魏長專

（福建林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 南平 353000）

基于BIM 技術(shù)構(gòu)建的項目管理模擬平臺優(yōu)化項目管理工作，改變了管理者的慣性思維，給傳統(tǒng)建筑行業(yè)帶來了一場技術(shù)革命。通過BIM 技術(shù)的支持，施工企業(yè)在項目的管理中可以建立仿真的信息平臺，模擬的施工方案能及時發(fā)現(xiàn)和解決施工中的技術(shù)問題，特別是在復(fù)雜的工序工藝中，使用BIM技術(shù)具有重要的指導(dǎo)意義，在項目的實際施工中有著更大的應(yīng)用優(yōu)勢。在有限資源的整合、管理過程的優(yōu)化、工作方法的創(chuàng)新和管理水平的提高中，BIM 技術(shù)為建筑行業(yè)指明了新的發(fā)展方向。

本次研究以某綜合體育館建設(shè)為例，在綜合體育館施工管理過程中使用BIM 技術(shù)解決施工重點難點問題，在保證施工進(jìn)度和施工質(zhì)量的前提下，節(jié)約了項目工程造價，凸顯BIM 技術(shù)工程管理的實踐價值。

1 項目工程概況

本項目總建筑面積14 113.22 m2（其中地上主體2 層，局部4 層，建筑面積11 756.95 m2；地下室1 層，建筑面積2 356.27 m2），建筑高度23.8 m，建筑為鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)，綠色建筑設(shè)計目標(biāo)為二星，獲得“省第十三屆優(yōu)秀建筑創(chuàng)作獎”二等獎，工程總造價6 941 萬元。

2 BIM 技術(shù)模擬施工方案

施工模擬是在確定模擬的對象或者內(nèi)容后，根據(jù)施工圖紙由BIM 建模軟件進(jìn)行模型的創(chuàng)建。在施工前，同時將施工工藝、節(jié)點要求和進(jìn)度安排等在BIM 建模軟件中進(jìn)行虛擬建造，通過BIM 技術(shù)對施工方案進(jìn)行模擬分析，模擬多套施工方案進(jìn)行論證和對比，在比選中找出合適的最優(yōu)解，確定最佳的施工方案。在施工過程中，管理人員通過三維模擬的施工方案，可以直觀地掌握施工方案的實施能否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)和要求，并對發(fā)現(xiàn)的問題做出及時的調(diào)整，降低施工難度，明確施工標(biāo)準(zhǔn)和要求，保證工程質(zhì)量、工程安全、工程造價和工程進(jìn)度。

本工程施工方案的難點和重點是體育館內(nèi)的綜合管線布置和體育館外表面多曲面造型的鋁單板幕墻。在特殊施工工藝實施前，運(yùn)用BIM 技術(shù)進(jìn)行真實模擬，對施工方案進(jìn)行預(yù)測、分析和優(yōu)化，從中發(fā)現(xiàn)實施方案中的問題，并對實施方案的問題進(jìn)行解決，三維模型帶給施工管理人員進(jìn)行可視化的技術(shù)交底，從而指導(dǎo)真實的施工，做到有的放矢。

3 BIM 技術(shù)在施工管理中的主要應(yīng)用

3.1 BIM 技術(shù)模擬安裝工程

3.1.1 管線布置優(yōu)化原則和要點

由于體育館內(nèi)管線系統(tǒng)相對龐大，不同專業(yè)的管線、大小不一的管線以及對接的設(shè)備復(fù)雜繁多，需根據(jù)各專業(yè)管線設(shè)備的施工圖紙創(chuàng)建模型，擬好構(gòu)建清單，根據(jù)管線的特點在BIM 技術(shù)建模軟件中進(jìn)行預(yù)裝配，管線布置遵循排布合理、安裝簡單、檢修方便和美觀整齊的原則進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化，將施工中可能遇到的問題解決在施工之前，降低安裝工程的返工率。

BIM 技術(shù)綜合管線建模過程中，BIM 技術(shù)人員應(yīng)與建設(shè)單位、監(jiān)理單位和設(shè)計單位密切協(xié)作，更好的落實各項要求，以使用BIM 模型的工作方式進(jìn)行施工管理，盡可能地發(fā)現(xiàn)圖紙和施工方案中存在的問題，在相關(guān)專業(yè)管線模型深化過程中，出現(xiàn)有矛盾和管線相碰撞、交叉重疊、銜接不當(dāng)?shù)牟课患皶r調(diào)整和優(yōu)化，提高工程質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，為順利施工做好準(zhǔn)備[1]。表1 為BIM 技術(shù)模擬綜合管線優(yōu)化原則。

表1 BIM 技術(shù)模擬綜合管線優(yōu)化原則

3.1.2 模型創(chuàng)建及檢查優(yōu)化

本項目安裝工程包含強(qiáng)電系統(tǒng)、火災(zāi)報警、氣體滅火系統(tǒng)、消防設(shè)備電源、消火栓給水系統(tǒng)、人防給水系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)、游泳池循環(huán)水系統(tǒng)、智能化視頻安防監(jiān)控、籃球館場地擴(kuò)聲系統(tǒng)、人防弱電通信系統(tǒng)工程等。通過BIM 技術(shù)對安裝工程進(jìn)行組合建模，將二維平面圖中抽象復(fù)雜的線條轉(zhuǎn)化為可視化的模型，模擬按圖紙施工完成后的成果，施工管理人員從中能夠直觀地看到錯、漏、碰、缺等問題，減少由于施工返工造成工期和經(jīng)濟(jì)的損失[2]。表2 為BIM 技術(shù)模擬綜合管線檢查部分優(yōu)化內(nèi)容。

表2 BIM 技術(shù)模擬綜合管線檢查部分優(yōu)化內(nèi)容

3.2 BIM 技術(shù)模擬鋁單板幕墻工程

3.2.1 仿真模型找碰撞點

本項目北側(cè)幕墻和西側(cè)幕墻為異形曲面幕墻，設(shè)計方案中將北側(cè)、西側(cè)兩側(cè)幕墻設(shè)計為L 狀異型的三維空間結(jié)構(gòu)，對制作精度要求非常高，施工難度大。其中幕墻鋁單板跟隨建筑外形呈L 形的曲線走向，三維的雙曲面要求每一塊鋁板的弧線都不一樣，安裝時連接在鋼龍骨上，將整個鋼龍骨外形包裹起來，幕墻外表流線飄逸，十分美觀。

項目部通過對本工程的混凝土框架主體結(jié)構(gòu)、屋面及墻面外圍系統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)、外表面雙曲造型的鋁單板幕墻等多種形式，整合成為一個結(jié)合體。先根據(jù)設(shè)計單位提供的CAD 軟件二維平面圖建立工程線條三維圖，再通過BIM 技術(shù)軟件深化鋁板幕墻分隔、弧線調(diào)整。對多曲面幕墻骨架、鋁單板建模，核對設(shè)計提供的幕墻在圈梁連接點及圈梁坐標(biāo)平面共312 點位及主龍骨頂?shù)?33 個坐標(biāo)，查找碰撞點，生成高質(zhì)量的渲染效果圖，更好地指導(dǎo)施工作業(yè)。圖1 為鋁單板幕墻三維圖。

圖1 鋁單板幕墻三維圖

3.2.2 模型指導(dǎo)生產(chǎn)施工

本項目大約需要安裝15 000 m2鋁板幕墻，約7 000 塊獨(dú)特形狀的雙曲面鋁板，為了提高工廠的生產(chǎn)效率，項目管理人員與工廠生產(chǎn)車間人員配合，改變CAD 二維加工圖生產(chǎn)的原模式，利用BIM 三維模型直接導(dǎo)出數(shù)控模型，數(shù)控軟件生成生產(chǎn)參數(shù)保證每塊鋁板各項尺寸精度，貼合現(xiàn)場安裝要求，避免出現(xiàn)對鋁板的二次加工，減少了由于返工造成的浪費(fèi)[3]。參數(shù)化的加工確保曲面鋁板的造型效果，精確地將幕墻的雙曲面異形立面展現(xiàn)出來。用BIM 技術(shù)指導(dǎo)的工作模式下，綜合生產(chǎn)效率提高了3 倍，鋁板的生產(chǎn)設(shè)計工作量節(jié)省了60%，綜合效益降低了約25%，解決了由于造型新穎導(dǎo)致生產(chǎn)和施工難度增大的問題。

3.3 BIM 技術(shù)模擬進(jìn)度管理

基于BIM 技術(shù)進(jìn)度管理體系可進(jìn)行可視化進(jìn)度模擬，BIM 模型將結(jié)構(gòu)部位、開始時間和結(jié)束時間形成一個信息集成系統(tǒng)，利用各施工工序之間的邏輯關(guān)系、約束條件和時間差等內(nèi)容進(jìn)行項目總進(jìn)度計劃的編制，產(chǎn)生項目的進(jìn)度控制目標(biāo)和進(jìn)度控制計劃。在施工過程中，BIM 技術(shù)的進(jìn)度模型提供了當(dāng)前工作內(nèi)容計劃與實際時間點的對比，便于管理人員對目標(biāo)計劃進(jìn)行比較分析，提高項目的可預(yù)測性。隨著計劃與實際進(jìn)度的變化，系統(tǒng)可以重新計算和修正目標(biāo)計劃，并對后續(xù)完成的工作內(nèi)容、工程量和資源分配進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到進(jìn)度的可控性。

3.4 BIM 技術(shù)模擬場地布置

項目紅線用地面積為13 973 m2，建筑物占地面積為5 392 m2，場地的北側(cè)為一條水流，南側(cè)為高差8 m 的擋墻，現(xiàn)場施工環(huán)境復(fù)雜。通過開展BIM技術(shù)的應(yīng)用，解決二維圖紙布置的局限性，以三維動畫對施工過程進(jìn)行模擬，觀察大型施工機(jī)械進(jìn)出路線、場內(nèi)材料周轉(zhuǎn)效率、人員安全疏散路徑和塔吊設(shè)備運(yùn)行是否會與建筑物及周邊障礙物發(fā)生碰撞等，確保布置的合理性。立體化的呈現(xiàn)可以讓管理人員直觀的了解現(xiàn)場情況，判斷場地布置方案是否能滿足施工要求，提供清晰的指導(dǎo)意見，避免因認(rèn)知誤差為后續(xù)施工帶來不便，保證場地布置的最優(yōu)化。圖2 為項目臨時設(shè)施BIM 平面布置圖。

圖2 項目臨時設(shè)施BIM 平面布置圖

3.5 BIM 技術(shù)模擬現(xiàn)場文明施工

本項目在進(jìn)場后立即組織施工洗車臺，其中，在工程土方階段，因施工現(xiàn)場粉塵較大，洗車臺可有效解決施工現(xiàn)場車輛道路污染問題，減少了粉塵的產(chǎn)生。洗車臺在文明施工和防治道路揚(yáng)塵污染等工作中起到了重要作用。

原洗車臺由鋼筋混凝土和工字鋼組成，在項目結(jié)束后洗車臺無法重復(fù)利用，需要全部打鑿拆除，造成了巨大的成本浪費(fèi)。為解決這一問題，項目管理人員以及BIM 技術(shù)人員對洗車臺進(jìn)行了探討研究，對原洗車臺進(jìn)行了改良設(shè)計。

改良后的新型洗車臺由鋼構(gòu)組成，可主動完結(jié)沖刷、排泥的作業(yè)，沖刷用水可循環(huán)運(yùn)用，接連作業(yè)時，僅需彌補(bǔ)少量的水，節(jié)省了用水成本，可達(dá)到無粉塵污染的優(yōu)良工程。新型洗車臺沖刷速度快，習(xí)慣高密度車流量沖刷作業(yè)，能夠節(jié)省用電成本，加速作業(yè)流程。圖3 為新型洗車臺BIM 三維模型。

圖3 新型洗車臺BIM 三維模型

4 BIM 技術(shù)總體效益分析

項目通過采用BIM 技術(shù)模擬施工、信息化管理、優(yōu)化施工進(jìn)度計劃等措施，在確保施工質(zhì)量的前提下，加快了施工進(jìn)度，較合同工期提前115 天完成，達(dá)到增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的。

方案改良后，降低了建設(shè)單位和施工單位的項目建設(shè)成本，證明該施工方案得到了優(yōu)化，優(yōu)化成本為132.64 萬元，占總產(chǎn)值比重為1.91%，在經(jīng)濟(jì)效益上取得了業(yè)主方、施工方雙贏的局面。實施優(yōu)化施工的各項措施，擴(kuò)大了工程的影響力，同時項目還獲得了“市優(yōu)質(zhì)工程獎”和“省優(yōu)質(zhì)工程獎”。表3 為優(yōu)化施工的經(jīng)濟(jì)效益比對記錄表。

表3 優(yōu)化施工的經(jīng)濟(jì)效益比對記錄表