淺談BIM技術(shù)在高校維修改造工程中的應(yīng)用

摘要：隨著我國高校教育的蓬勃發(fā)展，很多原有高校校舍資源已不能滿足當(dāng)今教學(xué)科研發(fā)展的要求，高校在興建新校區(qū)、新校舍的同時由于資金、校園環(huán)境空間、土地資源、項目建設(shè)周期等多方面因素的影響對大量現(xiàn)存既有老舊建筑的維修改造也成為新時代高校維修基建工作不可回避的重要課題。針對老舊校舍建筑改造中存在的“資料、圖紙缺失”、“二維圖紙信息量少”、“二次改造”等問題，本文試圖從BIM技術(shù)管理的角度出發(fā)進(jìn)行粗略分析，以尋求、探討更好的解決方案。

關(guān)鍵詞：高校維修改造工程;項目管理;BIM應(yīng)用

引言

老舊校舍建筑存在的既有建筑資料、圖紙信息缺失等問題長期以來一直困擾著高校校舍的維修改造工作。本文旨在討論通過BIM技術(shù)的應(yīng)用加強對高校老舊建筑維修改造工程的項目管理，為現(xiàn)有建筑提供更系統(tǒng)、全面的建筑信息。

一、高校老舊建筑歸檔資料現(xiàn)狀及建筑BIM技術(shù)管理課題研究內(nèi)容和意義

1.1課題研究的現(xiàn)狀

高校既有老舊建筑的維修改造工作由于歷史原因，這些建筑大多缺乏消防、節(jié)能、環(huán)保等諸多方面的措施，工程圖紙也存在著缺失或者資料不全等因素，所以對既有老舊建筑的維修改造往往面臨諸多制約因素和不確定性問題，這在加大維修實施難度的同時也加大了校方工程管理的難度。

1.2課題研究的內(nèi)容

通過BIM技術(shù)的應(yīng)用從三維化、動態(tài)化、全方位的可視化表達(dá)，工程管理圖紙信息的動態(tài)管理，設(shè)備管線，改造后建筑使用空間場所綜合優(yōu)化等幾個方面探討新環(huán)境下高校既有老舊建筑維修改造工作的工程管理。

1.3課題研究的意義

通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，在完善因原有基建圖紙缺漏問題的同時，模型化數(shù)字文檔的建立也給老舊建筑維修改造工程立項的科學(xué)性、實施方案的更加可靠性、工程預(yù)算的合理性以及施工過程中的工程管理帶來極大的便利，也大大方便了項目資料的歸檔和調(diào)閱，同時也方便了日后建筑的繼續(xù)維修改造工作。

二、高校老舊建筑修改造工程管理中存在的問題

2.1 老舊校舍建筑原始基建信息局限性

我國目前現(xiàn)行竣工資料存檔文件以具有法律效力的紙質(zhì)版資料為主，文檔的保護(hù)和保存對于既有建筑改造來說至關(guān)重要，由于歷史原因早期的建筑信息文檔可能因為外界因素發(fā)生信息的缺失和變化。一種是，因圖紙保存時間過久或保存不善導(dǎo)致圖紙、資料等出現(xiàn)缺失、污損、褪色等問題。這是建筑改造時最直接的信息源，一旦發(fā)生問題導(dǎo)致設(shè)計信息在改造初期就具有極大的不確定性和模糊性，設(shè)計人員將現(xiàn)有圖紙和資料翻錄成電子的工作過程中也會存在誤差。另一種是，建筑在使用過程中可能進(jìn)行了改造，，建筑功能和條件發(fā)生了變化，但并未形成資料歸檔，這使得建筑的信息和原先設(shè)計已經(jīng)不一致。此外，有些建筑年代較為久遠(yuǎn)，甚至沒有留下圖紙或有效資料。這些因素相當(dāng)程度上限制了既有建筑改造時檔案數(shù)據(jù)的精確性和可利用程度。

2.2 維修改造施工的復(fù)雜性

既有老舊建筑改造具有—定的復(fù)雜性，需要在多學(xué)種科、多專業(yè)的交叉與協(xié)同下才可完成，需要各個專業(yè)的互相配合、共同協(xié)作。在設(shè)計階段，與新建建筑相比較要復(fù)雜的多，需要進(jìn)行大量的論證、協(xié)調(diào)，涉及到方方面面，任何因素都可能制約改造工程的成本、質(zhì)量、進(jìn)度以及安全。實施階段前期往往存在大量拆除工程，由于建筑部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件如鋼架結(jié)構(gòu)生銹老化、表層水泥塊開裂風(fēng)化，原建筑材料如玻璃幕墻有潛在裂縫等，都為拆除工作帶來大量安全隱患。由此拆除施工難度巨大。中后期施工過程中，墻體施工安裝等工作往往又和老系統(tǒng)產(chǎn)生交叉，如原有建筑結(jié)構(gòu)縫的封堵，新舊管道系統(tǒng)的銜接，管道出口的預(yù)留，空調(diào)等外掛設(shè)備的遮掩等，給改造來了不少的困難。

三、擬解決途徑--BIM技術(shù)的應(yīng)用

3.1可視化設(shè)計表達(dá)

BIM是指，建筑信息化模型，簡單地說就是將二維平面圖紙轉(zhuǎn)化成三維立體模型。BIM是一個完備的信息模型，能夠?qū)⒐こ添椖吭谌珘勖芷谥懈鱾€不同階段的工程信息、過程和資源集成在一個模型中，方面的被工程各參與方使用。

老舊建筑的維修改造工程中，原始的CAD平、立、剖圖紙是在二維空間上記錄建筑基建信息，因此信息含量匱乏。通過引入BIM技術(shù)將建筑的幾何尺寸和物理屬性集合，在計算機可視化技術(shù)下，實現(xiàn)建筑的各個構(gòu)件、各種管線空間位置的準(zhǔn)確定位，即“所見即所得”。BIM技術(shù)對于決策者、工程管理者以及各專業(yè)工程師和技術(shù)人員來說更方便對建筑空間位置和相關(guān)信息的獲取。

BIM技術(shù)的可視化是可操控，它便于模型信息的修改，大大降低了改造設(shè)計和改造施工管理的過程風(fēng)險，因此有利于降低工程成本節(jié)約項目資金。可視化的設(shè)計，可有效改善既有建筑改造中因空間限制引起的各種設(shè)計不合理問題、提升建筑改造效果，實現(xiàn)各專業(yè)構(gòu)件、管線等的科學(xué)合理排布，優(yōu)化建筑空間。利用該技術(shù)構(gòu)建的虛擬空間管線設(shè)備排布，使決策者可以更方便地進(jìn)行設(shè)計方案的比選、評估、討論以及決策，從而避免了憑空想象和建造實體樣板，既縮短的決策時間又節(jié)約了建設(shè)成本。

此外可視化設(shè)計更有助于實現(xiàn)既有建筑的安全疏散模擬、結(jié)構(gòu)復(fù)雜節(jié)點部位的設(shè)計與復(fù)核等、重難點施工部位的施工工序模擬等，這可以在不消耗實際資源條件下，讓項目各參與方了解項目的實施過程和結(jié)果，并結(jié)合各方建議和要求，及時進(jìn)行調(diào)整。

3.2設(shè)計、施工圖紙信息的動態(tài)管理

BIM技術(shù)的優(yōu)勢不僅在于可視化的信息交流，更在于其模型信息的及時動態(tài)變更。

1）在施工信息溝通過程中：施工方、監(jiān)理方、設(shè)計單位以及建設(shè)管理方可及時進(jìn)行項目信息的了解與溝通。參建各方都可及時在數(shù)字化的BIM信息平臺上了解和掌握項目最新動態(tài)，及時下達(dá)和獲取項目信息指令。

2）工地現(xiàn)場管理方面： 4D施工場地管理可進(jìn)行3D施工場地布置，自動定義施工設(shè)施的4D屬性。點取任意設(shè)施實體，可查詢其名稱、類型、型號以及計劃設(shè)置時間等施工屬性，并可進(jìn)行場地設(shè)方的信息統(tǒng)計等，將場地布置與施工進(jìn)度對應(yīng)，形成4D動態(tài)的現(xiàn)場管理。

3） 在項目進(jìn)度控制過程中：4D施工過程模擬對整個工程或選定WBS節(jié)點進(jìn)行4D施工過程模擬，可以以天、周月為時間間隔，按照時間的正序或逆序模擬，可以按計劃進(jìn)度或?qū)嶋H進(jìn)度模擬實現(xiàn)工程項目整個施工過程的4D可視化模擬。虛擬真實、動態(tài)化的展示項目進(jìn)度信息。

從以上幾點我們不難看出 BIM 4D系統(tǒng)對工程項目可以進(jìn)行實時管理，讓我們在做項目管學(xué)理時侯更加得心應(yīng)手。

3.3管線設(shè)備安裝空間綜合優(yōu)化

既有建筑的改造主要是在原有建筑的基礎(chǔ)上再進(jìn)行重新設(shè)計的，并可能的保留原有系統(tǒng)管線的必須部分。

各個專業(yè)之間很容易出現(xiàn)“錯、漏、碰”等問題，這些問題往往直至施工階段才會被發(fā)現(xiàn)，不但延誤了工期，而且也增加了建設(shè)成本。在機電系統(tǒng)施工前，更有必要進(jìn)行管線綜合排布。所謂的管線綜合就是按照機電系統(tǒng)的功能和施工要求，實現(xiàn)機電管線的綜合協(xié)調(diào)排布，并從空間凈高、機電設(shè)備間隔空間、安裝需求、預(yù)留孔洞的準(zhǔn)確性等方面系統(tǒng)考慮。在傳統(tǒng)的深化設(shè)計中，管線綜合排布只能把CAD 的二維平面圖疊加，可是這種疊加方式使得圖形混亂復(fù)雜，如果管線數(shù)量多的話，就不能清晰的反應(yīng)出設(shè)備的位置以及標(biāo)準(zhǔn)，而且各種機電設(shè)備之間的關(guān)系只能依靠想象。從這種二維圖紙中不易發(fā)現(xiàn)管線碰撞，更不容易對碰撞進(jìn)行局部調(diào)整。如果采用BIM技術(shù)進(jìn)行管線綜合就有很大的優(yōu)勢，因為通過BIM建模，將原來的二維平面圖紙轉(zhuǎn)換成可視化的三維立體圖，展示了施工后的效果，使得一些二維施工圖上不能展示的細(xì)節(jié)都得以展示，并把一些存在的間題暴露出來。另外，通過BIM進(jìn)行管線綜合排可最大程度的利用安裝空間，在提高吊頂標(biāo)高、縮小管井面積等方面有很大的優(yōu)勢。

3.4維修改造成本控制與管理的科學(xué)化

改造項目立項，概、預(yù)算，招投標(biāo)階段 ?對于老舊建筑的維修改造工程來說，由于原基建圖紙信息缺乏，加之建筑使用年限較長，很多原有建筑結(jié)構(gòu)配件出現(xiàn)腐蝕、老化等以及改造拆除過程中可能出現(xiàn)很多不可控因素，造成施工成本大幅增加。BIM技術(shù)的應(yīng)用可以虛擬模擬技術(shù)的角度出發(fā)提早預(yù)期這些不可控因素，并做出施工預(yù)案，從而降低工程造價成本。

BIM技術(shù)的應(yīng)用由于具備更加完善的改造項目建筑信息，從三維角度出發(fā)全方位立體型的對施工方案的模擬相對于傳統(tǒng)二維CAD設(shè)計，它提供了更加科學(xué)、可靠、合理的設(shè)計方案。它為工程概、預(yù)算提供了更精準(zhǔn)的設(shè)計方案。這樣就可以加快整個項目從立項到項目概、預(yù)算，招投標(biāo)的進(jìn)程，從而節(jié)約工程成本。

在施工管理階段 BIM技術(shù)是一個動態(tài)化的管理集成系統(tǒng) 及時統(tǒng)一的項目信息變更，可以使項目的各參與方及時準(zhǔn)確的了解工程進(jìn)度，并便于項目的設(shè)計者和管理單位對改造過程中出現(xiàn)的工程變更及時做出回應(yīng)，加快問題解決的進(jìn)程。同時由于BIM技術(shù)是一個集成系統(tǒng)任何設(shè)計點位的改變都會及時準(zhǔn)確的反應(yīng)到各個相關(guān)設(shè)計圖紙上。保證了工程參與各方項目變更信息的及時更新。杜絕了過期圖紙的使用，從而便捷了施工工程的管理于施工成本的降低。

3.5后續(xù)改造工作完整的數(shù)字技術(shù)支持

BIM 技術(shù)即是一個建筑數(shù)字模型，同時也是一個數(shù)字化信息平臺。這個在改造建設(shè)過程中形成的新信息模型又為以后建筑運行維護(hù)提供了一個技術(shù)基礎(chǔ)和框架。

結(jié)論;高校老舊建筑的維修改造工作，由于原始基建圖紙信息的匱乏，現(xiàn)有施工改造過程往往存在邊施工邊設(shè)計，邊調(diào)整，設(shè)計于施工脫節(jié)，管理不到位等諸多消極施工管現(xiàn)象。如何利用BIM技術(shù)提高對既有老舊建筑的施工管理水平，節(jié)約工程成本已經(jīng)成為高校后勤工程管理部門的一項重要課題。

目前BIM技術(shù)作為一項建筑信息三維化、可視化，信息變更便捷，協(xié)調(diào)統(tǒng)一集成化，施工過程可模擬預(yù)測預(yù)，管線設(shè)備碰撞提前預(yù)警，大大便捷了維修改造工程預(yù)算信息的精準(zhǔn)性，為工程項目精細(xì)化管理提供了更加科學(xué)有效的依據(jù)。

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作者簡介;任智新（1979.6.26），性別：男;籍貫：山西;民族：漢;學(xué)歷：研究生，碩士;職稱：工程師;研究方向：建筑施工管理。