（内蒙古科技大学，包头 014000）

0 引言

装配式建筑以符合市场要求、节能环保、省工省时的优点，成为推进建筑产业可持续发展的必然趋势。目前在装配式建筑领域中推广应用BIM技术是实现装配式建筑集成设计、智能制造、虚拟建造的重要手段，可以在更高层次上实现装配式建筑全过程全专业的一体化集成。

1 BIM技术在装配式建筑中的应用现状

当前，国内外学者就BIM技术在装配式建筑应用方面进行了一些探究。国外学者Shery等[1]利用MS Access将BIM模型和开发的PEPCON管理程序进行关联，实现了对装配式建筑进度上的调整。而Ali等[2]则提出将RFID标签中的存储数据代表BIM数据库中的信息，从概念上设计了此方法中RFID标签的数据格式。国内学者有周文波等[3]较早地将BIM技术与预制装配式建筑结合，指出了二者的适用性，探讨了BIM模型在预制建筑中的研究方向。齐宝库、李长福[4]则讨论了BIM技术在装配式建筑全生命周期管理中的应用前景。常春光，白庶等[5,6]分别探讨了BIM与RFID技术在装配式建筑施工过程及运维阶段的具体运用，对BIM-RFID系统推广提出了可行性建议，并提出绿色运维管理理念。于龙飞等[7]较有创新性的提出基于BIM的装配式建筑集成建造系统（BIMCICS）的概念，阐述该系统的总体框架，为BIM技术在装配式建筑集成建造系统奠定基础。

虽然已有部分学者对BIM技术在装配式建筑施工阶段的应用做了初步研究，但大多侧重于BIM技术的施工控制和RFID的材料监管信息集成，对预制构件在现场安装过程中产生的偏差如何进行有效的纠正及提高工程质量方面还有待更深入的研究。在推进BIM技术与装配式建筑深入融合的基础上，将BIM与3D扫描技术集成系统应用于装配式建筑施工管理中将是未来主要研究方向。

2 “BIM信息集成动态管理系统”在装配式建筑施工阶段应用

2.1 BIM技术在装配式建筑施工阶段应用

BIM以数字形式表现建设过程和设施管理，同时也是以数字形式进行建设过程以及设施管理的信息交流和相互操作[8]。BIM技术的参数化设计、多方协同设计和项目全寿命周期信息集成等特点，使其可以有效地提高装配式建筑设计、生产及施工的效率。

通过BIM技术对施工现场以动态的方式进行合理布局，尽可能减少二次搬运，提升施工效率；利用BIM技术进行施工模拟，在模拟中发现问题和制定改进方案，确保目标实现；借助BIM平台可以将施工对象与施工进度数据集成，实现施工进度的实时跟踪与监控，再引入资源维度，建立装配式建筑“动态施工规划”，对质量、进度、成本实施动态管理[9]。

BIM技术可以提高装配式建筑工程的集成化程度和各参与方的工作效率，使项目各管理方快速、准确的获取工程所需的数据，实现项目信息化管理，构建BIM在装配式建筑施工阶段的信息平台框架示意图如图1所示。

2.2 BIM与RFID集成在装配式建筑施工阶段的应用

RFID（无线电射频识别）是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关信息[10]。装配式建筑因预制构件种类繁多，经常会出现构件丢失、错用、误用等情况，并且会出现一个构件不合格导致整个建筑损失，所以对预制构件现场管理务必要严格。RFID阅读器可以迅速识别并读入施工场地的构件，并用于装配式建筑施工的整个过程。因此，在装配式建筑的构件制作过程中，工作人员可以通过RFID技术将构件的相关信息记录下来[11]，包含的信息内容如表1所示。

BIM/RFID信息的集成主要将RFID技术与BIM技术结合，将标签编码中的构件信息储存在BIM信息库中，对构件进行实时追踪控制，实现构件RFID信息向BIM模型的有效传递。BIM确保RFID芯片标签中数据及时储存和更新。

2.3 BIM与3D扫描在装配式建筑施工阶段的应用

3D扫描技术是利用激光测距原理，以每秒数百万次的测量速度，快速获取物体表面点的三维坐标、色彩信息和反射强度，并通过计算机加工处理，构建出建筑物外观几何尺寸完全一样的点云模型，从而实现实景复制[12]。鉴于3D扫描技术可快速、高效地获取目标建筑物的表面信息，可以通过3D扫描技术对装配式建筑施工现场进行实测，获取已完工程的实测点云数据，将数据传输到原有BIM模型中，与BIM设计模型进行偏差比对，分析其中的偏差情况，对原BIM模型进行调整和更新，并以此调整原来的施工方案，实现辅助工程质量检测、快速建模和减少返工，从而保证装配式建筑下一阶段施工的顺利进行。

BIM/3D扫描-信息集成主要是将BIM和3D扫描技术相结合，通过施工现场3D扫描点云数据的采集，对已完工程构件的逆向纠偏。

2.4 BIM技术在装配式建筑施工阶段信息集成设计

在装配式建筑施工阶段，将BIM技术用于现场管理需要集成有效的技术手段作为辅助，现代信息管理系统中，BIM、RFID与3D扫描分属三个系统——施工控制、材料监管和安装纠偏。将三者相结合，建立一个以BIM为基础的信息集成平台框架如图2所示，为装配式建筑施工阶段的质量管理提供信息支持。

图1 BIM在装配式建筑施工阶段的信息平台框架示意图

表1 RFID标签记录数据信息的标准

图2 BIM/RFID/3D扫描在装配式建筑施工阶段的信息集成框架示意图

3 工程应用

某钢结构工程的主厂房为装配式建筑试点工程，长786m，宽122.5m，建筑面积75503.5m2，如图3所示该工程高跨部分采用的是格构式钢管圆柱，单根柱高75.8m，安装十分困难。该工程处于主体结构已完工，即将进行彩钢板吊装、机电设备进场安装。

图3 某装配式工程施工现场

本工程在RFID技术实施的同时，使BIM与3D扫描技术的集成得到了应用。为精确制导下一步彩钢板吊装，对高跨部分进行扫描，将处理后的点云数据与BIM模型进行比对如图4所示，为了更为直观的看出各个部位偏差量的不同，选择了柱与柱、梁与梁等之间安装部分的节点，定位轴线点，重点分析了安装节点处的偏移情况，因为这些点在安装的时候非常不容易控制，出现偏差的可能性比较大，对比结果如图5所示。

图4 点云模型与BIM模型比对过程

本研究主要选取了该钢结构中一些梁柱、梁板等关键节点，由Qualify软件模拟分析上述节点。通过比对关键节点，分析得出这些点中X轴最大偏移量的绝对值为136.5797mm，Y轴最大偏移量的绝对值为75.3669mm，Z轴最大偏移量的绝对值为150.3561mm。选取比对的每个点在X轴、Y轴、Z轴三个不同方向上均有不同程度的偏差，平均偏差在80mm～90mm之间。其中这83个关键节点中43.7%的点不符合企业的标准，56.3%的点虽然符合企业标准，但是偏差量的平均值仍然在50mm以上，且这些关键节点对后续彩钢板吊装、机电安装工程有直接影响，所以很有必要对BIM模型进行更新。在关键节点偏差分析的基础上，根据逆向建模的原理如图6所示，针对该工程施工特点并结合Geomagic逆向建模软件，从点阶段、多边形阶段、形状阶段三个方面，对该工程高跨部分进行逆向建模如图7所示。

对比分析得出BIM设计模型存在较大偏差，为确定下一步的彩钢板下料尺寸。根据现场实地调查，屋面板和侧向端部板的安装最为重要，结合该工程的施工特点，本文选择了四块不同的部位，即侧向端部的A1、A2板，屋面段部的B1、B2板，进行的彩钢板安装进行下料尺寸的确定，并且与原来的BIM模型进行比对如图8所示。

1）BIM模型彩钢板尺寸：

A1：33.26m×19.00m=631.94m2A2：28.07m×16.00m=449.12m2

B1：34.41m×18.10m=622.82m2B2：22.58m×15.10m=340.96m2

2）更新后的BIM模型彩钢板尺寸：

A1：33.31m×19.07m=635.22m2A2：28.48m×16.06m=457.39m2

B1：34.68m×18.23m=632.22m2B2：22.51m×14.97m=336.97m2

图5 选取的关键节点

图6 Geomagic逆向建模流程

图7 Geomagic逆向建模示意图

图8 彩钢板吊装方案选取截图

通过对上述彩钢板下料尺寸的分析可以看出，A1、A2、B1三块彩钢板实际尺寸比设计模型中的尺寸大，如若按照设计图纸进行下料，将会造成返工，直接造成了1707.87m2的彩钢板材料浪费，间接造成了人工费、机械费等费用的增加。

4 结论

本文针对在装配式建筑施工阶段的质量管理这一问题，引入现代信息技术集成理念，以BIM为平台分别建立BIM与RFID、3D扫描集成管理系统，实现装配式建筑施工阶段的全过程动态管理，为提升装配式建筑整体建造及管理水平提供一种思路。以期解决装配式建筑工业化施工过程中出现的“错漏碰缺”、施工管理过程中信息不对称等问题，进而促进装配式建筑这一新型建筑形式更好更快地推广，但要达到装配式建筑信息集成无缝结合，还需在实践中进一步完善。

[1]Sheryl Staub-French,Alan Russell and Ngoc Tran.Linear Scheduling and4DVisualization[J].Journal of Computing In Civil Engineering,2008,5(6):192-205.

[2]Ail Motamedi,AminHammad.RFID-Assisted Lifecycle Management of Building Components Us- ingBIM Date[A].26th International Symposium on Automation and Robotics inConstruction[C].2009:109-116.

[3]周文波,等.BIM技术在预制装配式住宅中的应用研究[J].施工技术,2012,41(377):72-74.

[4]齐宝库,李长福.基于BIM的装配式建筑全生命周期管理问题研究[J].施工技术,2014,43(15):25-29.

[5]常春光,吴飞飞.基于BIM和FRID技术的装配式建筑施工过程管理[J].沈阳建筑大学学报(社会科学版),2015,17(2):170-174.

[6]白庶,张艳坤,等.BIM技术在装配式建筑中的应用价值分析[J].建筑经济,2015,36(11):106-109.

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