趙 偉

（中核華泰建設有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市化進程加快，建筑工程項目的數(shù)量越來越多，規(guī)模越來越大，同時建設質(zhì)量要求也進一步提高，給建筑企業(yè)帶來了嚴峻的考驗。BIM 技術(shù)的出現(xiàn)為建筑工程的規(guī)劃設計、施工管理等提供了現(xiàn)代化技術(shù)支持，它貫穿建筑工程施工項目管理的圖紙設計、施工組織、碰撞檢查及運營維護的各個環(huán)節(jié)，能夠直觀呈現(xiàn)建筑物的結(jié)構(gòu)、施工流程、配套設施與技術(shù)等，從而便于建設管理者進行項目施工的整體把控，有效降低施工管理難度，提高項目管理的科學性。陳晶晶等[1]認為BIM 技術(shù)具有提升建筑施工管理工作質(zhì)量，簡化施工管理作業(yè)流程的作用，但在實際應用中還存在一些細節(jié)性問題，制訂科學的技術(shù)應用方案是關(guān)鍵。嚴曉紅[2]指出，建筑信息化已經(jīng)成為時代特征，他以某實驗大樓為研究對象，具體分析了BIM 技術(shù)在施工管理階段的機電深化、施工可視化管理、智慧工地等方面的應用方法。莊智嚴[3]以廣州市國家檔案館為例，探討了BIM 技術(shù)在該工程項目的主體結(jié)構(gòu)施工、高支模施工、幕墻施工和機電施工等重點管理環(huán)節(jié)的應用。池亞徽[4]通過研究BIM技術(shù)在丁莊新村建筑項目施工管理中的應用，驗證了BIM技術(shù)應用對提高預制裝配式建筑施工效能具有重大價值。本文以某高校餐廳建筑項目為例，從BIM 團隊組建、建筑模型創(chuàng)建、碰撞檢查、虛擬施工等方面詳細探討了BIM 技術(shù)的應用。

1 BIM 技術(shù)概述

1.1 BIM 技術(shù)概念

BIM 技術(shù)（Building Information Modeling，建筑信息模型）是一種數(shù)字化的建筑設計和管理工具，它以建筑信息模型為核心，通過整合多種數(shù)據(jù)，實現(xiàn)建筑設計、施工、運營等環(huán)節(jié)的數(shù)字化協(xié)同工作。BIM 模型以三維模型為基礎，是一個包含各種建筑材料、工藝、技術(shù)、設備、構(gòu)件、工序等相關(guān)信息的組合體，在BIM 模型中建筑師、結(jié)構(gòu)工程師、機械電氣工程師、暖通工程師、消防工程師等可以進行自己的專業(yè)設計并匯總到一起，形成協(xié)同設計。

1.2 BIM 技術(shù)作用

BIM 技術(shù)在建筑施工和管理階段發(fā)揮著重要作用。通過BIM 技術(shù)，施工團隊可以對建筑模型進行全面性的預測和評估，包括材料選擇、構(gòu)造、防火、安全等要素。同時，BIM 技術(shù)還可以評估施工進度、現(xiàn)場安全風險等方面的數(shù)據(jù)，并提供更精細的質(zhì)量和成本控制，以確保項目保質(zhì)保量和項目目標的實現(xiàn)。除了在設計和施工中的應用，在建筑運營和維護階段，BIM 技術(shù)也可以提供強有力的支持。建筑物信息管理系統(tǒng)（Building Information Management System，BIMs）可以利用BIM 技術(shù)數(shù)據(jù)庫，自動更新建筑物資產(chǎn)管理數(shù)據(jù)，包括設備清單、保養(yǎng)計劃、維修記錄等，并提供可視化的運維管理，幫助各方面快速回應問題。

2 BIM 技術(shù)在建筑施工項目管理各階段中的具體應用

BIM 技術(shù)在項目的初步設計、施工準備、施工以及安裝驗收階段中均有廣泛應用，它可以輔助管理人員有效地追蹤工期，減少浪費和成本，并使項目進展更為精準、高效。BIM 技術(shù)的應用貫穿于建筑施工項目管理的各個階段。

2.1 施工設計階段

此階段是施工方案設計和確立階段，基于建設意圖，結(jié)合各方數(shù)據(jù)信息，對建設項目的組織形式、管理方面、經(jīng)濟和技術(shù)等方面進行研究，最后得到科學、合理的項目建設方案。利用BIM 技術(shù)通過建立3D 模型來掌握工程項目的核心信息，包括項目所在區(qū)域的地形結(jié)構(gòu)、周邊環(huán)境等方面的信息。在該過程中，可以使用BIM 軟件進行節(jié)點和任務分配，預測項目的成本、進度和資源需求等重要信息，以及進行場地分析，為建筑工程項目的總體規(guī)劃提供支持；利用BIM 進行施工協(xié)同設計，所有設計人員在同一平臺上，明確圖層、顏色、線性、打印樣式等的統(tǒng)一標準，同時還進行設計的沖突檢查，由此提升設計的協(xié)調(diào)性，減少溝通障礙。

2.2 施工準備階段

在該階段，BIM 技術(shù)可以用來優(yōu)化施工方案和計劃，確定開工時間，工程周期，施工所需物料、人力、技術(shù)及設備等，按照計劃進行合理配置。在BIM 模型中除了含有建筑的空間信息和構(gòu)件的幾何信息外，還能夠反映出構(gòu)件的材料屬性，由此便于施工管理者預判工程的造價水平，為優(yōu)化限額設計和價值工程提供必要支持。

2.3 施工建設階段

在此階段，BIM 技術(shù)通過對3D 模型的實時更新，可對工程進度進行跟蹤和管理，然后可以檢測到預計的問題并進行解決。還可以將BIM 模型集成到施工現(xiàn)場的人員或設備上，以實時上報數(shù)據(jù)并進行維護進行更精準的管理。按照前期規(guī)劃，利用BIM 技術(shù)將建筑設計2D 圖紙轉(zhuǎn)化為三維和4D 模型，可以使用Revit 平臺建立“實時模型”，對建筑物的建設全流程進行完整、直觀的描述，包括建筑物的空間信息、造型結(jié)構(gòu)及建設階段性狀態(tài)等。運用Microsoftproject 軟件創(chuàng)建時間信息并導入進度管理系統(tǒng)，將其導入4D 平臺同時關(guān)聯(lián)建筑3D 模型，進而實現(xiàn)對整個建筑工程項目的虛擬施工管理，包括場地布設、專項施工模擬、土建主體施工模擬等；基于BIM-4D 模型建立總進度計劃、二級進度計劃、日常工作計劃等對建筑工程項目的施工進度進行動態(tài)化跟蹤和管理。

2.4 安裝及驗收階段

在該階段，BIM 技術(shù)可以用于管理安裝流程，并降低成本和時間浪費，以便達到預算要求。同時，BIM 也可以輔助檢測項目的質(zhì)量和完整性，如利用BIM 進行施工碰撞檢查、體量計算等，以確保建筑工程項目的順利驗收。

3 BIM 技術(shù)在建筑施工項目管理中的實踐應用

BIM 技術(shù)具有較高的技術(shù)要求，適合一些大型、復雜的建筑工程項目，其應用價值也主要體現(xiàn)在施工階段的模型構(gòu)建、碰撞檢查、虛擬施工等模擬管理方面。其應用流程如圖1 所示。

圖1 BIM 技術(shù)在施工項目管理階段中的應用流程

為更加詳細地闡述BIM 技術(shù)的應用價值，文章在此以某高校餐廳建設項目為例進行分析。

3.1 建筑項目簡介

某高校餐廳規(guī)劃建設面積共961.3m2，為地上兩層建筑，每層高8.7m；建筑耐火等級為二級，設計使用年限為50 年。建筑物采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，抗震設計強度為7 度，建筑室內(nèi)+0.000 標高相當于絕對標高17.45m。內(nèi)外墻以混凝土砌塊（200mm），外墻瓷磚貼面，內(nèi)墻噴涂乳膠漆；樓板現(xiàn)澆鋼筋混凝土（120mm）；門窗全部采用塑鋼材質(zhì)。該建筑2D 圖紙一層平面圖如圖2 所示。

圖2 某高校餐廳2d 圖紙一層平面

3.2 組建項目BIM 團隊

根據(jù)項目建設需要，整合BIM 技術(shù)及管理人員組成項目團隊，主要包括：項目經(jīng)理、項目總工，建筑、結(jié)構(gòu)及機電方面的工程師等。團隊明確分工，在項目經(jīng)理的統(tǒng)領下，利用BIM技術(shù)進行工程建模及更新維護，負責項目的施工質(zhì)量、施工安全、工程進度及成本等信息管理，保證整個工程項目施工各方的有效溝通，確保項目高度協(xié)同、統(tǒng)一。

3.3 BIM 模型構(gòu)建

由BIM技術(shù)人員按照項目設計圖紙分別建立建筑的土建、結(jié)構(gòu)、機電等不同模型，各部分初始模型建成后交項目總工審查，確認無誤后整理匯總。本項目利用Revit 軟件來創(chuàng)建餐廳的平面圖、立面圖和結(jié)構(gòu)圖，其建模過程包括如下內(nèi)容：首先創(chuàng)建建筑的標高和軸網(wǎng)，其次建立建筑物的結(jié)構(gòu)基礎，隨后依次創(chuàng)建結(jié)構(gòu)柱、結(jié)構(gòu)梁、墻體、門窗、樓板和屋頂、樓梯和扶手、場地和RPC（混凝土），最終得到如圖3 所示的餐廳三維模型。

圖3 某高校餐廳三維模型圖

根據(jù)BIM 模型可進行施工圖紙檢查，如果建模中發(fā)現(xiàn)圖紙不符合實際情況，則需要與業(yè)主進行及時溝通，同時將問題與溝通結(jié)果反饋給建筑設計單位，實現(xiàn)對圖紙的優(yōu)化和補充。本項目中利用BIM 技術(shù)對圖紙進行可視化會審，發(fā)現(xiàn)結(jié)施1 中的梁截面和板面厚度尺寸存在一些問題，遂將梁截面由200mm×600mm 改為200mm×800mm；將2F 板面厚度由100mm，增加到120mm，以此提高設計合理性，有效把控施工質(zhì)量。

3.4 碰撞檢查

使用以往的2D 圖紙，難以準確發(fā)現(xiàn)和判斷建筑各部位三維空間下的碰撞問題，這些問題的存在會導致施工中的返工和質(zhì)量缺陷，不僅延誤工期還增大成本和安全隱患，為避免出現(xiàn)設計上的結(jié)構(gòu)性沖突，降低施工風險需要對相關(guān)部分的部件進行碰撞檢查。利用BIM 進行專業(yè)化圖紙查錯，包括管線布設的碰撞檢查，管線綜合優(yōu)化等內(nèi)容。一般使用Navisworks 軟件來檢測建筑設計上的碰撞節(jié)點，確定碰撞部位并統(tǒng)計碰撞數(shù)量，便于管理人員在施工中進行對應的技術(shù)處理。

以本案暖通工程碰撞檢查為例，結(jié)合現(xiàn)有結(jié)構(gòu)和機電模型，在BIM 系統(tǒng)中先將已建成的Revit 餐廳模型導入到Navis works軟件中，調(diào)用其中的Clash Detective 命令，添加檢測項目，選中對話框測試信息并重命名“暖通與水”，實施碰撞檢查。經(jīng)檢測共發(fā)現(xiàn)37 處各種類型的碰撞點，將得出的檢測報告呈報給相關(guān)部門，針對性地進行施工調(diào)整和改進；再次對整改后的節(jié)點進行碰撞復查，確保相關(guān)碰撞點完全規(guī)避，由此可有效縮短施工周期，提升各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)效果。本案的碰撞檢查與整改情況見表1。

表1 某高校餐廳暖通部分的碰撞檢查與整改情況

3.5 虛擬施工

BIM 技術(shù)可用于建筑工程施工階段的虛擬仿真，實現(xiàn)對施工進度與施工質(zhì)量的良好控制。將已經(jīng)建立的建筑模型與施工進度計劃等數(shù)據(jù)信息導入Autodesk 的Navis works 軟件中，再調(diào)用該軟件中的Time Line 模塊，進行整個項目施工進度、流程的4D 施工模擬，模擬與真實的施工進度高度一致，可以便于項目管理者實時、全面地掌握工程項目主體部分的施工建設情況，對于存在的影響施工進度和質(zhì)量的各類問題，進行針對性調(diào)整，以保證工期和工程質(zhì)量[4]。圖4 顯示了本案部分BIM 施工進度管理情況。根據(jù)4D 施工進度模型能夠掌握工程項目各部分的具體施工進度情況，通過與施工現(xiàn)場進行對比，準確發(fā)現(xiàn)二者之間存在的差異并對實際施工進度予以調(diào)整控制，確保項目按期竣工交付。

圖4 BIM 施工進度管理情況

4 結(jié)論

BIM 技術(shù)的強大功能在建設工程施工階段的應用方面具有較大優(yōu)勢，得到了項目方的高度認可。文章將BIM 技術(shù)應用到某高校餐廳的施工和管理中，通過組建BIM 技術(shù)團隊，構(gòu)建餐廳的三維模型，對其暖通設計進行碰撞檢查并借助虛擬仿真，實現(xiàn)對整個項目施工過程中各環(huán)節(jié)的進度與質(zhì)量的全面把控，以此有效提升施工管理效率及管理水平，既加強成本和風險控制，又保證建筑工程項目高質(zhì)量開展和圓滿竣工。