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BIM技术在建筑混凝土框架结构施工质量管理中的应用分析

发表时间：2020/8/24 来源：《基层建设》2020年第10期作者：欧强

[导读] 摘要：在建筑混凝土框架结构施工过程中，会因施工准备不够充分、人员因素、部门协调不畅等原因影响到施工质量。

        广州宏达工程顾问集团有限公司广东广州 510000
        摘要：在建筑混凝土框架结构施工过程中，会因施工准备不够充分、人员因素、部门协调不畅等原因影响到施工质量。而基于BIM技术对建筑混凝土框架结构施工进行质量管理，可基于技术优势提高管理效，并对施工过程进行模拟提升质量控制水平，对施工质量进行责任追溯，实时控制现场施工质量。为了充分发挥BIM技术的优势，本文着重探究BIM技术在建筑混凝土框架结构施工质量管理中的应用。
        关键词：BIM技术；混凝土框架结构；施工质量管理；应用
        建筑混凝土框架结构在实际施工过程中，经常会受到多种因素影响出现质量问题，若不加强质量管理，会对整个工程综合质量产生影响。在对建筑混凝土框架结构进行施工质量管理期间，合理应用BIM技术可基于该技术的可出图性、可视化、优化性、协调性、模拟性这五大特点有效提升质量管理水平，从技术层面保障混凝土结构具有可靠的施工质量。为了有效推进建筑施工领域的可持续发展，有必要在建筑混凝土框架结构施工质量管理中合理应用BIM技术。
        1.BIM技术的概述
        BIM技术即建筑信息建模，也就是在工程项目整体生命周期当中把所有结构性能、几何特征以及性能要求等全部归纳并运用至每个模型当中。其中涉及到项目施工流程、程序控制信息、施工进度等。BIM技术在实际应用期间，需要通过建立一个信息化平台不断的进行信息收集，并将信息以视觉化形式呈现出来[1]。BIM技术有5个特点，即可出图性、可视化、优化性、协调性和模拟性。
        2.BIM技术应用到建筑混凝土框架结构施工质量管理中的优势
        2.1有助于提高质量管理效率
        在建筑混凝土框架结构施工质量管理中应用BIM技术，能够使信息表达方式发生剧烈变化，以往在项目管理期间基本都是依靠纸质的传递和存储进行信息表达，而作为信息载体的纸质非常容易被损坏，并且传递效率非常低，容易发生信息孤岛现象。在混凝土框架结构施工期间，对构配件具有非常高的精度要求，若还是通过二维图纸实现信息传递，会在项目管理过程中涉及到非常多的图纸，查阅期间费时费力，很难达到质量管理目标，并且管理人员很难对相关信息进行直观、深刻的理解。而在质量管理期间加入BIM技术，可实现数字化信息模型的构建，基于该技术的可视化功能对信息进行存储与传递，可以三维模式展示相关信息，使管理人员更直观的理解施工项目信息。通过三维模型进行施工过程的展示，能够直接展现混凝土结构不同构件具体参数信息，有利于管理人员把握构配件具体精度要求，防止因信息误解问题给施工埋下质量隐患，并可显著提升施工质量管理效率[2]。
        2.2通过模拟施工，加强质量控制
        相关管理部门通过BIM技术可以对施工方案进行模拟，将3D模型和时间轴建立关联，构建4D施工模型，通过模型全面展示各施工阶段具体施工过程以及建筑外观。通过对比施工模型和实际施工现场，可实时跟踪施工质量，及时确定施工当中有无质量问题。在BIM技术支持下，管理者还可更加精准、直观的掌握各框架构件类型、尺寸等参数，所有管理人员及施工人员都可对有关信息实现快速获取，防止出现信息孤岛问题。并且利用BIM模型可公开、透明的展示安装流程，有助于提升安装效率和质量。
        2.3可实现质量责任追溯
        以BIM技术为基础进行施工质量管理，同时联合物联网技术，管理人员可通过手机、平板电脑等移动设备远程指挥并控制施工场地的作业人员，并实时监控施工过程。另外在云技术运用下，各施工参数可及时上传至物联网当中，有关人员可迅速快捷的对施工信息进行查阅，对所有施工环节实现实时记录，以此对整个施工全过程进行质量监督，实现责任追溯[3]。
        3.常见的建筑混凝土框架结构施工质量问题
        建筑混凝土框架结构在实际施工过程中会涉及到预制楼梯、叠合板、叠合梁、预制柱等构件，预制构件要求具有非常高的安装精度，尤其在梁柱节点进行施工期间，具有非常大的施工难度，一旦施工不规范或者施工作业出现失误，就会导致施工质量出现缺陷，包括套管灌浆不够饱满、预制柱钢筋出现错位、预制板和梁钢筋出现碰撞、梁柱节点的钢筋存在碰撞、安装精度不符合标准等。比如在施工中，梁柱节点钢筋出现碰撞问题，而引发这一质量缺陷的因素主要可体现在6个方面，即人员、方法、机具、环境、材料、测量。其中，人员因素包含了产业工人数量不足、作业人员对工艺不够熟悉、人员技术不够熟练、人员识图能力相对较差；方法因素包含了施工方案缺乏针对性、施工场地的构件堆放缺乏合理性、吊装顺序不够科学、设计不够深入、设计图纸没有对实际误差进行考量、设计图纸存在突出缺陷等；机具因素包含汽车吊性能不能满足施工要求、所配备的器具缺乏实用性、斜支撑缺乏足够刚度、施工用具不够合理；环境因素包含吊装作业空间过于狭小、临时道路缺乏足够的转弯半径；材料因素包含预制构件的尺寸存在偏差、叠合梁预制柱存在钢筋偏位问题；测量因素也就是测量放线期间存在较大误差。
        4.BIM技术在建筑混凝土框架结构施工质量管理中的具体应用
        以BIM技术为基础对建筑混凝土框架结构进行施工质量控制，可结合BIM实现虚拟建造，对整个施工过程进行模拟。通过模型呈现出来的信息，可事先找到可能会导致质量出现缺陷的根源，针对性制定合理化解决方案，提高质量管控效果。以BIM技术为基础的混凝土框架结构施工质量策划可见图1。

        图1    以BIM技术为基础的混凝土框架结构施工质量管理方案
        4.1通过BIM技术进行碰撞检查
        在施工质量控制过程中，可通过BIM建模软件进行预制构件族的创建，保持标高和轴网的统一，基于此通过分专业形式实现平行建模。之后利用信息技术集成不同专业的模型，进而向BIM碰撞检查相关软件当中导入，对碰撞检查条件实现详细设定，进而生成系统化的碰撞检查报告[4]。相关管理人员可以碰撞检查报告为基础，对碰撞点进行定位，针对性的修改模型。通过对上述工作的不断重复，最终构建最优模型。
        4.2通过BIM技术进行模拟施工
        混凝土框架结构实际施工期间会涉及到非常繁多的工序，并且施工工艺非常复杂，在具体操作期间经常出现搭接错误、工序逻辑关系不清晰等现象，为此可利用BIM技术的模拟功能对相关项目进行模拟施工。将施工项目的材料堆场、加工厂、临时道路等环境要素布置在三维视图当中，在直观展示状态下更合理的布置施工场地。通过这一布置，可保证具体施工工序更加合理，有利于缩短施工时间，同时结合三维视图有助于改进并完善吊装方案，进而提升施工安装质量。
        4.3通过BIM技术实现可视化交底
        以BIM技术为基础构建的三维BIM模型，可直观的看见施工过程，并且其中承载着丰富的信息，可有力地弥补传统二维CAD图理解易出偏差、识图困难等缺陷。以BIM技术为基础进行施工质量管理，可联合增强现实技术和虚拟现实技术使建造人员更直观、深刻的感知拟建建筑物，保持人和物之间的互动，促使建造人员对施工过程加深理解。
        5.案例应用分析
        5.1工程概况
        某建筑混凝土框架结构施工项目是一栋10层建筑，总面积为14830平方米。该建筑中预制构件有轻质隔墙、外挂板、预制沉箱、预制楼梯、叠合板、叠合梁、预制柱等。
        5.2基于BIM技术开展事前质量管理
        在该工程中，以BIM技术进行施工质量管理，先是通过Revit软件实现预制构件族的建立，结合现浇段和预制构件组合构建BIM模型，同步对水电、建筑结构、构件拆分图实现深层次设计，查出图中错漏问题52项，同时提出有效措施以解决相关问题。之后基于BIM技术对框架结构实现预拼装，并向Navisworks软件当中导入相关信息，实现碰撞检查，其中共发现253处钢筋碰撞、管线交叉等问题。经检查发现上述问题之后，及时的以图纸问题联系单形式向设计院提出反馈，由其优化设计并解决上述问题，确保后续施工可以顺利推进。基于软件所构建的模型属于一个3D模型，其涵盖了建筑物所有构成材料，通过Navisworks软件的导入，将时间轴添加到3D模型当中，进而有4D模型生成。基于该模型进行模拟施工，合理明确梁柱吊装施工具体顺序（图2），结合吊装顺序制定科学的施工方案，保证后续施工可以高效、高质的推进。相关管理人员基于三维视图对材料堆场、加工厂、临时道路等进行模拟设置，以工程施工阶段为基础，动态模拟施工场地布置实际变化情况，促使施工平面布置更加合理，各项资源可以顺畅的供应。相关技术人员还通过BIM模型为现场施工人员及管理人员进行施工过程的演示，促使各作业人员更加直观清晰的看到施工过程，深刻了解施工期间需要注意的作业节点。

        图2    梁柱吊装顺序
        6.结束语
        在建筑混凝土框架结构施工质量管理中应用BIM技术，就是基于BIM进行信息的不断收集与视觉化展示的过程，在应用中需要实现平台建立，以该平台来实现信息的收集与展示。该技术特点体现出显著的可出图性、可视化性、优化性、协调性、模拟性。在建筑混凝土框架结构施工当中引入BIM技术，对提升施工管理质量意义重大，所以相关技术人员及管理人员需要结合施工实际需求，积极的将BIM技术应用到具体管理环节，事先发现可能造成施工缺陷的因素，针对性加以解决，保证建筑混凝土框架结构施工质量可靠。
        参考文献：
        [1]高斌.BIM技术在装配式建筑施工质量管理中的应用分析[J].中国战略新兴产业，2019（30）：97-97.
        [2]刘丽敏.建筑工程质量管理中BIM技术的应用分析[J].居舍，2019（05）：147-147.
        [3]张述龙，杜磊.BIM技术在建筑工程施工管理中的应用解析[J].商品与质量，2019（007）：41-41.
        [4]洪毅.BIM技术在建筑工程施工质量控制中的应用研究[J].名城绘，2019（9）：0232-0232.