趙曉會(huì)ZHAO Xiao-hui；劉洺池LIU Ming-chi

（河西學(xué)院土木工程學(xué)院，張掖 734000）

1 緒論

近幾年不斷出現(xiàn)了各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工管理難度大的項(xiàng)目，項(xiàng)目參與方亟需一種可以在更復(fù)雜環(huán)境中指導(dǎo)施工的新技術(shù)，而BIM 技術(shù)通過數(shù)字信息仿真技術(shù)來模擬建筑物所具有的真實(shí)信息建立信息化智能模型，對(duì)解決此類問題起到一定作用。甘肅省張掖市金房泰園公共租賃住宅建設(shè)項(xiàng)目16# 樓為一類高層住宅建筑，總建筑面積13009.3 平方米，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，地下一層、地上二十三層，該建設(shè)項(xiàng)目工期緊，安裝系統(tǒng)管線密布，出現(xiàn)管線拐彎、預(yù)留孔洞的位置比較多，施工相對(duì)復(fù)雜，施工現(xiàn)場(chǎng)中堆放材料的區(qū)域狹窄，同一工作面上施工工人種類繁多，因此施工過程中基于BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的精細(xì)化管理，達(dá)到減少返工、節(jié)約工期和成本，保障工程順利進(jìn)行的目的。

2 基于BIM 的工程項(xiàng)目模型創(chuàng)建及投標(biāo)報(bào)價(jià)的編制

2.1 BIM 模型創(chuàng)建

在深度分析研究金房泰園16#住宅樓的設(shè)計(jì)圖紙，充分領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖后，利用BIM 軟件進(jìn)行土建和機(jī)電模型的建立。在模型建立初期將各單獨(dú)專業(yè)設(shè)置在同一基點(diǎn)上，避免最終模型整合時(shí)出現(xiàn)基點(diǎn)不一致問題。在基礎(chǔ)層中變標(biāo)高位置多，為更好的了解工程信息，在建立結(jié)構(gòu)模型過程中同時(shí)對(duì)安裝圖紙進(jìn)行分析，明確各變標(biāo)高位置的原因所在，以便更精準(zhǔn)的建立模型。在結(jié)構(gòu)圖紙中每一層都存在多處復(fù)雜節(jié)點(diǎn)，且每一層都存在不同，因此在建模過程中先將各節(jié)點(diǎn)尺寸、配筋、位置等信息認(rèn)真分析，之后將各節(jié)點(diǎn)定義為異性構(gòu)件，最后繪制各節(jié)點(diǎn)模型。完成后模型如圖1 所示。

圖1 金房泰園16# 住宅樓BIM 土建模型圖

2.2 BIM 碰撞檢測(cè)

各個(gè)專業(yè)的二維圖紙獨(dú)立存在、分別設(shè)計(jì)，很大程度上造成專業(yè)間的不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致返工現(xiàn)象嚴(yán)重，不僅影響工程質(zhì)量，還致使不能按時(shí)交工，進(jìn)而增加成本。本項(xiàng)目通過前期各專業(yè)模型的創(chuàng)建，整合為全專業(yè)綜合模型，通過BIM 三維的方式，使用軟件，完成碰撞檢測(cè)，軟件體系自動(dòng)碰撞檢查并輸出結(jié)果，導(dǎo)出excel 格式碰撞檢查報(bào)告，本項(xiàng)目土建、給排水、電氣專業(yè)共發(fā)現(xiàn)1774 個(gè)碰撞點(diǎn)。

依據(jù)碰撞報(bào)告結(jié)果匯總并修改提升模型，重復(fù)此類步驟和工作，直到無沖突為止。圖2 為部分節(jié)點(diǎn)優(yōu)化前后示意圖。

圖2 管道碰撞前和優(yōu)化后

2.3 BIM 投標(biāo)報(bào)價(jià)的編制

使用BIM 計(jì)價(jià)軟件組價(jià)形成土建及安裝工程預(yù)算文件，為確保工程投標(biāo)報(bào)價(jià)的合理性與準(zhǔn)確性，進(jìn)行造價(jià)指標(biāo)分析，金房泰園16#項(xiàng)目與類似建設(shè)項(xiàng)目為例進(jìn)行對(duì)比分析，并充分考慮鋼筋、混凝土單方指標(biāo)的合理性以及單方工程造價(jià)與本地區(qū)市場(chǎng)價(jià)相比的合理性。

3 基于BIM 的工程項(xiàng)目施工組織設(shè)計(jì)

3.1 場(chǎng)地BIM 模型創(chuàng)建

本項(xiàng)目場(chǎng)地BIM 模型布置，主要考慮現(xiàn)場(chǎng)物資管理、文明施工與環(huán)境保護(hù)管理、安全施工管理、施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置等內(nèi)容，根據(jù)工程的結(jié)構(gòu)特征、平面尺寸和總高度及內(nèi)外裝修情況，現(xiàn)場(chǎng)布置塔吊一臺(tái)，保證結(jié)構(gòu)施工階段鋼筋、模板、砂漿等材料和工具的垂直運(yùn)輸，在工程適當(dāng)位置設(shè)施工電梯一部，輔助結(jié)構(gòu)以及機(jī)電裝修階段材料的運(yùn)輸，另外配備兩臺(tái)小翻斗車，作為現(xiàn)場(chǎng)材料、砂漿的水平運(yùn)輸機(jī)械。砼采用現(xiàn)場(chǎng)集中攪拌，安裝2 臺(tái)攪拌機(jī)，砼的運(yùn)輸、澆筑采用兩臺(tái)砼輸送泵，另外配四臺(tái)翻斗車用于零星砼和砂漿水平運(yùn)輸。場(chǎng)地布置BIM 模型如圖3 所示。

圖3 場(chǎng)地布置BIM 模型

3.2 施工進(jìn)度計(jì)劃及進(jìn)度管控

為了確保施工進(jìn)度，基于BIM 的施工進(jìn)度計(jì)劃是使用進(jìn)度計(jì)劃軟件確定主要分部分項(xiàng)工程名稱及施工順序、確定各施工過程的持續(xù)時(shí)間、明確各施工過程間的銜接、穿插、平行、搭接等協(xié)作配合關(guān)系等。金房泰園16#住宅樓施工階段工期為544 天。首先進(jìn)行WBS 任務(wù)分解，分為施工準(zhǔn)備、地下結(jié)構(gòu)施工、地上主體結(jié)構(gòu)（劃分東單元和西單元兩個(gè)流水段）、裝飾裝修、竣工驗(yàn)收五部分，其中穿插安裝工程，此分區(qū)符合金房泰園16#樓的施工區(qū)段劃分及流水關(guān)系，達(dá)到邏輯線清晰，施工思路明了的目的。過程中設(shè)置了五個(gè)里程碑事件，進(jìn)度計(jì)劃與甲方要求相比較，項(xiàng)目完成提前26 天、結(jié)構(gòu)出正負(fù)零提前5 天、西單元結(jié)構(gòu)封頂按時(shí)完成、東單元結(jié)構(gòu)封頂提前14 天、1-15 層結(jié)構(gòu)驗(yàn)收超期1 天、16-23 層結(jié)構(gòu)驗(yàn)收提前5 天。

3.3 BIM 模板腳手架設(shè)計(jì)

本工程的模板腳手架設(shè)計(jì)，主要包括模板支架設(shè)計(jì)、配模設(shè)計(jì)和外腳手架設(shè)計(jì)三方面的內(nèi)容。

3.3.1 模板支架設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目模板支架采用扣件式，架體立桿和水平桿規(guī)格選用Φ48.3×3.6mm，模架設(shè)計(jì)依據(jù)控制類規(guī)范《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ59）和模架規(guī)范《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ162），使用BIM 相關(guān)軟件進(jìn)行架體排布，如圖4 所示為首層架體排布三維圖，最后生成張掖市金房泰園16#住宅樓項(xiàng)目模板腳手架工程專項(xiàng)施工方案，報(bào)監(jiān)理審查。

圖4 首層架體排布三維圖

3.3.2 配模設(shè)計(jì)

配模設(shè)計(jì)主要目的是用于指導(dǎo)施工和計(jì)算模板材料使用量，本項(xiàng)目使用1800×900×18 規(guī)格的模板材料，可以生成模板大樣圖、模板下料表、各面配模大樣圖、三維圖。

3.3.3 外腳手架設(shè)計(jì)

外腳手架設(shè)計(jì)依據(jù)控制類規(guī)范《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ59）和腳手架規(guī)范《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ130）進(jìn)行架體參數(shù)和支撐參數(shù)的設(shè)置，通過BIM 軟件快速排布、施工電梯布置、安全通道布置功能，生成外腳手架整體設(shè)計(jì)方案。

3.4 砌體排布應(yīng)用

本文將土建軟件與排布軟件給出的工程量對(duì)比可知：原始工程量計(jì)算方式只能計(jì)算出主規(guī)格砌塊用量，且計(jì)算用量較排布軟件結(jié)果多9.27%，使用排布軟件可準(zhǔn)確得到任意填充墻中各砌塊型號(hào)的用量。將已完成的土建模型導(dǎo)入BIM 軟件，分層進(jìn)行砌體排布，在排布完成的模型上，查看任一部位的三維圖，亦可導(dǎo)出用于指導(dǎo)施工的二維施工圖視圖和砌體墻工程量統(tǒng)計(jì)表和二次結(jié)構(gòu)明細(xì)表。

4 基于BIM5D 的工程項(xiàng)目施工管理應(yīng)用

4.1 BIM5D 平臺(tái)可視化技術(shù)交底

在BIM5D 軟件中導(dǎo)入實(shí)體模型（土建模型、安裝模型）、場(chǎng)地模型和其他模型（施工電梯、塔吊、吊車）三種類型的模型，進(jìn)行整合，圖5 為整合后的BIM 模型。

圖5 整合后的BIM 模型

在整合后的BIM 模型基礎(chǔ)上進(jìn)行可視化技術(shù)交底，相比傳統(tǒng)的二維視圖，通過BIM 模型的全方位展示，可清晰明了的交底工程項(xiàng)目中的技術(shù)難點(diǎn)或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的構(gòu)件，避免因交底不清而產(chǎn)生的窩工、返工等現(xiàn)象。

4.2 BIM5D 平臺(tái)專項(xiàng)方案查詢

在整合后的BIM 模型體系上完成專項(xiàng)方案查詢，為施工組織設(shè)計(jì)編制專項(xiàng)施工方案供給根據(jù)?？蓡⒂昧?jiǎn)慰缈缍?、上翻梁、梁截面面積、梁底高度、板厚度、基坑深度、拱梁查詢等條件，篩選出符合特定條件的構(gòu)件，例如啟用的大于3.6m 超高構(gòu)件查詢出450 個(gè)，梁截面高度大于700 的構(gòu)件208 個(gè)，并且任一構(gòu)件可在模型中顯示其定位、屬性，能導(dǎo)出報(bào)表指導(dǎo)施工。

4.3 BIM4D 施工模擬

根據(jù)施工規(guī)范及本工程的特征，基礎(chǔ)層、地下一層和屋面，分別設(shè)置一個(gè)流水段，1-23 層劃分為兩個(gè)單元流水段，即每一樓層劃分東單元和西單元兩個(gè)流水段。選擇計(jì)劃內(nèi)時(shí)間，以天為單位，進(jìn)行BIM4D 施工模擬。且可查看某一天施工完成情況，圖6 所示，為某天施工進(jìn)度模擬圖。

圖6 BIM4D 施工進(jìn)度模擬圖

在BIM5D 軟件中關(guān)聯(lián)實(shí)際開始時(shí)間和實(shí)際完成時(shí)間，可進(jìn)行計(jì)劃與實(shí)際進(jìn)度對(duì)比施工模擬，能夠?qū)崿F(xiàn)任意一天的計(jì)劃與實(shí)際的進(jìn)度對(duì)比分析，如某天實(shí)際相比計(jì)劃稍有滯后，查明因鋼筋材料進(jìn)場(chǎng)不及時(shí)，影響鋼筋加工工序，造成工期滯后，應(yīng)及時(shí)解決問題，使實(shí)際與進(jìn)度向吻合，避免超期。

4.4 BIM5D 造價(jià)管理應(yīng)用

將模型與清單成本關(guān)聯(lián)，目的是把工程清單預(yù)算書與模型產(chǎn)生掛接，賦予模型成本與資金的信息，這樣BIM5D除了反映時(shí)間進(jìn)度還增加了資金的維度，通過資金及資源曲線分析當(dāng)前施工方案的合理性和資金用量的均衡性，即實(shí)現(xiàn)了BIM5D 的施工模擬。

5 研究結(jié)論

數(shù)字信息技術(shù)的全面驅(qū)動(dòng)，使越來越多的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)，BIM 做為建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)升級(jí)轉(zhuǎn)型的重要保障得到了廣泛的應(yīng)用。本研究項(xiàng)目對(duì)金房泰園16#樓住宅樓施工階段BIM 技術(shù)的應(yīng)用展開研究，相較傳統(tǒng)施工方式，可實(shí)現(xiàn)有效科學(xué)化管理，加強(qiáng)組織協(xié)調(diào)，提高施工效率，增加施工速度和質(zhì)量，保質(zhì)保量完成工程項(xiàng)目，大大節(jié)省因返工而浪費(fèi)的資源，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化成本管理。在BIM5D 模型基礎(chǔ)上進(jìn)行可視化技術(shù)交底，通過BIM5D 模型的全方位展示，可清晰明了的交底工程項(xiàng)目中的技術(shù)難點(diǎn)或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的構(gòu)件，避免因交底不清而產(chǎn)生的窩工、返工等現(xiàn)象。BIM 技術(shù)更加完美地發(fā)揮了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在建設(shè)項(xiàng)目施工管理方面的效益，形成了新型的施工技術(shù)管理方式。