BIM技術與全壽命造價控制仿真教學研究

文/馬鋒、彭玲、孫兵 武漢科技大學城市學院 湖北武漢 430063

BIM技術已經成為建筑行業的一種潮流趨勢。將BIM運用到一個完整項目中，聯系教學將各門主干課程聯系起來，形成全過程BIM造價教學。其目的是使得學生能夠在同一個案例中逐步提高，避免脫節，還可以接軌實驗室建設，提高軟件教學銜接水平，接軌建筑行業最新發展方向。

在教學中，注重施工流程方面的教學，將BIM技術應用到施工過程中，實現了流程的優化，在各個階段控制了施工成本，加快了施工進度，提高了生產效率.

1、BIM前期準備階段

BIM前期準備階段包括整個項目前期策劃、系統部署、培訓與標準建設、BIM建模主要四個階段。其中最重要的是BIM建模階段，教學過程中主要對BIM建模進行一系列的課程講解。這些課程講解結合BIM技術的過程中需要用到一系列實驗室的配套軟件，軟件對應的教學課程分別是鋼筋算量及電算化、建筑工程計量與計價、安裝工程計量與計價、裝飾裝修計量與計價、Revit系列教程軟件應用、三維動畫渲染和制作教程應用。

圖1 柱梁板、集水坑、獨立基礎鋼筋三維圖

圖2 土建各個詳細構件模型圖

通過BIM建模技術建立各專業BIM模型。各專業模型分別有 Revit 建模，建筑與結構建模，電氣專業建模，給排水專業建模，暖通專業建模等。

關于建筑與結構建模，建筑與結構建模主要就是鋼筋算量和土建算量建模，首先應建立鋼筋算量模型，如圖1所示。其次，建立土建算量模型。在Revit中也有建筑結構三維模型，土建算量軟件中比Revit建立的模型更詳細具體。如圖2所示。

關于Revit建模，在族中定義好后導入三維模型即可。柱、梁、板模型及樓梯模型都需要定義導入再繪圖。關于電氣專業建模，利用Magicad軟件進行電氣建模，和Revit一樣，需要先定義導入再繪三維圖形，其中電氣設備的各個高度定義時要重點注意，如圖3所示。

關于給排水、噴淋消防暖通專業建模，水管建模可以用Majicad軟件建模，將給排水、噴淋、消防、暖通結合起來建立模型，實現三維可視圖性。

2、施工準備階段

施工準備階段包括施工場地模擬、施工圖紙審查分析、輔助項目成本制定等一系列準備工作。在教學中主要針對施工場布模擬進行教學，教導學生利用相關軟件，在BIM建模設計過程中，要統籌規劃好施工機械車輛的調度安排方案，盡量避免出現機械車輛空閑或者停工導致的工作效率低下的情況，使施工工序井然有序地運作下去，如圖4所示。

3、施工階段

施工階段是最主要的一個階段，是教學過程中最主要的教學內容。它包括BIM模型維護、專項施工方案模擬、施工進度模擬、鋼筋專項BIM應用、模塊排布優化、材料管理、質量、安全協同管理、現場資料管理、對內成本控制、虛擬樣板間等10個階段。其中最主要的教學要點是專項施工方案模擬，針對各個施工重難點進行分析模擬教學，結合軟件可以更形象可視化。

專項施工方案模擬主要包括支護與主體碰撞模擬、二次結構方案模擬、重點部位鋼筋節點排布模擬、管線綜合優化模擬、支模架及模板排布方案模擬、腳手架排布方案模擬、土方開挖方案模擬、大型機械設備進場模擬、預制構件吊裝模擬、高大支模方案模擬等。

圖3 電氣三維和電氣設備模型圖

圖4 施工場布模擬及大型機械調度排布圖

圖5 基于BIM的施工工藝樣板房和渲染模型圖

將施工前地下的支撐維護模型和地上主體結構模型，進行碰撞檢查模擬分析，可以檢驗出結構與結構之間不連通的地方，避免在主體結構施工時支撐支護結構不穩定影響主體結構的施工過程，盡量安全有效的進行施工。二次結構是工程中的細部構件，進行模擬可以使施工更順暢，通過BIM技術進行項目的二次結構方案模擬，利用其可視化的特點清楚明白的看見二次結構在建筑項目中的位置。

各種穿鋼筋或鋼結構交叉作業施工起來比較復雜，鋼筋數量密集程度較大。通過BIM技術對一些部位的鋼筋節點進行節點排布優化，鋼筋排布優化原則為：盡量優化排布貫通筋，減少鋼筋之間節點焊筋量，在施工設計圖允許，設計單位，建設單位允許的情況下盡可能地加大鋼筋之間的間距、確保鋼筋焊接時工人的操作空間足夠大，可以提高整體鋼筋工程的焊接質量。

在進行模板排布時，要注意模板的預留洞和預埋件的位置，在正式施工前用BIM技術和模板的安裝排布詳圖核對準確無誤后才能開始進行施工，模板拆除滿足先裝后拆，后裝先拆的順序原則。在進行腳手架排布，主體施工時作業面上的外腳手架搭設時，依順序第一層與最上層柱施工腳手架的井字架為依托，相互連成整體，第二層與梁板支撐架連為整體，從而保證其穩定性。腳手架的拆除應在管理人員的統一管理下，遵循和模板一樣的規則。

利用BIM軟件在相關計算機軟件里將施工工序復雜的土方基坑、集水坑、電梯井的挖土方過程進行施工模擬，解決土方開挖的基坑開挖實際形狀難以達到設計形狀要求的難題。模擬過程中還要考慮到一些具體因素。利用BIM軟件中的NavisWorks軟件進行吊裝碰撞，在碰撞檢測中，業主可以指定吊裝的最小安全距離，模擬施工過程中吊裝時構件與施工現場環境、吊車與施工現場環境、構件與吊車、索具之間可能出現的碰撞問題。

關于材料用料管控，要做到精細化材料計劃、材料領用控制，通過BIM模型的創建后，可根據模型中材料的用量來精確的提取所需數據，而審批者也可根據BIM模型利用軟件來對材料的真實用量進行核對，真實準確地降低了材料采購數量誤差。

關于質量、安全協同管理，利用BIM技術中施工數據與信息管理平臺結合的特點，將施工質量控制的重點前置控制，加大事前的預先控制力度。對施工的關鍵節點進行有效控制，通過將關鍵施工工序的流程進行精細化，再逐一檢查精細化后的各個施工小階段，針對關鍵問題進行管理控制。

4、竣工交付階段

竣工時交付BIM竣工模型，還可有施工工藝樣板房和渲染模型，使工程實現可視化。教學過程中讓學生了解到整個施工完成后的三維模型，如圖5所示。