許淑珍

（山西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030021）

0 引言

BIM技術(shù)自2002年被引進(jìn)我國建筑施工領(lǐng)域，迄今已走過了21個(gè)年頭。BIM技術(shù)是一種利用數(shù)字化、信息化手段，以相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建數(shù)字化模型的技術(shù)。它可以集成并涵蓋建設(shè)項(xiàng)目的全部數(shù)據(jù)和信息，有助于工程管理人員在前期設(shè)計(jì)和施工階段對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行高效地管理[1]。BIM技術(shù)的運(yùn)用，極大地提高了施工企業(yè)的管理水平，提高了施工質(zhì)量，它將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成直觀的三維模型，便于管理人員對(duì)工程各個(gè)部位進(jìn)行細(xì)致地觀察，了解各方面的信息，以便加強(qiáng)施工過程的細(xì)節(jié)管理。本文結(jié)合航天高技術(shù)應(yīng)用中心項(xiàng)目，論述了BIM技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐。

1 BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 可視化

BIM技術(shù)可視化，就是將建筑工程的信息和數(shù)據(jù)，如建筑工程的相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙、相關(guān)要求及標(biāo)準(zhǔn)、施工計(jì)劃等信息，在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境下，通過三維模型進(jìn)行精確地模擬并動(dòng)態(tài)地展現(xiàn)出來。

1.2 協(xié)調(diào)性

BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)建筑信息的整合和共享，通過計(jì)算機(jī)建立與實(shí)際工程施工情況相一致的虛擬三維建筑模型，并可進(jìn)行施工模擬和優(yōu)化，以便準(zhǔn)確找到建筑實(shí)體、構(gòu)件在建筑物中的真實(shí)位置，以便對(duì)施工進(jìn)行精確把控，有助于施工過程中協(xié)調(diào)統(tǒng)一、有效溝通，避免不合理的施工，降低建設(shè)成本，從而提高施工效率[2]。

1.3 信息完整性

BIM技術(shù)可以存儲(chǔ)施工過程中的所有數(shù)據(jù)與信息，通過對(duì)數(shù)據(jù)和信息地掌握和分析，及時(shí)找出并解決施工中存在的問題，確保每個(gè)施工環(huán)節(jié)能夠順利開展。

1.4 優(yōu)化性

BIM技術(shù)集成了工程中的有關(guān)信息，通過建模，極大地方便人們對(duì)工程中各種數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地應(yīng)用。通過對(duì)工程分析，找出工程中存在的問題，并對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)和參數(shù)進(jìn)行修正，接著進(jìn)行工程仿真，直至無問題后才結(jié)束。在此基礎(chǔ)上，就能科學(xué)地提出最優(yōu)的解決方案。

1.5 可出圖性

BIM技術(shù)具備可出圖性，它不僅能提供相關(guān)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，通過實(shí)時(shí)查看建筑物的三維模型，及時(shí)獲悉建筑物的信息，還能輸出工程設(shè)計(jì)圖紙。

2 BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目建設(shè)中的應(yīng)用實(shí)例

2.1 工程概況

航天高科技應(yīng)用中心工程選址在西安神州五路以東，神舟大道以西，航天中路以南，東長安街北面。該項(xiàng)目用地64565畝，總用地192568.23m2，建筑密度28.59%，容積率2.76，綠化率35.05%，可提供1409個(gè)停車泊位。該工程總投資為218000萬元，包括8棟科研辦公樓、廣場(chǎng)、地下車庫及相關(guān)的配套設(shè)施。在項(xiàng)目計(jì)劃的8棟科研樓中，最高的建筑是1號(hào)樓97.55m，地上21層，地下3層；其次就是6 號(hào)樓，地面16 層，高75.55m；2 號(hào)樓，12 層，高54.85m；剩下的3、4、5號(hào)樓都是10層，總高46.47m，該項(xiàng)目工程效果圖如圖1所示。該工程采用BIM技術(shù)，要求BIM技術(shù)管理人員有較強(qiáng)的工作能力，能將BIM技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際工程中，并能確保工程的質(zhì)量。

圖1 航天高科技應(yīng)用中心工程效果圖

2.2 BIM技術(shù)在土建施工中的具體應(yīng)用

2.2.1 優(yōu)化施工圖紙

運(yùn)用BIM技術(shù)，并與施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況相結(jié)合，及時(shí)對(duì)施工圖紙進(jìn)行修改，使施工圖紙的設(shè)計(jì)更加符合實(shí)際需要，從而更好地規(guī)避施工過程中存在的問題。在施工圖紙的設(shè)計(jì)過程中，建立了一個(gè)包括空調(diào)、水電、土建、裝修等多個(gè)專業(yè)的信息化模型，直觀地展示出設(shè)備管線的連接點(diǎn)，將2D平面圖和3D管道設(shè)計(jì)聯(lián)系在一起，便于設(shè)計(jì)人員查看信息。

BIM技術(shù)具有的三維可視性和信息完整性的特點(diǎn)，使得有關(guān)工作人員能夠?qū)D紙進(jìn)行全方位地分析，更好地發(fā)現(xiàn)前期圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中的不足和問題，以便能夠及時(shí)進(jìn)行糾正。經(jīng)專家評(píng)審，共有50余項(xiàng)設(shè)計(jì)問題，其中以建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、節(jié)能設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)等方面的問題最常見。通過與甲方溝通核實(shí)，減少了30余處圖紙的修改。與傳統(tǒng)的圖紙會(huì)審模式相比，節(jié)約了5個(gè)工作日，提高了準(zhǔn)確度和效率，也避免了因圖紙?jiān)O(shè)計(jì)問題造成的返工、窩工等不必要的損失。

2.2.2 虛擬建造

航天高技術(shù)應(yīng)用中心項(xiàng)目工程量較大，施工周期也比較長，運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行虛擬建造，能使建筑工程的設(shè)計(jì)更加精確、科學(xué)和合理。該項(xiàng)目進(jìn)行三維模擬施工操作流程的方案如圖2所示，利用對(duì)施工過程進(jìn)行準(zhǔn)確地模擬，從而找到在施工中可能存在的問題；在對(duì)問題進(jìn)行分析之后，再對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化；然后對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整后，再進(jìn)行重新模擬，直到施工方案科學(xué)、合理。

圖2 施工方案操作流程

利用模擬仿真，可以事先了解到在實(shí)際施工過程中會(huì)出現(xiàn)的一些問題，可以提前規(guī)避各種不必要的風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)問題對(duì)施工方法進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)資源進(jìn)行合理分配，可節(jié)約成本，加快進(jìn)度，進(jìn)而提升施工質(zhì)量和效率。

2.2.3 管線碰撞檢查

利用BIM技術(shù)進(jìn)行管線的模擬碰撞檢查，查找出管線交叉嚴(yán)重的區(qū)域以及互相碰撞沖突的位置，經(jīng)過審核后進(jìn)行管線優(yōu)化。利用BIM技術(shù)，還可重新確定各個(gè)專業(yè)的管線設(shè)置高度以及施工順序，可以提高管線安裝的效率，確保管線的后續(xù)正常使用及安全[3]。

在該工程中，BIM技術(shù)被應(yīng)用于科研辦公樓、地下室和下沉廣場(chǎng)等復(fù)雜區(qū)域的管線優(yōu)化，建立了管線碰撞模型，其中地下室部分的模型如圖3所示。通過BIM技術(shù)將管線三維可視化，分析得出該管線的碰撞報(bào)告，找出了300多處管線問題，及時(shí)結(jié)合三維信息模型，對(duì)管線的設(shè)計(jì)和安裝方案進(jìn)行優(yōu)化，從而保證各個(gè)專業(yè)管線的合理性。如此，該工程在安裝過程中就沒有出現(xiàn)嚴(yán)重的管線碰撞問題，極大地縮短了安裝工期，提高了管線施工效率。

圖3 管線模型

2.2.4 施工進(jìn)度的控制

將BIM技術(shù)用于項(xiàng)目進(jìn)度管理，具體內(nèi)容包括制定和優(yōu)化施工進(jìn)度計(jì)劃，實(shí)時(shí)跟蹤進(jìn)度計(jì)劃，對(duì)項(xiàng)目計(jì)劃的偏差進(jìn)行分析，對(duì)以往的計(jì)劃進(jìn)行總結(jié)分析；可將BIM技術(shù)運(yùn)用于項(xiàng)目的總計(jì)劃、分階段計(jì)劃、周計(jì)劃、日計(jì)劃；通過三維模擬等手段，可以對(duì)工程進(jìn)度進(jìn)行分析，利用施工進(jìn)度實(shí)際控制指數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)工程進(jìn)度地控制。通過BIM技術(shù)，可對(duì)工程進(jìn)度全面優(yōu)化，優(yōu)化工程協(xié)作及銜接，縮短施工周期；此外，以便從多個(gè)角度著手，把握好工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重點(diǎn)工作，加快工程進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)工程進(jìn)度目標(biāo)；同時(shí)，以便項(xiàng)目經(jīng)理能夠?qū)?xiàng)目進(jìn)度有完整和全面地了解，進(jìn)而做出更加合理的決策。

該項(xiàng)目采用BIM技術(shù)對(duì)項(xiàng)目建設(shè)過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，獲得項(xiàng)目建設(shè)過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息，對(duì)項(xiàng)目建設(shè)過程進(jìn)行及時(shí)分析，從而對(duì)項(xiàng)目建設(shè)過程進(jìn)行適時(shí)優(yōu)化。該項(xiàng)目通過對(duì)施工進(jìn)度的有效控制，相比原計(jì)劃方案縮短了7個(gè)工作日，提高了施工效率。

2.2.5 施工成本的管理

為了有效解決施工成本管理中的問題，該項(xiàng)目借助BIM技術(shù)對(duì)施工過程的成本進(jìn)行管理。該項(xiàng)目工程量極大，如果采用傳統(tǒng)的成本管理模式，必然會(huì)出現(xiàn)信息滯后以及數(shù)據(jù)方面的誤差，并且工作量龐大。BIM技術(shù)應(yīng)用于施工成本管理，其特點(diǎn)是數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)化、成本集中化、信息共享化，將項(xiàng)目各施工階段成本信息保存在三維信息模型中，可以及時(shí)調(diào)取查看，管理人員通過有效利用相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，可以對(duì)成本管理做出改善，優(yōu)化施工過程中的成本管理[4]。采用BIM技術(shù)對(duì)該工程施工成本進(jìn)行管理，不僅減少了原計(jì)劃的工作人員人數(shù)，還提高了施工成本管理的效率。

2.2.6 施工質(zhì)量的控制

傳統(tǒng)的工程施工都會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行檢查，保證數(shù)據(jù)無誤才能進(jìn)行施工，但是施工過程中仍然存在各種問題，使得數(shù)據(jù)具有一定的不可靠性[5]。但是利用BIM 技術(shù)，可以更好地對(duì)各施工階段的施工質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過建模分析實(shí)現(xiàn)對(duì)材料進(jìn)行嚴(yán)格地質(zhì)量控制；還能夠?qū)ζ湔归_進(jìn)行詳細(xì)地分析，將各種不同的因素綜合起來，為有關(guān)人員提供更好的參考，以便做出最好的判斷和決策。該項(xiàng)目借助BIM技術(shù)對(duì)工程信息進(jìn)行全面采集，通過對(duì)采集的信息和仿真信息對(duì)比，查找出20余處施工中出現(xiàn)的質(zhì)量問題，使該項(xiàng)目的質(zhì)量管理更加有效。

2.2.7 施工安全的管理

該項(xiàng)目利用BIM技術(shù)對(duì)作業(yè)人員作業(yè)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，既能減少作業(yè)過程中人為作業(yè)可能造成的不利影響，還能提高作業(yè)人員工作進(jìn)度，最大程度地保障現(xiàn)場(chǎng)施工人員的生命安全。該項(xiàng)目通過BIM技術(shù)發(fā)現(xiàn)了多處安全隱患，發(fā)現(xiàn)后及時(shí)進(jìn)行了整改，并加強(qiáng)了安全方面的管理，使得安全管理更加科學(xué)有效。

3 結(jié)束語

綜上所述，工程項(xiàng)目建設(shè)過程中以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行三維建模，不僅能對(duì)施工方案進(jìn)行合理優(yōu)化，還有助于發(fā)現(xiàn)施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中的問題，有利于大幅降低返工的可能性，并保障施工工期；利用BIM技術(shù)對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行虛擬建造，可以更好地發(fā)現(xiàn)前期圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中的不足和問題，以便能夠及時(shí)進(jìn)行糾正，還可以事先了解到在實(shí)際施工過程中會(huì)出現(xiàn)的一些問題，以便提前規(guī)避各種不必要的風(fēng)險(xiǎn)；利用BIM技術(shù)進(jìn)行管線碰撞檢查，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)管線排布不合理的問題，避免后期施工出現(xiàn)管線碰撞等現(xiàn)象；此外，利用BIM技術(shù)還有利于施工進(jìn)度、施工成本、施工質(zhì)量和施工安全的管理，有助于全面提升工程建設(shè)過程的管理水平。