基于BIM技术的装配式钢结构体系施工精细化管理研究

田朋飞 （安徽富煌钢构股份有限公司，安徽 合肥 238076）

1 引言

近年来，随着建筑产业化的快速变革，特别是智能建造与新型建筑工业化理念的不断推广与发展，世界各发达国家都把建筑构件工厂化预制与装配化施工作为建筑产业化的发展目标。在与已有装配式混凝土建筑体系相比较下，装配式钢结构建筑体系具有工业化加工程度更高、主体结构材料可反复利用、轻质高强、抗震性能更好等诸多优点。针对目前装配式钢结构住宅施工的发展情况与因素研究，对于施工过程复杂多变，信息因子干涉较多，大中型机械设备和劳务配置多样化等分析，通过投入大量的人力物力，也很难做到精确控制，管控的效率较低。本文依托安徽某装配式钢结构住宅建筑示范项目，把施工过程中的精细化管理与BIM技术应用相结合，探讨一种基于BIM技术的装配式钢结构体系建筑实现施工精细化管理方法。

该装配式钢结构住宅小区项目建设内容包括安置住宅房及配套设施等，项目为装配式钢结构住宅项目，主体钢结构主要由钢管混凝土柱、钢管柱、H型钢梁、钢支撑组成。采用预制楼梯与预制空调板，应用ALC轻质条板与保温板做外墙，内墙采用ALC轻质条板，同时应用新型无立杆支撑结合现浇楼板，项目涉及的装配式元素丰富，要实现装配式高效建造的新型工业化，必须依托于BIM技术进行施工精细化管理。

图1 项目俯瞰图

2 精细化管理的内容

精细化管理理念源自汽车制造行业，特别是汽车组合安装环节，体现了业务层面、管理层面、事务层面多要素协调，精细化管理对应的内涵是“安装”“工艺”“模块产品耦合”，其代表了一种生产力与生产关系发展的特征，精细化管理同时也是社会需求对“产品”的内在要求。装配式钢结构建筑技术的日益成熟，构成要素与工艺也相对丰富，能够运用程序化、标准化、信息化等手段，使组织管理各单元精确、高效、协同和持续运行。

与制造业相比，人民群众对住宅的要求在不断提升，同时，建筑物本身具备多变的“建筑风格”这一属性，与此同时，装配式建筑的发展还处于上升阶段，尽管钢结构的本身的部分产品已经相对完备，但是涉及楼板、墙体、装饰等部分的产品性还较低，工艺也不够完善。为了适应现代工程的复杂性和大型化的要求，需要从项目的全局出发，科学、系统地管理项目实施的全过程，克服以往项目管理理论的缺陷。同时，应扩展管理内涵，越来越多的新技术、新思想、新工艺应用到装配式钢结构建造体系当中，我们的管理不能再刻板地按照老一套来执行，需要更新，以增强管理的适应性，发挥管理的正向作用。

装配式钢结构建筑工业化程度较高，同其他结构形式相比，优势突出，更加契合精细化理念的应用内涵，而BIM技术是由建筑技术和互联网技术衍生出的实现数字孪生的新兴技术，具备业务层、数据层的高度模仿能力，为实现装配式建筑施工精细化管理提供了强大的支撑和保障，同时，它可以使施工项目管理人员更方便地进行各种资源的计算和对比，提高工作效率，降低了精细化管理实施的难度。借助于BIM模型使得工程量及成本等内容的计算很容易通过软件来进行工程量以及预算成本比对，BIM技术手段的综合优势是其作为装配式钢结构建筑施工精细化管理的最优选择。

2.1 精细化建模，建立管理信息载体

作为精细化管理的基础工作，精度达到应用目标的模型是至关重要的，对模型而言，精细化是个相对的概念，对建筑物构件进行精细的参数化建模，精细的概念不是只要存在均体现，根据影响因素确立精细的范畴，从以往的项目应用中，我们发现单纯地从模型本身来谈精细化建模是个无底洞，同时效率较低，一方面，从几何角度来说，足够精细的几何模型，会占用大量无效的时间，同时模型的几何程度是有一个上限的，超过该上限后模型的应用、浏览变得异常困难，我们从总承包的思维出发，建议先从管理要素和业务方式入手，梳理出对应的工作要素与干涉面，同时要适当地结合一些工具的特点开展精细化的模型搭建工作，例如我们在采用叠合板的项目中，为审核叠合板的碰撞，仅仅搭建叠合板的轮廓，不搭建钢筋，借助于软碰撞分析工具，也可以快速地实现叠合板的碰撞分析，所以说，精细化建模的本质是对管理内涵与应用目标的高度概括，只有这样，才能为实现精细化管理的总体目标迈好第一步。

图2 精细化ALC排版建模

2.2 三维场地布置，空间资源精细管理

施工现场的空间资源像一座未开垦的“矿山”，在项目建造过程中，我们习惯把关注焦点放在项目本身上，项目的建设进度、项目的观感，其实这也是管理粗放的表现：不会去利用项目的场地资源，装配式钢结构建筑的实践教育我们，要从根本上改变这种思想。场地三维化实现起来不难，难的是管理者要去看，利用可视化的工具辅助项目的管理者能够快速地决策，实现项目的降本增效，三维场布是对现场各个部门在现场工作内容的可视化协调与呈现，管理者只能说决策好，但是效率上谈不上先进，利用BIM技术实现三维场地布置，搭建起现场管理的数字化沙盘，利用无人机倾斜摄影技术建立真实的场地周边点云环境，给构件堆场、交通路线、资源分布做一个时间属性、管理人属性等，把工地变成一个装配式钢结构建筑的生产制造车间，这才能发挥了BIM技术的积极作用，也是实现精细化决策的有力工具，进而实现了整个施工场地的多维动态布置。

图3 基于BIM技术进行施工场地布置

2.3 施工进度优化管控

施工进度是项目管理中比较关注的一部分，但是目前行业的施工进度管理，都是相对单一的管理，影响施工进度因素较多，包括天气、材料供应、劳务需求等，从施工部署开始一直到项目竣工，施工进度往往都存在一个理想化的理论设计当中，那些计划之外的小意外项目管理者一般可以根据平衡决策进行解决，但是这种方式效率低下，同时从管理上说不够科学，在装配式钢结构项目建造中，BIM技术可以对项目现场的资源进度、场地进度、主体计划进度实现总体协调，不仅能实现施工进度的可行性合理性，更展示了其更为科学的一面，通过直观地模拟，从施工逻辑、施工顺序的是否合理进行验证，以一种直观、精确的方式对整个建筑的施工过程进行控制，减少资源浪费。

图4 精细化施工进度模拟

2.4 施工工艺模拟，操作要点精准到位

根据施工内容编制施工工艺方案，施工工艺方案往往不够细化，因为施工工艺方案是指导工人施工，体现施工作业的科学合理性的方式，但往往我们的施工工艺在施工方案中并不够精准，甚至于施工方案不能够结合项目特点，通过BIM的三维可视化功能对施工工艺进行模拟，其应用优势在于可以对工艺本身的构成要素进行展示，同时将工艺本身的安装顺序实现一个模拟制造，这个过程，更进一步地验证了工艺合理性，甚至于推动工艺的标准化，使得其适用性更强，借助于BIM技术的模拟性对工艺方案实现多形式论证，从而加快施工速度。生动形象展示各专业成果，提高施工过程中各阶段、各专业之间的沟通协调能力。

2.5 物料精确统计，动态管控

通过梳理物料信息要素，将生产日期、生产厂家、构件尺寸等信息内容加密“集成”到定制化的二维码中，将对应的物料二维码与物料进行绑定，BIM模型作为二维码信息管理入口，详细记录建筑物及构件和设备的所有信息。此外BIM模型作为一个建筑物的多维度数据库，并不擅长记录各种构件的状态信息，而基于二次开发技术形成的物流管理信息系统对构件的过程信息都有非常好的数据库记录和管理功能，根据建立的算法规则，实现构件二维码信息与BIM模型信息的动态统一，从而可以解决建筑工业化发展带来的物料跟踪管理压力，为采购部分提供精确的物料信息，及时准确地进行采购。物料的精细化跟踪管理也间接为构件的质量追溯管理提供了有效的手段。

图5 基于BIM技术的装配式钢结构物料跟踪与管理框架

2.6 动态跟踪变更，精准核量

以往的项目中，我们往往把变更放在技术维度里，除非大型的变更，然后等到项目进入下一个阶段，才会以阶段为节点进行工程量的计算与复核，这种方式非但没有很好地进行工程款统计与成本计算，还增加了工程相互推诿致使项目出现风险，装配式钢结构建筑高效率的建造模式，也不允许因为要复核工程量耽误工期，通过BIM技术的实施应用，设计模型建立后进行固化、项目过程中的内容变更，跨越项目实现施工过程中的动态差异化核算与对比，大大提升了成本比较的效率，在此基础上，也扩展了方案可选项。

3 结语

BIM技术作为数字孪生的有力工具，高度契合总承包企业精细化管理，应该在装配式钢结构住宅施工前开始应用，从设计、拆分、深化以及生产会产生海量的数据，而且中间的数据并不协调，数据利用效率较低，以BIM技术为基础建立总承包模式的数据交付标准，通过标准化构件库可以大大缩短这段时间。另一方面，装配式钢结构住宅施工涉及工厂加工和构件现场安装两个阶段，所需设备繁多，工艺复杂，同时，装配式钢结构住宅体系由于多方面发展不平衡带来的集成优势不足，BIM技术与精细化管理相结合是提高建筑工业化有效方法，可以很大程度地提高生产效率，优化施工管理，从而达到精细化管理的目标。