BIM技術在施工各階段場地布置中的應用分析

段波，甘林，熊滿勛

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

建筑工程已經成為城市建設必不可少的重要部分，工程項目資金投入量大、建設周期長，各工程從可研需求到竣工需要幾年時間，大致包括基礎施工、主體施工、整體裝修等三個階段。某些大型工程項目還有現場勘察、土方開挖、樁基工程和機電安裝等階段。傳統的建筑工程項目建設，施工圖紙多采用CAD繪制，且圖紙采用二維平面方式，晦澀難懂，并且難以將施工階段的注意事項全面表達出來。對于工程設計的不合理之處容易產生安全隱患、施工交叉沖突、二次返工等問題。在建筑工程中，采用BIM技術進行模型設計，可以實現施工場地的三維模型設計。利用該三維模型可以對工程各階段的施工場地布置進行模擬，也可以對同一施工階段的不同工序進行碰撞檢查，通過動畫或漫游形式可以及時發現設計中存在的安全隱患或者不合理地方，使場地布置更加經濟、合理[1-4]。

2 BIM數字化設計研究

本文研究是采用Revit軟件創建一個項目的多個階段的場地模型并且直接生成施工的場地布置圖，實現對施工階段工程量的統計。Revit軟件的優點是可以實現工程量統計、施工圖紙出圖、精細化建模等功能。

2.1 碰撞檢查

施工碰撞檢查主要分為軟碰撞和硬碰撞。軟碰撞指的是在施工中兩個構件之間預留空間無法滿足構件的施工和檢修運維等要求；硬碰撞指的是兩個構件發生實際交叉沖突。Revit和Navisworks軟件通過設定構件碰撞參數，可以實現對模型的碰撞點進行檢測并生成檢測報告。基于BIM技術搭建的模型實現施工進度模擬、工藝模擬和動畫漫游等功能，讓各參建方更加直觀具體地檢測和發現施工中存在的隱患，并及時進行整改和優化，通過對各施工方案進行對比，選擇最優施工方案。

2.2 工程量計算

通過Revit軟件可以實現項目工程量的計算，利用軟件中的明細表可以進行工程中各施工單位的面積、體積和長度計算。但是該方法存在一定弊端，明細表中的數據與工程不符需要人工處理，且格式與工程量清單不一致。

2.3 施工圖出圖

基于BIM技術的Revit軟件可以對施工項目的三維立體模型進行動態演示。設計人員可以根據工程實際進行圖形修改，針對施工中需要注意的細節進行剖面、立面等三維展示。結合具體的施工場地進行簡單修改就可以生成場地平面圖，還可以導出構件詳圖。現場技術人員和施工人員可以結合軟件的三維和二維制圖技術，一目了然地解讀設計表達意圖。

3 構件庫的創建

3.1 族構件的分類

基于Revit軟件實現三維場地模型設計的第一步就是要創建族構件，族構件分為內建族、系統族和可載入族。內建族在實際應用中比較少，主要是因為應用范圍有限，只能使用在當前項目中，不能應用到其他項目內。系統族和可載入族是場地建模最常用的，現場的設備、場地道路、生活區設施和生產區設施都通過族構件來創建；場地的地形、硬化和圍墻等可通過系統族來創建。

3.2 構件的精度和要求

采用Revit軟件進行施工場地模型設計時，族的精度對施工平面圖、工程量統計和模型空間碰撞等具有直接影響，Re‐vit構件族的各參數要與現場一致，并且外觀接近。

4 案例研究

4.1 工程概況

某工程項目包含1棟活動中心、4棟辦公樓和一層地下車庫，活動中心樓高21m、辦公樓高36m，項目位于兩道路交叉口。

4.2 應用流程

施工場地模型布置包括了場地模型的創建、模型的檢查和BIM成果和應用等幾個步驟。然后進行場地分析，合理劃分工作區、辦公區和生活區，繪制施工總平面布置圖。完成前期分析工作后，就可以設計三維場地模型，然后采用審核合格的模型進行施工圖紙和工程量計算。

4.3 應用分析

4.3.1 階段場布模型的創建

本項目建模所用族庫管理平臺采用BIM族空間平臺，對族構件進行分類時按照《場布模型構件種類表》表格執行，并在模型創建的準備期將族構件整理并上傳至族庫管理平臺，以提高場地布置模型的效率。場地布置模型的創建要結合項目工程的具體情況和具體施工進度，按照工程項目的具體用地范圍和用地要求，并結合影響工程建設的相關環境因素，將項目場地分為辦公區、生活區、生產區、休息區等。項目的場地模型隨著施工進度的具體情況不斷變動和規劃，且各施工階段的模型要和該階段工程的重點情況相一致。結合本工程項目的具體情況，模型創建階段需要的模型主要有：土方階段、主體施工階段和工程裝修階段場地的模型。

在創建模型的過程中也要進行構件配置。通過Revit軟件的明細表對模型的構件設置進行核查，對模型中缺少或者多設置了相關構件的要及時進行調整改進。隨著工程施工階段的進展及時更新施工現場的布置，施工過程中出現構件碰撞要及時進行模型調整，對其他影響施工進度或方案的因素，在發生變化時，要及時對施工模型進行匯總，并實時更改，實時聯動反饋到其他施工階段的模型中。

4.3.2 碰撞校驗

基于BIM技術搭建的模型可以對施工程序進行模擬預演，在完成模型搭建后，將各個施工階段的參數模型導入Navisworks軟件中，進行模擬預演，檢查工序的合理性。通過對工序和構件設置碰撞范圍參數進行碰撞檢查。及時發現施工過程中的各類碰撞問題，并及時進行優化調整。對于軟件無法檢測出來的碰撞細節，可以通過Navisworks或者Revit軟件的動畫漫游功能進行分區檢查，本項目采用Navisworks軟件檢查出來的碰撞問題主要有以下幾個部分：

①工地未設置防護棚，施工現場各出入通道未設置符合規范的防護棚；

②施工場地硬化，施工現場的材料加工區和道路沒有進行標準化的硬化；

③防火間距，項目工地的宿舍區、辦公區的防火間距不滿足4m的規范要求。

4.3.3 工程量計算

基于BIM技術的項目可以采用Revit軟件建立場地模型，直接導出項目的工程量，然后根據設置好的工程階段，直接計算出每個工程階段的構件工程量。傳統建筑項目是二維施工圖紙，工程量采用手算方式，計算效率低且容易出錯。本項目中根據已經搭建好的工程模型可以直接提取出土方施工階段工程量、主體施工階段工程量和裝修施工的工程量。

4.3.4 場布出圖

基于BIM技術的建筑模型可以直接將Revit平臺的三維模型轉化為二維平面圖。根據系統導出的二維圖形添加標注和文字注釋后，可以直接形成各個階段的施工場地布置圖。本工程項目主要階段的（例如，土方階段、主體階段和裝修階段）布置圖均由Revit平臺直接生成。除此之外，對工程中復雜的細節之處，還可以直接生成復雜構件的立面和剖面詳圖，便于施工人員更好地解讀設計圖紙和施工方案。

5 結語

基于BIM技術、根據施工項目參數搭建的模型，不僅可以通過三維立體形式、直觀形象地展示施工現場布置情況，還可以及時發現現場的不合理或隱患之處，及時進行處理。通過BIM技術對施工方案的模擬和合理優化，可以提供最優的項目施工方案。Revit軟件可以為工程項目提供工程建模、二維圖紙出圖和工程量清單計算等，但是對于具體的實際案例還有一些局限性。通過本案例的具體分析，暴露出軟件實際使用過程中的一些不足之處，遠期可以通過對Revit軟件進行二次開發實現相關功能。

1）場地地形建模效率低

基于二維地形圖，通過Revit軟件實現三維地形圖紙的創建需要人工手動操作，效率較低。需要開發能夠自動識別二維地形并生成三維地形圖的功能，提高地形模型創建效率。

2）工程量導出的數據格式不符合要求

在工程量清單計算時，采用Revit軟件導出的明細表不僅格式與工程量清單不一致，而且工程數據比較單一，不能滿足工程量清單的需求。未來，軟件二次開發時，可以設置相關計算規則，通過構件名稱映射，自動計算出相關構件的工程量，直接生成符合現場要求數據和格式的工程量清單。

3）研發更多提高建模效率的功能

本項目中，通過BIM技術采用Revit軟件實現了現場施工圖紙布置、施工模型創建、布置族構件和現場道路生成等，極大提高了施工場地布置設計效率。可以借鑒CAD軟件的快速建模插件功能，對Revit軟件進行二次開發時，采用建模軟件的先進經驗和方法，提高建筑項目的建模效率。