周弋楠 胡和蟬 劉學(xué)瑜 林泳言 馮興興

摘 要：在追求可持續(xù)發(fā)展的大環(huán)境下，我國(guó)建筑應(yīng)告別粗放式發(fā)展，順應(yīng)綠色有機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。裝配式建筑雖符合這一需求，但也存在一些質(zhì)量問(wèn)題。為了進(jìn)一步研究質(zhì)量問(wèn)題及其解決方法，筆者提出裝配式質(zhì)量鏈的概念，并按全過(guò)程的邏輯順序?qū)⑵浞譃樯a(chǎn)鏈、倉(cāng)儲(chǔ)鏈和施工鏈，旨在充分運(yùn)用BIM技術(shù)，解決裝配式建筑在構(gòu)件生產(chǎn)階段、倉(cāng)儲(chǔ)階段、施工階段中存在的質(zhì)量問(wèn)題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配式質(zhì)量鏈管理的優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：質(zhì)量鏈;管理;BIM;裝配式建筑

一、BIM技術(shù)及裝配式質(zhì)量鏈概述

（一）裝配式質(zhì)量鏈主要內(nèi)容

裝配式建筑，指按標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)建造的預(yù)制構(gòu)配件，在工廠進(jìn)行生產(chǎn)制造完成后將成品運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)安裝拼接，從而完成建筑實(shí)體構(gòu)建的一種建筑生產(chǎn)模式[1]，并且在具有施工中有更為簡(jiǎn)便、污染性低、施工工期短等優(yōu)點(diǎn)。

裝配式建筑的質(zhì)量形成相較于傳統(tǒng)建筑來(lái)說(shuō)更為復(fù)雜，它不是由一個(gè)個(gè)獨(dú)立的單元勾連而成，更像是環(huán)環(huán)相扣的鏈條，彼此之間互為影響。多個(gè)要素共同努力，才能形成一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)馁|(zhì)量鏈條[2]。

裝配式建筑的質(zhì)量鏈，可以按總體行進(jìn)進(jìn)程分為生產(chǎn)鏈、倉(cāng)儲(chǔ)鏈及施工鏈。三個(gè)鏈塊環(huán)環(huán)相扣，互相影響，關(guān)注各個(gè)鏈塊的質(zhì)量管理問(wèn)題，提出針對(duì)性的解決方案，能夠使裝配式建筑質(zhì)量鏈聯(lián)系得更加緊密，更利于管理。

（二）BIM技術(shù)主要內(nèi)容

BIM，即Building Information Modeling的簡(jiǎn)稱，是指基于先進(jìn)三維數(shù)字設(shè)計(jì)解決方案所構(gòu)建的可視化數(shù)字建筑模型。它使工程在各階段都能夠進(jìn)一步節(jié)省能源和成本、減少污染和提高效率。

BIM在裝配式建筑的質(zhì)量鏈管理中有著無(wú)法估量的地位。通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)裝配現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行模擬，可以進(jìn)行虛擬施工，合理布置施工現(xiàn)場(chǎng)，保證合理的吊裝范圍和安全經(jīng)濟(jì)的構(gòu)件堆放位置;預(yù)知裝配要點(diǎn)，彌補(bǔ)裝配時(shí)工人技術(shù)上的不成熟。同時(shí)，便于將施工計(jì)劃與施工進(jìn)度展開(kāi)對(duì)比，加強(qiáng)各方對(duì)工程的檢測(cè)和協(xié)作，降低裝配式建筑的發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題的可能性，從而減少因裝配質(zhì)量問(wèn)題返工的可能性。

二、裝配式建筑質(zhì)量鏈管理存在的問(wèn)題

（一）構(gòu)件生產(chǎn)階段存在的問(wèn)題

1.設(shè)計(jì)圖紙存在的問(wèn)題

無(wú)法確定構(gòu)件的點(diǎn)位，導(dǎo)致繪圖效率低下，影響構(gòu)件廠的生產(chǎn)安排;圖紙標(biāo)注不清、信息缺少、標(biāo)注不一致;相鄰部位鋼筋設(shè)計(jì)不合理，安裝不準(zhǔn)確;預(yù)埋件、孔洞、線盒、鋼筋等圖元存在相互碰撞的問(wèn)題[3]。

2.生產(chǎn)過(guò)程存在的問(wèn)題

生產(chǎn)過(guò)程存在的問(wèn)題主要有缺乏專業(yè)工人隊(duì)伍、原材料復(fù)檢與構(gòu)件制品不符合規(guī)范、生產(chǎn)環(huán)境管理不完善。許多生產(chǎn)企業(yè)在構(gòu)件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和質(zhì)量驗(yàn)收方面缺乏明確標(biāo)準(zhǔn)。

綜上，裝配式構(gòu)件的生產(chǎn)階段經(jīng)常出現(xiàn)成品出現(xiàn)裂紋、孔洞定位不準(zhǔn)、尺寸信息不準(zhǔn)確等質(zhì)量問(wèn)題。后期投入施工及驗(yàn)收階段也逐漸暴露出板筋板縫質(zhì)量差、零件尺寸不符合實(shí)際施工要求、隱蔽連接處完工驗(yàn)收難等問(wèn)題[4]。

（二）成品構(gòu)件運(yùn)輸與倉(cāng)儲(chǔ)階段存在的問(wèn)題

1.成品構(gòu)件運(yùn)輸問(wèn)題

從以往來(lái)看，此階段常被忽視或草率制訂方案[5]。往往由于路況勘察不到位、路面崎嶇不平、各類預(yù)制構(gòu)件尺寸相差較大等，給預(yù)制構(gòu)件的安全運(yùn)輸帶來(lái)了諸多風(fēng)險(xiǎn)[2]。

2.成品構(gòu)件堆放問(wèn)題

預(yù)制構(gòu)件堆放位置不合理會(huì)造成二次搬運(yùn)，既增加運(yùn)輸成本又拖慢施工進(jìn)度，增大了構(gòu)件損壞的可能性[6]。預(yù)制構(gòu)件存放的場(chǎng)地排水系統(tǒng)差、排水不暢且地面有積水，都會(huì)使得構(gòu)件在積水的侵蝕下強(qiáng)度降低甚至損壞。

3.成品構(gòu)件的保存與養(yǎng)護(hù)

在現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)工作中，因?yàn)闊o(wú)法對(duì)建筑工程所有預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行合理保存與必要養(yǎng)護(hù)，從而造成預(yù)制構(gòu)件不同程度開(kāi)裂、銹蝕等損壞。此外，在實(shí)際實(shí)施中，施工現(xiàn)場(chǎng)相對(duì)復(fù)雜，人員相對(duì)密集，構(gòu)件擺放不規(guī)范且位置不固定，無(wú)專人管理，并且缺乏嚴(yán)格的制度體系。

（三）施工階段存在的問(wèn)題

1.節(jié)點(diǎn)連接問(wèn)題

目前，國(guó)內(nèi)在裝配式建筑的施工階段最常使用的連接構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的方式為灌漿套筒連接技術(shù)，其存在兩方面的缺陷：一方面，注漿質(zhì)量不符合施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，施工所用漿料質(zhì)量不合格、漿料比重不準(zhǔn)確以及注漿操作不當(dāng)，導(dǎo)致預(yù)制成品構(gòu)件與漿料層之間出現(xiàn)裂縫，墊層發(fā)生位置偏移，灌漿孔出現(xiàn)堵塞等問(wèn)題;另一方面，套筒位置偏差影響鋼筋的施工，一旦出現(xiàn)較大的偏移誤差，鋼筋就無(wú)法順利通過(guò)套筒，進(jìn)而無(wú)法實(shí)現(xiàn)兩個(gè)預(yù)制構(gòu)件的連接，因而預(yù)制構(gòu)件必須再加工。

2.構(gòu)件安裝規(guī)范問(wèn)題

構(gòu)件安裝規(guī)范問(wèn)題是影響建筑質(zhì)量問(wèn)題的另外一個(gè)因素。在施工過(guò)程當(dāng)中，構(gòu)件安裝常出現(xiàn)下列幾個(gè)方面的弊端：一是因?yàn)槭┕ぶ械跹b裝備精度低，安裝過(guò)程當(dāng)中墻板的接縫位置會(huì)呈現(xiàn)偏差，使接縫位置的寬度或深度不滿足施工標(biāo)準(zhǔn);二是轉(zhuǎn)角板厚度薄、體積大，構(gòu)件易形變，故在現(xiàn)實(shí)施工中易導(dǎo)致轉(zhuǎn)角處斷裂的發(fā)生;三是在部分預(yù)制裝配式建筑中，因疊合板跨度較大，一旦施工不當(dāng)，其撓度超過(guò)自身剛度，就會(huì)出現(xiàn)裂縫，甚至斷裂。

三、基于BIM的裝配式建筑質(zhì)量鏈管理優(yōu)化

（一）BIM技術(shù)在生產(chǎn)鏈階段的管理優(yōu)化

1.構(gòu)件規(guī)范化

一方面，可以利用BIM技術(shù)能精確計(jì)算和統(tǒng)計(jì)材料工程量的特點(diǎn)，將材料匯總表、施工方法一覽表等所需表格一站式導(dǎo)出，同時(shí)利用BIM構(gòu)建的三維模型來(lái)實(shí)現(xiàn)交底作業(yè)的可視化，以解決隱蔽節(jié)點(diǎn)竣工驗(yàn)收難的問(wèn)題，促進(jìn)構(gòu)件的規(guī)范化生產(chǎn)[7];另一方面，可以利用BIM技術(shù)構(gòu)件拆分的功能，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的過(guò)程中，通過(guò)分析不同相關(guān)參數(shù)對(duì)相關(guān)構(gòu)件進(jìn)行拆分，并綜合考慮構(gòu)件的加工、運(yùn)輸?shù)跹b及后期的現(xiàn)場(chǎng)裝配等多方因素，在生產(chǎn)的過(guò)程中就做好構(gòu)件的埋件、預(yù)留孔洞尺寸對(duì)照等工作。

通過(guò)以上兩個(gè)方面，對(duì)批量生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行規(guī)范化，以提高構(gòu)件的合格率和預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的規(guī)范化。

2.碰撞檢查

將構(gòu)建模型導(dǎo)入BIM碰撞實(shí)驗(yàn)軟件，檢查構(gòu)件之間是否存在沖突或矛盾，精確定位預(yù)留孔洞，得到碰撞實(shí)驗(yàn)報(bào)告，從而采取“利用BIM軟件構(gòu)建參數(shù)族庫(kù)，直接對(duì)參數(shù)族修改更新，優(yōu)化設(shè)計(jì)”或“直接對(duì)碰撞點(diǎn)的參數(shù)進(jìn)行修改”的方法來(lái)解決檢查暴露出的碰撞點(diǎn)。碰撞點(diǎn)修改后，利用BIM技術(shù)及時(shí)深化和優(yōu)化圖紙、對(duì)裝配式構(gòu)件進(jìn)行重新排版、對(duì)需要標(biāo)識(shí)的構(gòu)件嚴(yán)格按照構(gòu)件規(guī)范化原則進(jìn)行系統(tǒng)編號(hào)，并將優(yōu)化后的模型反饋廠家，將問(wèn)題解決在構(gòu)件加工之前[8]。

以上方法不僅可以降低傳統(tǒng)2D模式的錯(cuò)、漏、碰、缺等現(xiàn)象的出現(xiàn)，還能提高施工效率和質(zhì)量、縮短工期。

（二）BIM技術(shù)在運(yùn)輸與倉(cāng)儲(chǔ)階段的管理優(yōu)化

1.路線優(yōu)化減少損壞

第一，根據(jù)BIM模型預(yù)制構(gòu)件的詳細(xì)參數(shù)，選擇滿足構(gòu)件尺寸和承載能力要求的運(yùn)輸機(jī)械，減少構(gòu)件與運(yùn)輸車輛、構(gòu)件之間的碰撞和摩擦[9]。第二，運(yùn)用BIM技術(shù)，在確定最優(yōu)路線和備用路線的前提下，對(duì)已有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提前確定運(yùn)輸途中需要下車檢查的點(diǎn)，減少不必要的檢查次數(shù)和運(yùn)輸時(shí)間，降低預(yù)制構(gòu)件損壞的可能性。

2.位置模擬減少二次搬運(yùn)

一方面，運(yùn)用BIM軟件，在建立相應(yīng)三維場(chǎng)地模型后，對(duì)已建立的模型進(jìn)行可視化和參數(shù)化分析，在明確運(yùn)輸?shù)缆返那疤嵯拢瑢?duì)場(chǎng)地中的施工區(qū)域、生活區(qū)域、加工區(qū)域等進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，從而擬出若干個(gè)構(gòu)件存放的位置。另一方面，依據(jù)便于吊裝施工、安全適用等相關(guān)原則，以及起吊機(jī)械的位置、作業(yè)區(qū)范圍等，對(duì)預(yù)制構(gòu)件存放的位置進(jìn)行三維模擬布置，確定滿足條件的構(gòu)件存放位置，同時(shí)保證構(gòu)件堆放場(chǎng)地平坦、無(wú)大面積積水且承載能力滿足要求，以減少二次搬運(yùn)和構(gòu)件損壞。

3.數(shù)據(jù)整合人員調(diào)度（BIM方便我們查閱構(gòu)件信息以及錄入）

利用BIM平臺(tái)高度信息集成的特點(diǎn)，導(dǎo)入相關(guān)模型、錄入相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，再根據(jù)這些數(shù)據(jù)調(diào)度相應(yīng)的人員。例如，按照吊裝次序確定構(gòu)件的存放規(guī)律及堆放層數(shù)、構(gòu)件的進(jìn)場(chǎng)順序及進(jìn)場(chǎng)數(shù)量，并根據(jù)這些信息部署人員，確定人員的使用及調(diào)度情況，明確相關(guān)責(zé)任及義務(wù)，同時(shí)減少無(wú)關(guān)工人在此區(qū)間內(nèi)的逗留及休息等，從而減少構(gòu)件被損壞的可能性。

（三）BIM技術(shù)在施工鏈階段的管理優(yōu)化

1.平面布置模擬

利用BIM可以根據(jù)施工機(jī)械設(shè)備的規(guī)模、設(shè)備的運(yùn)行范圍、施工平面布置的要點(diǎn)及布置技術(shù)等的特點(diǎn)，模擬施工現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)場(chǎng)景，優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備及材料的布置，從而實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)專業(yè)以及施工機(jī)械設(shè)備的協(xié)調(diào)，提高施工質(zhì)量。同時(shí)，利用BIM可視化技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)水電管線布置進(jìn)行模擬，預(yù)測(cè)因管線布置不當(dāng)而引起的各種安全質(zhì)量問(wèn)題，優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)水電管線布置，提高施工現(xiàn)場(chǎng)安全性。

2.大型機(jī)械設(shè)備運(yùn)作模擬

利用BIM技術(shù)，提前在施工現(xiàn)場(chǎng)模擬大型機(jī)械設(shè)備的安裝和拆卸過(guò)程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)大型機(jī)械設(shè)備可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題，并制訂問(wèn)題的解決方案。確保預(yù)留構(gòu)件節(jié)點(diǎn)能正常連接，避免因節(jié)點(diǎn)無(wú)法連接造成構(gòu)件再加工而耽擱工期，提高裝配式建筑的施工效率，加快施工進(jìn)度。

3.構(gòu)件吊裝模擬

通過(guò)BIM技術(shù)，施工人員可以模仿并察看預(yù)制構(gòu)件的全部吊裝過(guò)程，重復(fù)確認(rèn)吊裝流程，對(duì)吊裝位置進(jìn)行精確規(guī)劃，確定吊裝過(guò)程是否符合施工的相關(guān)規(guī)定和要求、現(xiàn)場(chǎng)部署是否合理、是否會(huì)對(duì)吊裝帶來(lái)不好的影響。施工人員可以通過(guò)這些環(huán)節(jié)提前發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，避免吊裝作業(yè)不當(dāng)造成的構(gòu)件開(kāi)裂或斷裂，降低對(duì)工程質(zhì)量和工期的影響。

四、結(jié)語(yǔ)

裝配式建筑具有綠色、節(jié)能、環(huán)保等特點(diǎn)，在追求可持續(xù)發(fā)展道路的推動(dòng)下，將會(huì)得到更為廣泛的利用。于是，解決裝配式建筑質(zhì)量的問(wèn)題是重中之重。

在建筑行業(yè)迅速發(fā)展的大背景下，要取得革新就必須與時(shí)俱進(jìn)。裝配式建筑質(zhì)量的優(yōu)化必將融入BIM技術(shù)，裝配式建筑和BIM技術(shù)的相互促進(jìn)將使雙方價(jià)值最大化，提升我國(guó)建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展水平。

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