BIM技術(shù)在房建工程領(lǐng)域的應(yīng)用分析

楊萬(wàn)里，曾 希

（中建二局第二建筑工程有限公司 山東分公司，山東 青島 266000）

BIM 技術(shù)基于三維數(shù)字技術(shù)，面向房建整個(gè)生命周期的施工管理模型，可以為房建施工、運(yùn)營(yíng)精細(xì)化開(kāi)展提供支持，降低成本損耗，實(shí)現(xiàn)資源可持續(xù)利用，提高各企業(yè)經(jīng)營(yíng)效益及競(jìng)爭(zhēng)力?；诖耍瑢?duì)BIM 在房建工程領(lǐng)域中的實(shí)施進(jìn)行適當(dāng)分析具有非常重要的意義。

1 BIM在房建工程領(lǐng)域的實(shí)施意義

1.1 解決“信息孤島”問(wèn)題

傳統(tǒng)房建工程領(lǐng)域管理過(guò)程中，業(yè)主方、施工方、設(shè)計(jì)方、監(jiān)管方間缺乏相互溝通，極易形成“信息孤島”問(wèn)題。通過(guò)BIM 技術(shù)的應(yīng)用，可以利用房屋建筑整個(gè)壽命周期每一個(gè)階段各項(xiàng)數(shù)據(jù)，在完善每一個(gè)階段獨(dú)立作業(yè)管理體系的同時(shí)，突出協(xié)同化管理理念，保證施工管理效益。

1.2 便捷控制設(shè)計(jì)施工進(jìn)度

由于房建工程涉及面較廣，涉及因素較復(fù)雜，工期控制難度較大，進(jìn)度協(xié)調(diào)矛盾沖突較多。一旦出現(xiàn)進(jìn)度滯后問(wèn)題，參建方極易互相推諉責(zé)任，而通過(guò)BIM 在房建工程領(lǐng)域中的應(yīng)用，可以追溯每一個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)程及對(duì)應(yīng)的資金狀況，并根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際進(jìn)度、預(yù)期進(jìn)度進(jìn)行篩選匯總，為管理層更加有效的調(diào)配資源、協(xié)調(diào)進(jìn)度、分配績(jī)效提供依據(jù)。

1.3 實(shí)現(xiàn)精細(xì)化施工管理

當(dāng)前我國(guó)房建項(xiàng)目管理仍然停留在粗放水平，設(shè)施、人員等要素處于淺層整合或者分離狀態(tài)，影響了項(xiàng)目全壽命周期整體利益。而通過(guò)BIM 在房建工程領(lǐng)域中的應(yīng)用，可以依托現(xiàn)代化技術(shù)，對(duì)工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確、統(tǒng)一管理并形成數(shù)據(jù)量化對(duì)比，為成本測(cè)算、支付、簽證精細(xì)化管理提供依據(jù)。

2 BIM在房建工程領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 工程簡(jiǎn)介

某房屋建設(shè)工程占地面積為8 952.24m2，總建筑面積為112 563.21m2。整個(gè)建筑包括9 棟樓（其中一棟為幼兒園），主體結(jié)構(gòu)為獨(dú)立+平板式筏板基礎(chǔ)的框架、剪力墻結(jié)構(gòu)，局部設(shè)置了人工挖孔樁。由于工程周邊可利用資源有限、工程量較大，工期控制難度較大，再加上前期投入資金較大，需要保障成本與進(jìn)度一致性。依據(jù)上述需求，擬面向整個(gè)工程建筑、總平專(zhuān)業(yè)施工管理應(yīng)用BIM 技術(shù)。通過(guò)搭建可視化三維模型，進(jìn)行設(shè)計(jì)施工方案深度優(yōu)化，解決方案進(jìn)度、成本管控實(shí)用價(jià)值低的問(wèn)題。

2.2 應(yīng)用目標(biāo)

為實(shí)現(xiàn)工程效益提升目標(biāo)，全方位提升工程質(zhì)量、進(jìn)度、成本管理的集成化、信息化，BIM技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)如下。

1）構(gòu)建BIM 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)，識(shí)別、轉(zhuǎn)換其他房建平臺(tái)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的高效率、可視化搜集、處理、利用。

2）實(shí)現(xiàn)管理者與各參與方對(duì)質(zhì)量、進(jìn)度、成本監(jiān)管信息的交互共享，保障工程效益。同時(shí)增設(shè)問(wèn)題快速追溯分析功能，面向工程整個(gè)過(guò)程，分析各環(huán)節(jié)信息，解決問(wèn)題追責(zé)時(shí)參與者責(zé)任推諉問(wèn)題。

3）根據(jù)工程構(gòu)件類(lèi)型進(jìn)行門(mén)窗、墻、頂板等多個(gè)構(gòu)件對(duì)象定義，并結(jié)合構(gòu)件屬性信息，進(jìn)行實(shí)例化處理，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的精細(xì)化管理。

2.3 應(yīng)用步驟

1）創(chuàng)建BIM 模型。根據(jù)房建工程領(lǐng)域設(shè)計(jì)施工管理需求，選擇渲染效率較高的表面建模方法，結(jié)合帶約束條件的Delaunay 三角網(wǎng)利用，進(jìn)行房屋建筑物表面構(gòu)建。具體模型構(gòu)建時(shí)，需要根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖紙，設(shè)置構(gòu)建對(duì)象屬性信息，實(shí)現(xiàn)構(gòu)建對(duì)象的實(shí)例化。隨后在模型繪制界面，逐一確定頂板、墻、柱、門(mén)窗的空間位置。

2）深化設(shè)計(jì)?？紤]到該建筑可利用空間較小、管線分布復(fù)雜度較高，為了保障后期施工進(jìn)度，技術(shù)人員可以在施工前，利用MagiCAD 軟件進(jìn)行整個(gè)建筑標(biāo)高、支吊架形式、管線等一系列參數(shù)提前分析，優(yōu)化設(shè)備設(shè)施基礎(chǔ)位置。如原設(shè)計(jì)方案在出水管道設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮分水器位置降板問(wèn)題，導(dǎo)致實(shí)際施工時(shí)分集水器出水管需要繞過(guò)降板后，再次上翻至建筑頂層后翻出，增加了施工難度?；诖?，可以在建筑北側(cè)核心筒外墻位置額外增設(shè)管道井，降低翻彎數(shù)量，加快施工進(jìn)度。

3）材料成本控制。以模板施工為例，技術(shù)人員可以最初一基礎(chǔ)模板為基本單位，選擇樹(shù)形“組號(hào)_編號(hào)”編碼方式，對(duì)每一模板設(shè)置一個(gè)唯一的ID。根據(jù)施工圖上模板ID，在安裝圖中檢索對(duì)應(yīng)模板并根據(jù)FID向上編輯。在FID為NULL時(shí)，可以獲得對(duì)應(yīng)模板安裝過(guò)程用量。在模板用量計(jì)算完畢后對(duì)每一組需要使用的模板料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，獲得模板用量報(bào)表，為材料進(jìn)場(chǎng)、施工管理提供依據(jù)。最終得出A工程模板用量報(bào)表如表1 所示。

4）在計(jì)算機(jī)MagiCAD 軟件中，將現(xiàn)場(chǎng)全部施工數(shù)據(jù)、計(jì)劃信息輸入，以三維圖形的方式周全分析構(gòu)件、管線碰撞情況。最終發(fā)現(xiàn)該工程在樓梯、頂板位置分別出現(xiàn)了10 個(gè)和8 個(gè)碰撞問(wèn)題。確定碰撞數(shù)量后在圖中標(biāo)注，預(yù)防具體施工階段因交叉碰撞出現(xiàn)的多次重復(fù)拆裝改建問(wèn)題。

表1 工程模板用量報(bào)表

2.4 應(yīng)用效果

1）相較于以往管理流程而言，模板用量節(jié)約了近27.85%，可以有效提升模板施工效益。同時(shí)利用BIM 模型計(jì)算獲得的輔助材料用量與工程實(shí)際偏差更小，便于控制施工成本。

2）在工程建設(shè)前，建設(shè)方要求將合同中全部“C1002 鋁木窗”更換為“C1011 塑鋼窗”，并將窗臺(tái)高度由720mm 提升至955mm，導(dǎo)致砌體等周邊構(gòu)件工程量發(fā)生了較大變化，也增加了造價(jià)計(jì)算負(fù)擔(dān)。而通過(guò)在BIM 模型中直接修改構(gòu)件名稱(chēng)、屬性，可以自動(dòng)關(guān)聯(lián)周邊工程量及造價(jià)計(jì)算結(jié)果，在保證計(jì)算準(zhǔn)確率的同時(shí)，降低了造價(jià)工作人員工作負(fù)擔(dān)。

3）通過(guò)BIM 技術(shù)在虛擬施工中的應(yīng)用，可以清晰展示施工過(guò)程甚至每一位參與者的具體工作內(nèi)容，為施工計(jì)劃優(yōu)化完善提供依據(jù)。進(jìn)而提升計(jì)劃可執(zhí)行度、精確度，保障工期內(nèi)順利完成任務(wù)。最終工程較原預(yù)計(jì)施工工期提前1 個(gè)星期完成施工，節(jié)約了施工工期，獲得了建設(shè)方的認(rèn)可。

4）通過(guò)三維模擬，可以實(shí)時(shí)了解每一個(gè)階段不同樓層、構(gòu)件的隱藏風(fēng)險(xiǎn)，不管該風(fēng)險(xiǎn)是否已經(jīng)發(fā)生，對(duì)整個(gè)工程安全管理、策劃預(yù)判均具有明顯的參考價(jià)值。工程在施工期間沒(méi)有發(fā)生一起安全事故，獲得了建設(shè)方、監(jiān)理方的共同認(rèn)可。

3 總結(jié)

綜上所述，BIM 是以房建工程領(lǐng)域各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的模型，具有軟件集成、操作便捷、三維成像、直觀展現(xiàn)、立體碰撞等優(yōu)良特點(diǎn)。因此，在房建工程領(lǐng)域，相關(guān)人員可以根據(jù)需要，在深化設(shè)計(jì)及安裝、碰撞檢測(cè)、精度控制等模塊恰當(dāng)應(yīng)用BIM 的功能，在保證設(shè)計(jì)施工成本一定的情況下，促使房建施工效率在短時(shí)間內(nèi)得到提高。