維碼信息與BIM模型信息的動態統一，從而可以解決建筑工業化發展帶來的物料跟蹤管理壓力，為采購部分提供精確的物料信息，及時準確地進行采購。物料的精細化跟蹤管理也間接為構件的質量追溯管理提供了有效的手段。

圖5 基于BIM技術的裝配式鋼結構物料跟蹤與管理框架

2.6 動態跟蹤變更，精準核量

以往的項目中，我們往往把變更放在技術維度里，除非大型的變更，然后等到項目進入下一個階段，才會以階段為節點進行工程量的計算與復核，這種方式非但沒有很好地進行工程款統計與成本計算，還增加了工程相互推諉致使項目出現風險，裝配式鋼結構建筑高效率的建造模式，也不允許因為要復核工程量耽誤工期，通過BIM技術的實施應用，設計模型建立后進行固化、項目過程中的內容變更，跨越項目實現施工過程中的動態差異化核算與對比，大大提升了成本比較的效率，在此基礎上，也擴展了方案可選項。

3 結語

BIM技術作為數字孿生的有力工具，高度契合總承包企業精細化管理，應該在裝配式鋼結構住宅施工前開始應用，從設計、拆分、深化以及生產會產生海量的數據，而且中間的數據并不協調，數據利用效率較低，以BIM技術為基礎建立總承包模式的數據交付標準，通過標準化構件庫可以大大縮短這段時間。另一方面，裝配式鋼結構住宅施工涉及工廠加工和構件現場安裝兩個階段，所需設備繁多，工藝復雜，同時，裝配式鋼結構住宅體系由于多方面發展不平衡帶來的集成優勢不足，BIM技術與精細化管理相結合是提高建筑工業化有效方法，可以很大程度地提高生產效率，優化施工管理，從而達到精細化管理的目標。