BIM技術在建筑工程施工中的應用

曹學志 濰坊昌大建設集團有限公司項目經理，工程師

BIM是一種新型三維虛擬化數字技術，涉及工程設計、施工、管理以及運維等多個方面，現已廣泛應用于建筑工程領域。近年來，BIM 技術已成為建筑工程施工領域的研究熱點，能夠有效消除傳統工程存在的不可控和不確定等問題，實現了在虛擬空間中的“先試后建”，有助于更好地推進建筑工程施工快速完成，切實保障施工質量，同時對保障建筑企業的經濟效益也具有積極作用。

1 建筑工程概況

某建筑工程項目包括1#、2#、3#、4#樓，主體為三層框架結構，基礎為樁基礎。建筑面積為66 850 m2，地上建筑面積為65 017 m2，地下建筑面積為1 833 m2。設抗震防裂度為6 度，框架抗震等級為四級，建筑耐火等級為二級，結構使用年限為50 年。總工期為250 天，工程質量要求高，涉及專業工種較多。參與BIM 技術應用總人數為40 人，預計工期內準時竣工驗收，同時確保實現相關目標。

2 建筑工程施工中BIM技術的應用分析

在該建筑工程施工中，由于整體工程量較大且質量要求高，應用BIM 技術尤為關鍵，有助于節約時間、降低風險、提高質量[1]。結合工程實際情況，BIM 技術的具體應用可從如下幾個方面進行分析。

2.1 BIM組織架構

面向錯綜復雜的工程組織架構，借助BIM 技術的可視化功能，找出組織架構中的薄弱點并進行優化改進，便于顯著提升施工效率。通過運用BIM 技術，調整既有的組織架構，簡化傳統的工作流程，實施全過程施工管理，減少不規范施工行為及設備材料耗損現象，便于為項目決策提供科學依據，對提升項目經濟效益也具有積極作用[2]。該項目具有工期緊張、工藝復雜、品質要求高以及交叉作業多等難點，在施工階段項目部專門設置BIM 工作站（組織架構如圖1 所示），設立BIM 技術創優辦公室，牽頭引領綜合辦公室、安裝部門、技術部門、商務部門、安全部門、工程部以及物資設備部等部門，以便更好地組織BIM 工作協調管理，統一BIM 實施標準，分工落實相關任務，為后續BIM 應用奠定良好基礎。

圖1 項目BIM 工作站組織架構圖

2.2 施工圖紙設計

結合施工現場實際情況，應用BIM 技術來完善施工圖紙，使其設計更加符合實際要求，便于更好地預防施工時可能出現的問題。在施工圖紙設計中，建立融合空調、水電、土建以及裝修等多個專業的信息化模型，直觀呈現設備管線的連接點，實現二維平面圖紙與三維管線設計的緊密結合，便于相關人員制定更加合理的設計方案[3]。在本工程BIM 應用過程中，通過全項目的BIM 建模，找出前期圖紙設計中的不足，經圖紙審核后總共發現37 項設計問題，其中建筑結構設計、節能設計以及電氣設計等問題最為常見。與甲方進行溝通后減少14處圖紙變更，相較傳統的圖紙會審時間縮短4 天，避免了因圖紙問題造成的返工和窩工等非必要損失。

2.3 全專業碰撞檢查

匯總整合工程各專業BIM 模型，在電腦軟件中進行碰撞檢查，找出不同碰撞點的對應位置與相關信息，從而形成碰撞報告。借助BIM 技術分析各個專業管線的凈高，確定真實可靠的現場安裝數據，便于有效提高施工效率。此外，結合項目管線、設備以及墻體材料等具體情況，明確專業多和碰撞交叉嚴重的部分區域，實施碰撞檢查，可避免因圖紙設計失誤造成的風險，消除碰撞對節約成本、縮短工期以及避免返工等也具有積極影響，便于確保施工方案的可行性與安全性。

2.4 施工模擬

在建筑工程施工階段，施工模擬是對施工方案進行細節優化及再驗證的重要流程。通過模擬施工現場場地布置，真實反映工程實體的建造過程，以三維預演的形式找出施工方案中的不合理之處，深入挖掘并解決綜合環境下潛在的矛盾問題[4]。通過模擬施工，綜合考慮時間、空間以及工藝方法等要素，預測工程施工難點及潛在的問題，進而優化施工方案與組織設計等多個方面，可降低施工過程中多專業相互干擾情況的發生概率，進一步提高施工效率。在本工程施工中，借助BIM 中的4D 模擬技術，實現施工場地、施工人員以及施工設備等的可視化模擬，直觀顯示整個工程的施工環節，糾正施工計劃制定中的矛盾，使得最終的施工計劃更加精準、高效。工程施工模擬局部構造如圖2 所示。

圖2 工程施工模擬局部示意圖

2.5 場地資源優化

場地資源優化是建筑工程施工的重難點。由于本工程工作量相對較大，僅依靠人力進行場地布置所耗費的時間更多，施工周期可能會有所延長。在施工中應用BIM技術，查詢相關施工方案與技術標準，據此完成數據采集和信息錄入等任務，便于為解決施工現場的布置問題提供可靠依據。具體而言，借助BIM 三維場布模型，以三維形式呈現傳統平面場布圖，直觀地表達現場場地布置情況；通過優化場地資源配置，結合工程實際來合理安排施工場地，能夠減少二次搬運現象；充分發揮BIM 系列軟件的優勢，借助其場景漫游渲染功能，以圖片與視頻的形式輸出并保存三維場地布置成果，標出易被遮擋的細節，直觀展示場地總體的布置情況，以最快速度糾正檢測出的問題，有助于提高施工整體質量，保障項目順利開展。

3 BIM技術在建筑工程施工中的應用建議

在本工程施工中，項目各參與方高度重視BIM 技術的應用，為項目全過程應用BIM 技術提供了有力支持，切實保障在250天順利完成竣工驗收。通過發揮利用BIM技術在可視、協調以及模擬等各方面的優勢，整體應用效果較為顯著，在提高功效、減少材料與勞動力浪費、提升項目管理水平等諸多方面均產生了積極影響。

結合工程實際情況，對BIM 技術的應用提出以下幾點建議。

一是明確應用要點。在施工準備環節，借助BIM 技術廣泛搜集匯總信息資料，如各項材料及構配件的數量和規格等，幫助管理人員掌握施工場地的具體情況，有助于減少材料與設備的耗損。此外，在BIM信息模型中錄入所搜集到的信息資料，方便查找施工方案的不足，做好優化改進與技術交底，可避免施工質量問題。在實際施工作業環節，充分運用3D 信息模型，加強系統結構調節，提醒作業人員關注重點施工部位，全方位監控施工過程，便于及時預防安全隱患。

二是優化基于BIM 技術的過程管理維度。借助BIM 技術，以3D 施工進度管理、施工協調管理、3D 質量管理以及成本管理等應用維度為顯著代表，實現建筑工程施工過程管理的可視化模擬，進一步提高了施工信息化程度。

三是提高工作人員的專業素養。為了保證BIM 技術在建筑工程施工過程中的運用效果，提升技術作業人員和系統管理人員的綜合素養顯得至關重要。通過加強專業系統的培訓，落實理論知識與技術應用等培訓活動，幫助技術人員、數據人員以及工程人員等熟練掌握BIM 軟件。借助線上數據模型，讓工作人員直觀了解建筑工程施工狀況，以線上學習的形式指導其規范操作機器設備，不斷提高業務能力。

4 結語

在建筑工程施工中應用BIM 技術，有助于更好地提高建筑工程施工質量，從而實現工程社會效益與建筑企業經濟效益的目標。