第一章 引言
第一节 研究背景及意义
一、研究背景
建筑业作为我国国民经济发展的支柱产业，是国民经济的重要组织部门，他与国家科技的发展、人民生活的改善都有着千丝万缕的关系[1]。自 2006 年以来，建筑业总产值的增长率已经连续 6 年超过 20%。其中，2015 年增长 2.3%，2016 年上升至7.1%，2017 年达到 10.5%，2018 年第一季度就增长了 13%，整个行业进入平稳发展期[2]。建筑行业在稳步发展的同时，隐藏在背后的种种问题却发人深省。近些年，全国各地的建筑工程结构不合格、材料不达标等事情屡见不鲜。如北京明悦湾保障房项目因混凝土不达标拆除了六栋楼，还对两栋楼进行了加固；珠海祖国广场因未根据实际工况设计计算，对设计方案又缺少深入论证，而造成的基坑坍塌事故。综上所述，对于如何提高施工质量管理水平已成为建筑业所面临的一大难题。
建筑行业的一直存在着发展方式粗放、人员密度大、项目参与方多等问题。这样一个庞大且复杂的行业，给建筑企业带了机遇，更带来了挑战。而目前施工过程中存在着诸多问题，如信息交互不畅、信息传递流失、施工现场管理混乱等。这些问题的出现，对工程的施工质量产生可极大地影响。近些年来，人们对房子的要求不只局限于居住，更逐渐开始追逐外观、功能及舒适度等。另外，我国高层建筑和大型复杂建筑就像雨后春笋般拔地而起，它们的造型奇特、参建单位多、施工工艺复杂等特点，都对工程的施工质量提出了新要求，同时也预示着我们需要探寻一种新的质量管理模式来满足这些要求。由此，BIM 技术便逐渐出现在了人们的视线。
BIM 技术自提出就引起了业界广泛关注。2011 年，住房城乡建设部在印发关于《2011-2015 年建筑业信息化发展纲要》中通知中指出：加快推广 BIM 技术、协同设计、移动通讯、无线射频、虚拟现实、4D 项目管理等技术在勘察设计、施工和工程项目管理中的应用，改进传统的生产与管理模式，提升企业的生产效率和管理水平[3]。BIM 技术的核心是建立一组虚拟的数字化三维模型，并对模型中的每一个几何构件及构件间赋予与实际工程相对应的对象数量、空间关系与数据属性等。基于上述表述可得知，BIM 技术不只是一套软件或工具，它还牵涉到工程的施工作业流程与全生命周期的信息管理。在工程的不同阶段，工程各参与方通过嵌入、提取、更新与修改模型内的信息，来实现各工种之间、各参与方之间的协同作业。BIM 技术作为一个共享知识资源，它的应用一方面实现了项目各参与方在全生命周期内的全过程管理和信息化协同管理。另一方面，应用 BIM 技术的施工质量管理，通过移动终端设备能够实时追踪工程施工过程，对于施工中发现的质量问题进行及时反馈，使工程项目的各参与方可以更快、更直观的发现问题，解决问题。
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第二节 国内外研究综述
一、国外研究综述
20 世纪 70 年代，被称为“BIM 之父”的卡内基梅隆大学建筑和计算机专业教授 Chuck Eastman，在他的著作中提出“利用计算机来描述建筑物”。他提到从建筑工程的可视化与量化的角度来对建筑工程进行分析，有利于提高工程建设效率[4]。Robert Aish 在发表的论文中，首次使用“建筑信息模型”一词，他在论文中描述的BIM 技术相关论点和实施的技术，在现阶段仍被我们认知，他还通过分析案例来表达它的观点[5]。
BIM 技术的开始应用是由美国 Autodesk 公司在 2002 年向国际建筑师协会(UIA)提出的，并发布了《BIM 白皮书》。之后，“BIM 教父”Jerry Laiserin 在文章中对 BIM的内涵和外延进行界定，表述为“BIM 技术是以数字形式来描述工程的建设与管理过程，同时在工程实施过程中以数字的形式进行信息交流与协同管理”[6]，得到多方的认可，随后在欧美、日韩、新加坡等发达国家和地区快速地传播和发展。
Akinci B，Fischer M 等学者，在文章中提出的基于通用工作空间本体和项目特定的 IFC 为基础的 4D 生产模型，能够自动生成项目特定工作空间。这个工作空间可以记载工程的施工活动、方法、存在的时间、地点以及所占体积，有利于施工计划的空间规划[7]。
一、国外研究综述
20 世纪 70 年代，被称为“BIM 之父”的卡内基梅隆大学建筑和计算机专业教授 Chuck Eastman，在他的著作中提出“利用计算机来描述建筑物”。他提到从建筑工程的可视化与量化的角度来对建筑工程进行分析，有利于提高工程建设效率[4]。Robert Aish 在发表的论文中，首次使用“建筑信息模型”一词，他在论文中描述的BIM 技术相关论点和实施的技术，在现阶段仍被我们认知，他还通过分析案例来表达它的观点[5]。
BIM 技术的开始应用是由美国 Autodesk 公司在 2002 年向国际建筑师协会(UIA)提出的，并发布了《BIM 白皮书》。之后，“BIM 教父”Jerry Laiserin 在文章中对 BIM的内涵和外延进行界定，表述为“BIM 技术是以数字形式来描述工程的建设与管理过程，同时在工程实施过程中以数字的形式进行信息交流与协同管理”[6]，得到多方的认可，随后在欧美、日韩、新加坡等发达国家和地区快速地传播和发展。
Akinci B，Fischer M 等学者，在文章中提出的基于通用工作空间本体和项目特定的 IFC 为基础的 4D 生产模型，能够自动生成项目特定工作空间。这个工作空间可以记载工程的施工活动、方法、存在的时间、地点以及所占体积，有利于施工计划的空间规划[7]。
Halfway M R，Froese T M 等学者，应用 BIM 技术构建了建筑集成平台，该平台是现阶段 5D+BIM 技术软件的前身，它集成了工程施工质量管理、工程造价预算与工程量统计等功能，同时又具有较强的模型编辑能力，为 BIM 技术的应用提供了基础[8]。
Mccuen T L 在文中是以 BIM 模型在开发中的调度和成本函数增值为例进行的研究。他指出项目的进度、成本与质量是施工过程中的重要组成部分，将 BIM 技术应用于其中，有利于实现对每一个项目的时间、成本以及施工质量做出明智的决定。最后，他通过集成了一个多维模型，增强 BIM 技术对项目团队和项目业主的好处[9]。
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第二章 施工质量管理理论与 BIM 技术概述
第一节 施工质量管理理论
一、施工质量管理概述
（一）施工质量管理概念
建筑工程的质量关系着建筑物的寿命和使用功能，对近期和长远的经济效益都有重大影响。施工质量是所有质量关系的核心，而影响施工质量的因素有很多。除了常说的施工过程中的人员、材料、机具设备、环境和施工方法因素之外，还包含原材料的运输和保管、机械设备的日常维护与运转情况、工人工作的熟练程度、劳动组织的先进性、质量检查和测试手段的健全性等工作的质量[30]。因此，加强施工质量管理有助于提高工程质量和减少安全事故。
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第二章 施工质量管理理论与 BIM 技术概述
第一节 施工质量管理理论
一、施工质量管理概述
（一）施工质量管理概念
建筑工程的质量关系着建筑物的寿命和使用功能，对近期和长远的经济效益都有重大影响。施工质量是所有质量关系的核心，而影响施工质量的因素有很多。除了常说的施工过程中的人员、材料、机具设备、环境和施工方法因素之外，还包含原材料的运输和保管、机械设备的日常维护与运转情况、工人工作的熟练程度、劳动组织的先进性、质量检查和测试手段的健全性等工作的质量[30]。因此，加强施工质量管理有助于提高工程质量和减少安全事故。
施工质量管理是针对建筑与安装产品的质量管理，在该产品在满足一定用途的同时，还能满足人们对坚固耐久、经济适用、美观等属性的需求。施工质量管理是衡量一个企业管理水平的重要标志，探寻合适的质量管理方法是保证项目质量的关键。早在上世纪 60 年代，日本专家便开发出七种工程质量统计工具，即排列图、因果图、调查表、直方图、控制图、散布图和分层法，称为“质量管理七种工具”，这七种方法的提出主要是针对施工人员和初级技术人员在现场的质量管理[31]。之后，随着质量管理的发展，专家们又研究出适用于管理层的质量管理方法，再原名称的基础上称它们为“质量管理新七种工具”，即关联图法、网络图法、系统图法、矩阵图法、KJ 法、矩阵数据解析法、PDPC 法[32]。
（二）施工质量管理理论基础
1. 全面质量管理理论
20 世纪 70 年代末，我国开始正式推行全面质量管理。全面质量管理是指一个组织以质量为中心，以全员参与为基础，用科学的方式全面、全过程的参与到质量管理中，充分发挥出企业在管理、组织、技术和后勤服务等工作的作用的质量管理方法[33]。全面质量管理与其他管理理论的区别在于，它强调管理必须始于识别顾客的质量要求，终于顾客对他手中的产品感到满意。全面质量管理理论主要包括三个层面：
（1）全面质量管理
工程的全面质量管理是指工程各参与方对工程或产品质量与工作质量的全面管理。工程的业主、监理单位、设计单位、施工总包或分包单位等任何一方，在任何环节都不可怠慢疏忽。在工程整个建设过程中，明确的质量责任是保证工程质量的关键。
（2）全过程质量管理
全过程质量管理是指对工程项目或产品从市场调研、设计开发、确定供应商到生产制造、包装检验，再到运输销售、为用户服务等全过程进行质量管理。它强调从源头抓起，全过程推进[34]。
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第二节 BIM 技术理论研究
一、BIM 技术内涵及特点
（一）BIM 技术的内涵
BIM 一词在 2002 年由 Autodesk 公司率先提出的，目前在业界内得到广泛认可。BIM 技术是一种多维模型信息集成技术，它以三维数字技术为基础，将工程的实体与功能特性进行数字化表达。BIM 技术的核心是建立虚拟的三维模型，并利用数字化技术为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库除了包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息之外，还包含了非构件对象（如空间、运动行为等）的状态信息。借助这个包含工程信息的三维模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，使工程不同利益方通过在 BIM 中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。
BIM 作为一个完善的信息模型，它能够对工程全生命周期进行完整的描述，并记录着工程在不同阶段的数据、过程与资源，利用 BIM 提供的自动计算、查询、组合拆分等实时工程数据，可以让工程各参与方进行参考与应用，从而提高施工效率和质量，减少错误和风险[44]。
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1. 全面质量管理理论
20 世纪 70 年代末，我国开始正式推行全面质量管理。全面质量管理是指一个组织以质量为中心，以全员参与为基础，用科学的方式全面、全过程的参与到质量管理中，充分发挥出企业在管理、组织、技术和后勤服务等工作的作用的质量管理方法[33]。全面质量管理与其他管理理论的区别在于，它强调管理必须始于识别顾客的质量要求，终于顾客对他手中的产品感到满意。全面质量管理理论主要包括三个层面：
（1）全面质量管理
工程的全面质量管理是指工程各参与方对工程或产品质量与工作质量的全面管理。工程的业主、监理单位、设计单位、施工总包或分包单位等任何一方，在任何环节都不可怠慢疏忽。在工程整个建设过程中，明确的质量责任是保证工程质量的关键。
（2）全过程质量管理
全过程质量管理是指对工程项目或产品从市场调研、设计开发、确定供应商到生产制造、包装检验，再到运输销售、为用户服务等全过程进行质量管理。它强调从源头抓起，全过程推进[34]。
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第二节 BIM 技术理论研究
一、BIM 技术内涵及特点
（一）BIM 技术的内涵
BIM 一词在 2002 年由 Autodesk 公司率先提出的，目前在业界内得到广泛认可。BIM 技术是一种多维模型信息集成技术，它以三维数字技术为基础，将工程的实体与功能特性进行数字化表达。BIM 技术的核心是建立虚拟的三维模型，并利用数字化技术为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库除了包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息之外，还包含了非构件对象（如空间、运动行为等）的状态信息。借助这个包含工程信息的三维模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，使工程不同利益方通过在 BIM 中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。
BIM 作为一个完善的信息模型，它能够对工程全生命周期进行完整的描述，并记录着工程在不同阶段的数据、过程与资源，利用 BIM 提供的自动计算、查询、组合拆分等实时工程数据，可以让工程各参与方进行参考与应用，从而提高施工效率和质量，减少错误和风险[44]。
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第一节 引入 BIM 技术的施工质量管理组织机构设置··························25
一、BIM 人员组成.................................... 25
二、引入 BIM 技术的施工质量管理组织设置...............................26
第四章 A 项目基于 BIM 技术的施工质量管理案例研究··················· 39
第一节 A 项目概述·································39
一、项目介绍....................................39
二、项目特点及施工质量管理难点....................................39
第五章 结论与展望······························· 61
第一节 结论····························61
第二节 展望·························62
第四章 A 项目基于 BIM 技术的施工质量管理案例研究
第一节 A 项目概述
一、项目介绍
A 项目位于沿海地段，建筑功能为民用住宅与商业办公的综合性项目。项目包括五栋主楼，均为剪力墙结构，其中四栋为高层住宅楼，一栋为 19 层的商业办公楼及配套用房，地下两层为车库与设备用房。建筑总面积为 8.5 万 m2，地上建筑面积6.3 万 m2，地下建筑面积 2.2 万 m2。考虑工程建筑规模大，施工场地狭窄，施工难度大，决定结合 BIM 技术来完成工程项目的施工。对于软件的选用设计阶段采用Revit 软件、施工阶段才用 Luban BIM 系列软件对整个施工过程的质量进行管理。
本工程项目涉及 5 个楼座，规模较大且较密集、场地狭小，施工组织和现场布局困难；工程地下结构为两层，占地面积大，基坑深度- 9.3m，土方挖运工程量大；工程参建单位达 18 家，施工场地划分复杂、交叉施工情况较多，由于涉及专业较多，工程参与方也多，数据协同困难；地下室各种设施和设备管线众多，工程设计和施工难度大。
A 项目涉及楼座较多且较复杂，因此，会产生大量的工程图纸。在传统施工质量管理模式下建设 A 项目，图纸通常采用二维平面的方式。大量的工程图纸增大会审工作的难度；其次，由于技术人员对图纸的理解程度不同也不利于项目各方的沟通协调；另外，由于各图纸之间缺乏关联性，从施工的角度上带来技术风险与质量风险。
A 项目具有楼座多，规模大且密集等特点。传统施工质量管理模式下的技术交底通常采用二维 CAD 图纸与文字描述，进行口头讲授来完成技术交底工作，存在着很大的弊端。比如说：同一道工序不同的交底人员有着不同的理解，以口头传授的内容也不同，工人只能对这些口授的内容进行想象。而对那些抽象的专业术语，工人会感觉晦涩难懂、摸不着头脑，交流过程中容易出现理解错误的情况。工人一旦理解错误，就存在更大的质量和安全隐患，对工程极为不利。
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第五章 结论与展望
第一节 结论
本论文在分析传统施工质量控制理论、BIM 技术理论的基础上，对现阶段施工质量管理中存在的问题和原因进行讨论，将BIM技术应用到施工过程的质量管理中，并通过具体项目的实际应用证明了 BIM 技术用于施工过程质量管理的可行性。经过分析研究得出以下结论：
（一）系统的论述了将 BIM 技术引入到工程施工质量管理领域中，并基于实际案例论述其具体应用
通过上述介绍的现阶段建筑工程施工质量管理存在的问题及 BIM 技术的内涵、应用现状和应用价值，得出将 BIM 技术引入到施工质量管理中的可行性。随后结合实际案例，论述了 BIM 技术在工程施工质量管理中的具体应用，如可视化技术交底与虚拟漫游、图纸审查、重点施工方案的编制与工艺模拟等，全面的证明了 BIM 技术在施工质量管理中优势。
（二）构建了基于 BIM 技术的施工质量管理体系
研究设计引入 BIM 技术的施工质量管理的组织机构及 BIM 模型，并通过建立的 BIM 模型进行施工质量管理应用流程、材料质量管理流程及关键质量控制点的管理流程，并绘制了上述流程分析图。通过分析得出采用 BIM 技术的施工质量管理有利于工程施工质量管理的系统化，最终构建出基于 BIM 技术的施工质量管理体系，为工程的施工质量管理提供了实践意义。
本论文在分析传统施工质量控制理论、BIM 技术理论的基础上，对现阶段施工质量管理中存在的问题和原因进行讨论，将BIM技术应用到施工过程的质量管理中，并通过具体项目的实际应用证明了 BIM 技术用于施工过程质量管理的可行性。经过分析研究得出以下结论：
（一）系统的论述了将 BIM 技术引入到工程施工质量管理领域中，并基于实际案例论述其具体应用
通过上述介绍的现阶段建筑工程施工质量管理存在的问题及 BIM 技术的内涵、应用现状和应用价值，得出将 BIM 技术引入到施工质量管理中的可行性。随后结合实际案例，论述了 BIM 技术在工程施工质量管理中的具体应用，如可视化技术交底与虚拟漫游、图纸审查、重点施工方案的编制与工艺模拟等，全面的证明了 BIM 技术在施工质量管理中优势。
（二）构建了基于 BIM 技术的施工质量管理体系
研究设计引入 BIM 技术的施工质量管理的组织机构及 BIM 模型，并通过建立的 BIM 模型进行施工质量管理应用流程、材料质量管理流程及关键质量控制点的管理流程，并绘制了上述流程分析图。通过分析得出采用 BIM 技术的施工质量管理有利于工程施工质量管理的系统化，最终构建出基于 BIM 技术的施工质量管理体系，为工程的施工质量管理提供了实践意义。
（三）分析了应用 BIM 技术对施工质量管理的优势与应用亮点
分析现阶段施工质量管理常出现的一系列问题及 BIM 技术的应用价值，从施工质量要素管理与在质量管理技术综合应用两方面，分析 BIM 技术在施工质量管理中优势。并从技术交底、材料管理、碰撞检测等方面分析了 BIM 技术在施工质量管理中的应用亮点。
参考文献（略）
分析现阶段施工质量管理常出现的一系列问题及 BIM 技术的应用价值，从施工质量要素管理与在质量管理技术综合应用两方面，分析 BIM 技术在施工质量管理中优势。并从技术交底、材料管理、碰撞检测等方面分析了 BIM 技术在施工质量管理中的应用亮点。
参考文献（略）