0 引言

從20世紀(jì)70年代BIM技術(shù)理念首次提出至今已有40余年，經(jīng)過多年研究，BIM技術(shù)已得到包括歐洲、美國、日本、韓國等在眾多國家和地區(qū)的認(rèn)可和重視，并采取措施推廣和完善BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用[1]。自2003年BIM技術(shù)首次被引入我國，2011年住建部頒發(fā)了《2011—2015 年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，強調(diào)要加快建筑信息模型新技術(shù)在工程中的應(yīng)用，推動信息化標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。“十二五”計劃之后，眾多專家和學(xué)者[2-4]加入到BIM技術(shù)的應(yīng)用研究和二次開發(fā)，使BIM技術(shù)得到更進一步的完善和發(fā)展，至今已形成集成三維建模、進度控制和成本控制五位一體的BIM 5D技術(shù)和方法[5]。BIM技術(shù)的引進意味著建筑業(yè)迎來了一次全新、空前的技術(shù)變革。

1 BIM技術(shù)優(yōu)勢

BIM技術(shù)模型具有動態(tài)協(xié)調(diào)可視化特點，BIM技術(shù)模型的搭建可將建筑的規(guī)劃設(shè)計、施工、監(jiān)理、運營管理相互協(xié)調(diào)，避免“信息孤島”的產(chǎn)生，使建筑全生命周期過程的建筑信息錄入更加及時，信息管理體系更加完備，增強建筑信息關(guān)聯(lián)性，便于管理建筑信息[6]。

2 BIM在建筑工程中的應(yīng)用

2.1 工程概況

湖南省株洲市某建筑工程為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，由1號辦公樓及裙樓、2號住宅樓和2層地下車庫組成。1號辦公樓為地上26層，建筑高度99.75m；2號住宅為地上24層，建筑高度72.45m。項目新建總建筑面積54567.71m2， 建筑造價10755.26萬元，該項目具有工程量大、工期緊、施工場地狹小等特點。該項目作為湖南省BIM技術(shù)示范項目，進行了Revit軟件建模和BIM技術(shù)在工程中的運用研究。

2.2 BIM模型建立與施工圖審查

以常用的BIM建模軟件Revit為例，BIM技術(shù)模型是以設(shè)計院提供的AutoCAD的建筑圖和結(jié)構(gòu)施工圖為基本依據(jù)，結(jié)合建筑設(shè)計規(guī)范進行模型搭建。Revit軟件建模過程是從創(chuàng)建標(biāo)高和軸網(wǎng)開始，依次為（結(jié)構(gòu)、建筑）墻體、幕墻、門窗和洞口、樓板、樓梯和扶手、結(jié)構(gòu)柱、梁等。圖1為基于工程項目運用Revit軟件建立的BIM模型，圖2為已建成建筑結(jié)構(gòu)。

BIM技術(shù)建模過程可視為是對建筑模型的精細(xì)化管理，在施工準(zhǔn)備階段，運用Revit軟件建模將傳統(tǒng)的二維視圖轉(zhuǎn)化成三維視圖，可以更容易發(fā)現(xiàn)施工圖紙中的錯、漏、碰、缺和偏差等問題，及時進行施工圖變更，可以有效避免工程因在施工過程中發(fā)現(xiàn)圖紙問題，減少由于返工導(dǎo)致的材料損耗和工期延誤，降低投資成本。對于實際施工項目，發(fā)生設(shè)計變更的地方很多，運用BIM技術(shù)審核圖紙，有利于提前發(fā)現(xiàn)問題，進行查漏補缺，優(yōu)化施工圖紙。越來越多BIM 技術(shù)在建筑工程施工中應(yīng)用的成功案例，證明了BIM技術(shù)不是完全無意義的翻模。BIM技術(shù)的運用對施工圖紙質(zhì)量提供了可靠的保障，減少了施工圖紙問題，為施工企業(yè)減低成本，提高了經(jīng)濟效益。

3 碰撞檢查

圖1 BIM模型

圖2 已建成建筑結(jié)構(gòu)

表1為建筑工程項目不同專業(yè)間的碰撞檢查試驗方案，該項目基于各專業(yè)的BIM模型，設(shè)計并進行了建筑、結(jié)構(gòu)、機電等專業(yè)間的碰撞檢查（見表1）。通過 BIM模型碰撞檢測試驗，分析結(jié)果顯示：結(jié)構(gòu)與建筑碰撞點25處，結(jié)構(gòu)與機電碰撞點104處，機電與機電之間的碰撞305處。施工企業(yè)可根據(jù)碰撞檢查結(jié)果和施工規(guī)范、圖集及工程經(jīng)驗進行施工變更設(shè)計，在圖紙會審中根據(jù)梁柱碰撞檢查結(jié)果及問題向設(shè)計院提交碰撞檢查報告及管線綜合優(yōu)化確認(rèn)表，施工方和設(shè)計方可據(jù)此相互討論，提出變更方案。圖3為管道與管道之間碰撞沖突，圖4為進行管線綜合優(yōu)化后實際工程施工辦公樓6層管線安裝在沖突點的反彎，在施工前進行碰撞檢查，可發(fā)現(xiàn)設(shè)計專業(yè)相關(guān)的碰撞和布局不合理等問題，避免工程施工過程中的材料浪費和工期損失，加快工程進度的同時，為企業(yè)提高經(jīng)濟和社會效益。

此外通過碰撞檢查可找出布局不合理的位置，進而方便設(shè)計人員進行管道排布的優(yōu)化設(shè)計。圖5為地下停車場的管道安裝凈高控制優(yōu)化，BIM模型建立完成后，可通過模擬車輛在車庫中通行，檢查管線安裝對車輛通行的影響，根據(jù)檢查結(jié)果進行合理的管線排布優(yōu)化設(shè)計，增加地下車庫行車道的凈空高度，便于車輛通行，同時為工程決策提供可靠的數(shù)據(jù)支持。明確的數(shù)據(jù)支持為后續(xù)項目施工的開展和洽商提供了事實依據(jù)，有利于減少返工，保證施工工期。

表1 各專業(yè)間的碰撞檢查試驗方案

圖3 管線碰撞檢查

圖4 辦公樓6層某處實際管線布置

圖5 地下停車場管道安裝凈高控制

4 分區(qū)提量和材料用量管控

該建筑工程項目中地下室分為5個流水段，地下室澆筑混凝土?xí)r，運用BIM 5D平臺分區(qū)提量功能或利用瀏覽器端輕量化提取，選中模型中需要提量的部分，可直接顯示選中部分混凝土澆筑工程量。較之于傳統(tǒng)施工員手算計量，估算報量，應(yīng)用BIM模型報量能夠大大提高報量的精確性，減少材料的不必要浪費。

材料用量管控是指將BIM模型與進度計劃或材料消耗清單相關(guān)聯(lián)，通過BIM 5D平臺的物資模擬曲線功能，得出每月、周、日初步分析當(dāng)期勞動力和物資需求計劃曲線圖，通過分析建筑材料的消耗量和材料消耗趨勢，有針對性地制定物資采購計劃，既保證了后續(xù)建筑材料供應(yīng)，也減少了資金過早消耗。

5 施工進度控制

隨著工程建設(shè)項目的建筑層數(shù)越來越高，建筑規(guī)模越來越大，結(jié)構(gòu)形式越來越復(fù)雜，施工穿插也越來越多，造成建筑工程項目施工進度管理難度越來越大。項目進度管理方式如橫道圖和單、雙代號網(wǎng)絡(luò)進度計劃難以滿足施工進度控制要求，如何更精細(xì)化、合理化地安排施工順序，保證施工在規(guī)定工期內(nèi)完工成為施工企業(yè)越來越關(guān)心的問題。橫道圖等進度管理方法雖然在一定程度可對施工進度計劃進行優(yōu)化，但由于其進度控制方式自身存在可視性弱、不易協(xié)同等缺陷，導(dǎo)致項目進度控制優(yōu)化不徹底?？紤]到其他場內(nèi)因素對進度的影響，當(dāng)進度計劃中存在的問題在施工階段表現(xiàn)出來時，已造成工程進度的延誤，增加建設(shè)成本。

圖6為項目進度控制，運用BIM模型編制施工進度計劃，施工開始后通過施工現(xiàn)場進度的實時上傳，借助BIM 5D商業(yè)軟件實現(xiàn)實際施工進度與計劃進度的協(xié)同管理。分析施工進度偏差，如有進度延誤，究其原因并實現(xiàn)施工進度的實時糾偏。在BIM 5D技術(shù)進度控制中施工進度劃分只是其中的一項，除此之外它還可將BIM模型與構(gòu)件的工程量信息、材料和資金需求信息等相關(guān)聯(lián)，可明確了解施工項目建設(shè)實際情況。如圖7所示，BIM 5D平臺支持將工地實際的進度情況照片上傳至平臺，照片與進度相對應(yīng)，綜合全面考慮施工進度控制影響因素，對進度進行可視化跟蹤控制。

在BIM 5D平臺中結(jié)合三維視圖編輯控制進度計劃，實現(xiàn)實時錄入實際進度信息。通過BIM技術(shù)可以快速顯示和查找滯后工作，檢查分析該部分滯后工作對緊后工作的影響，方便采取措施適時調(diào)整施工進度。

6 BIM技術(shù)模型的成本控制

BIM技術(shù)的成本控制使基于參數(shù)化建模的工程量統(tǒng)計得以實現(xiàn)。在Revit軟件建模三維建筑圖元都是以構(gòu)件形式建立的。這些不同構(gòu)件的尺寸、性質(zhì)、類型以不同的參數(shù)變量控制，用戶可直接運用Revit軟件的族庫或自行創(chuàng)建族實現(xiàn)BIM模型的建立。參數(shù)化建族對于BIM技術(shù)模型的工程量統(tǒng)計至關(guān)重要，是實現(xiàn)建筑模型工程量統(tǒng)計的基礎(chǔ)。另外BIM模型的后期修改也是通過對系統(tǒng)族參數(shù)修改實現(xiàn)不同層高上圖元的批量修改。Revit軟件基于系統(tǒng)族和用戶自定義族為建模基礎(chǔ)，提供明細(xì)表統(tǒng)計功能。BIM模型的計算信息被集成于系統(tǒng)族和自定義族中，明細(xì)表統(tǒng)計功能可根據(jù)軟件程序定義的計算規(guī)則，考慮構(gòu)件的搭接扣減關(guān)系，快速處理和精確統(tǒng)計各族構(gòu)建的工程量[7]。

圖6 項目進度控制

圖7 上傳照片到BIM 5D平臺

運用BIM技術(shù)模型進行工程量統(tǒng)計和成本控制，可通過BIM模型進行分樓層、分流水段統(tǒng)計鋼筋、混凝土用量，用于每次鋼筋、混凝土報量；上傳混凝土澆筑后的實際用量與模型量進行比對，根據(jù)進度計劃軟件自動生成的成本控制曲線。定期召開成本分析會，及時采取措施實施糾偏，從而實現(xiàn)建筑項目投入成本的動態(tài)控制，為企業(yè)的資金管理提供依據(jù)，節(jié)約項目施工的流動資金用量。

7 總結(jié)與展望

本文闡述了BIM技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用，并總結(jié)BIM技術(shù)在圖紙審查、碰撞檢查、進度控制和成本控制等方面應(yīng)用的工程經(jīng)驗。BIM 5D技術(shù)打破了傳統(tǒng)設(shè)計、造價、施工等專業(yè)界限，促進了建筑信息模型的管理技術(shù)和效率的提升。眾多BIM技術(shù)示范工程的成功，為進一步擴展BIM技術(shù)應(yīng)用范圍提供了現(xiàn)實依據(jù)。BIM技術(shù)在建筑工程項目的成功應(yīng)用，證明了BIM技術(shù)在建筑工程綜合建設(shè)過程中應(yīng)用的價值。然而BIM 5D技術(shù)在國內(nèi)建筑工程施工方面的應(yīng)用仍處于初級階段，BIM建模軟件的多樣性和設(shè)計軟件應(yīng)用之廣，造成了BIM的易學(xué)難精，BIM技術(shù)應(yīng)用對建筑施工人員的專業(yè)技術(shù)知識要求有更高的期望，BIM工作人員對BIM技術(shù)掌握也有待進一步提高。在此希望廣大結(jié)構(gòu)和建筑工程設(shè)計人員運用BIM技術(shù)進行建筑施工圖設(shè)計。BIM技術(shù)在建筑設(shè)計、施工、運營維護中的統(tǒng)一化實施與應(yīng)用，將有效提高建筑行業(yè)發(fā)展的規(guī)范化。

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