BIM技術(shù)在建筑工程管理中的應(yīng)用研究

左亞靜

（山西工程科技職業(yè)大學(xué)，山西 晉中 030600）

BIM技術(shù)是以3D數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)衍生出的新型技術(shù)，其廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代建筑工程領(lǐng)域，可提高建筑設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營維護(hù)等階段的信息共享水平，增強(qiáng)信息的流動(dòng)，聯(lián)動(dòng)多方協(xié)同開展工作，以此保證建筑工程的質(zhì)量和效益，改變建筑行業(yè)“粗放式”管理現(xiàn)狀。BIM技術(shù)在建筑工程管理領(lǐng)域具有顯著的應(yīng)用價(jià)值，能夠提高管理水平，有效管理材料、機(jī)械設(shè)備、人員等要素，以便順利施工，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。本文將結(jié)合實(shí)際工程案例研究BIM技術(shù)的應(yīng)用。

1 項(xiàng)目概況

某動(dòng)遷安置房項(xiàng)目總建筑面積為74 293m2?，F(xiàn)階段，已開展項(xiàng)目主體部分地上一層的鋼筋、模板施工，部分樓棟施工已推進(jìn)至地上二層PC板安裝環(huán)節(jié)，地庫10區(qū)、18區(qū)墻柱鋼筋綁扎、模板支設(shè)、混凝土澆筑工作均已落實(shí)到位。

2 項(xiàng)目特點(diǎn)

（1）項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模較大，單體建筑的外觀和結(jié)構(gòu)基本一致，若能確定一套科學(xué)的施工方法，將在各單體建筑施工中具有較高的通用性。

（2）項(xiàng)目的成本控制要求高，需要在保證建筑施工質(zhì)量的前提下，最大程度地降低建設(shè)成本，均衡建筑施工安全、質(zhì)量、效率、效益多項(xiàng)要求。

（3）項(xiàng)目的工期緊張，需在預(yù)定工期內(nèi)保質(zhì)保量完成建設(shè)工作，及時(shí)交付使用。

（4）作為政府投資的保障房項(xiàng)目，應(yīng)保證其整體品質(zhì)，除了建設(shè)主體結(jié)構(gòu)外，小區(qū)周邊的配套設(shè)施也應(yīng)足夠完善，如及時(shí)跟進(jìn)綠化建設(shè)，達(dá)到綠色星級標(biāo)準(zhǔn)，提高保障房的品質(zhì)。

3 BIM技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢

3.1 BIM技術(shù)具有可協(xié)調(diào)性

建筑工程的建設(shè)體量普遍較大，建設(shè)全流程涉及諸多環(huán)節(jié)，參建人員需相互協(xié)調(diào)、配合。若項(xiàng)目施工期間存在某些問題，傳統(tǒng)的管理方式需組織各層管理人員參與會(huì)議，共同查明問題的原因，再制定適宜的解決方案，整個(gè)過程耗時(shí)較長，可能由于處理不及時(shí)而導(dǎo)致問題不能有效解決，或是由于中途耽擱而延誤工期；應(yīng)用BIM技術(shù)將發(fā)揮信息共享的優(yōu)勢，管理人員可及時(shí)查閱信息，做到盡快發(fā)現(xiàn)問題、盡早處理問題。因此，采用BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)、整體進(jìn)度規(guī)劃協(xié)調(diào)、成本預(yù)算與工程量估算協(xié)調(diào)、運(yùn)維協(xié)調(diào)等。

3.2 BIM技術(shù)具有可視化特點(diǎn)

BIM技術(shù)能夠基于工程信息構(gòu)建三維立體模型，以更加直觀的方式呈現(xiàn)出待建結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)可視化、施工可視化、設(shè)備操作可視化、機(jī)電管線碰撞檢查可視化等，以便設(shè)計(jì)人員、施工人員、建設(shè)單位管理人員等了解項(xiàng)目，對建筑內(nèi)容形成系統(tǒng)性的認(rèn)識(shí)。項(xiàng)目各參與方在妥善應(yīng)用BIM技術(shù)后，可提高信息資源的共享水平，有利于管理工作的高效開展。

3.3 BIM技術(shù)的模擬性能突出

例如，可模擬設(shè)計(jì)中的信息，化抽象為形象，實(shí)現(xiàn)建筑物性能分析仿真；可借助BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)緊急疏散模擬、日照模擬，以便工程人員更加直觀地明確場景內(nèi)容；能夠?qū)崿F(xiàn)施工仿真模擬，模擬、優(yōu)化施工方案、自動(dòng)計(jì)算工程量、消除現(xiàn)場施工過程干擾或施工工藝沖突；能夠?qū)崿F(xiàn)施工進(jìn)度模擬，建立BIM技術(shù)與施工進(jìn)度計(jì)劃的聯(lián)系，將空間信息與時(shí)間信息整合在一個(gè)可視的 4D 模型中，直觀、精確地反映整個(gè)施工過程。同時(shí)，還可模擬建筑工程項(xiàng)目移交建設(shè)單位后的運(yùn)營。此外，BIM技術(shù)的模擬性有利于造價(jià)控制工作的高效開展，可在順利推進(jìn)施工進(jìn)程的同時(shí)取得突出的經(jīng)濟(jì)效益。

4 項(xiàng)目重難點(diǎn)剖析

結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，識(shí)別重難點(diǎn)內(nèi)容：

4.1 地下車庫

建筑空間有限，而配套機(jī)電設(shè)備豐富，且分布大量的管線，具有空間小、復(fù)雜度高的特點(diǎn)，如何有效協(xié)調(diào)各類設(shè)施屬于項(xiàng)目的重難點(diǎn)內(nèi)容。

4.2 裝配式建筑

建筑采用裝配式結(jié)構(gòu)，含豐富的PC構(gòu)件，部分構(gòu)件的造型復(fù)雜，若僅采用二維圖紙的設(shè)計(jì)方法，難以直觀呈現(xiàn)PC構(gòu)件的造型。并且裝配結(jié)構(gòu)和現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)交接部位的鋼筋高密度分布，也具有復(fù)雜性，常規(guī)二維圖紙?jiān)谛畔⒎答伔矫婺芰τ邢蓿y以在前期預(yù)估安裝中的問題。

4.3 協(xié)同難度大

設(shè)計(jì)階段各專業(yè)相互獨(dú)立，彼此間未建立協(xié)作關(guān)系，或是協(xié)作僅停留在表層；分專業(yè)出圖，各專業(yè)的側(cè)重點(diǎn)有所不同，在銜接時(shí)存在諸多矛盾，難以建立起完整的建筑設(shè)計(jì)方案。在該裝配式建筑的施工階段，對構(gòu)件的加工、運(yùn)輸、現(xiàn)場安裝等環(huán)節(jié)均提出較高的要求，各環(huán)節(jié)需要緊密銜接，若此時(shí)缺乏有效的溝通機(jī)制，易導(dǎo)致工序不銜接、質(zhì)量不可控。因此，必須做好各個(gè)階段之間的協(xié)調(diào)。

5 BIM技術(shù)在項(xiàng)目各階段的應(yīng)用

5.1 方案比選

向渲染軟件內(nèi)導(dǎo)入方案，展示模型，采用局部結(jié)構(gòu)調(diào)整、墻體顏色更換等措施生成多種備選方案，依托可視化三維仿真場景展開方案探討工作，從安全、質(zhì)量、效率、成本多個(gè)方面對各個(gè)方案進(jìn)行對比、分析，最終選出最具可行性的方案，為正式施工打好基礎(chǔ)。

5.2 仿真漫游

虛擬仿真漫游對設(shè)計(jì)方案的深度優(yōu)化大有裨益。借助虛擬手段，以第一人稱視角融入建筑環(huán)境中，逼真地呈現(xiàn)建筑建成后的使用情況，包含室內(nèi)空間的大小、各類構(gòu)件的材質(zhì)和顏色、燈光的使用等。同時(shí)，還可以設(shè)定不同年齡段的漫游人物，判斷建筑是否能夠滿足各群體的需求，以此發(fā)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的不足，做好設(shè)計(jì)優(yōu)化工作。

5.3 凈空優(yōu)化

先對地下車庫做空間功能分割，再針對各空間做凈高分析。應(yīng)用BIM技術(shù)可直觀地分析各專業(yè)的管線排布情況和碰撞點(diǎn)，進(jìn)而合理優(yōu)化，在許可的前提下，盡可能提高凈空高度，為建設(shè)單位節(jié)約投資。凈空優(yōu)化設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

圖1 凈空優(yōu)化設(shè)計(jì)

5.4 預(yù)留管洞

工程施工圖紙對墻體預(yù)留管洞的信息呈現(xiàn)不夠全面，如未體現(xiàn)管洞的具體位置，便要求施工單位根據(jù)專業(yè)圖紙安排預(yù)留管洞埋設(shè)工作，由于管線分布復(fù)雜，極易出現(xiàn)問題。應(yīng)用BIM技術(shù)能夠以模型的方式直觀地呈現(xiàn)預(yù)埋管洞的分布位置，進(jìn)而精準(zhǔn)判斷、高效施工。

5.5 機(jī)電碰撞檢查

依托BIM三維可視化技術(shù)，針對建筑內(nèi)部各機(jī)電設(shè)備做碰撞檢查，判斷機(jī)電設(shè)備的布設(shè)位置是否合理、與建筑結(jié)構(gòu)是否協(xié)調(diào)、各機(jī)械設(shè)備間是否存在空間沖突等。經(jīng)過機(jī)電碰撞檢查后，可針對識(shí)別到的碰撞做有效協(xié)調(diào)，消除設(shè)計(jì)階段的空間沖突。

5.6 場地規(guī)劃

BIM技術(shù)可以對現(xiàn)場平面做多方案模擬，再對比分析各個(gè)方案，判斷各自場地布置情況，合理布設(shè)各類材料、設(shè)備等，以此高效使用工程資源。場地規(guī)劃圖如圖2所示。

圖2 場地規(guī)劃平面布置圖

6 數(shù)字化管理應(yīng)用

6.1 裝配式建筑管理

裝配式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是能夠提前在加工廠制作滿足工程要求的構(gòu)件，運(yùn)至現(xiàn)場高效安裝，有效減少現(xiàn)場施工量。裝配式建筑施工涉及構(gòu)件制作、運(yùn)輸、安裝幾個(gè)關(guān)鍵階段，需要加強(qiáng)各階段的管理，以便有序完成各項(xiàng)工作。首先，在BIM模型中挑選構(gòu)件，制作構(gòu)件二維碼，賦予各自特定的“身份標(biāo)識(shí)”。其次，可在施工中通過掃描二維碼的方式更新構(gòu)件制作、出廠、進(jìn)場、安裝時(shí)的進(jìn)度，同時(shí)，也可定位各個(gè)構(gòu)件在整體結(jié)構(gòu)中的分布位置，以便更加精準(zhǔn)地安裝構(gòu)件。

6.2 建筑工程物資管理

材料人員需根據(jù)現(xiàn)場情況錄入材料類型、規(guī)格、數(shù)量、進(jìn)場時(shí)間、驗(yàn)收情況等信息，上傳相應(yīng)附件，逐步完善材料檔案庫，以便及時(shí)查詢材料信息，便于材料管理。此外，施工人員需錄入機(jī)械進(jìn)出場數(shù)據(jù)，保證機(jī)械規(guī)格、進(jìn)場數(shù)量、時(shí)間等，日常維修時(shí)也應(yīng)隨時(shí)錄入信息。由于信息具有完善性，工程人員能夠及時(shí)查閱，判斷各類材料和機(jī)械設(shè)備的使用情況，進(jìn)而結(jié)合工程需求做相應(yīng)的管理。

6.3 建筑工程資料管理

建筑施工規(guī)模較大，施工期間涉及到的資料較多，而常規(guī)的紙質(zhì)文件存在管理難度大、查詢效率低、易丟失的局限性。為此，可以考慮文件電子化存檔方式，并將審批流程調(diào)整至線上進(jìn)行。在工程推進(jìn)的過程中，各方應(yīng)及時(shí)更新信息，多方協(xié)同管理，共同推動(dòng)工程發(fā)展。BIM模型輕量化后可在各移動(dòng)端呈現(xiàn)，提高信息查詢的便捷性。

6.4 建筑工程進(jìn)度管理

（1）應(yīng)用生產(chǎn)管理軟件，對比、分析虛擬進(jìn)度和實(shí)際進(jìn)度，判斷是否有工期超前、工期延后的情況。

（2）將構(gòu)件使用情況與進(jìn)度進(jìn)行匹配，生成動(dòng)畫，以此有針對性地調(diào)度材料、機(jī)械設(shè)備、人員，實(shí)現(xiàn)資源效益最大化。

（3）應(yīng)用甘特圖清晰劃分各階段的施工內(nèi)容，做精細(xì)化管控，并實(shí)行整體變更控制，定期核查實(shí)際進(jìn)度，若進(jìn)度異常，及時(shí)調(diào)整。

7 基于BIM技術(shù)的多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)

7.1 協(xié)同設(shè)計(jì)與BIM技術(shù)的融合

基于BIM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計(jì)可突破傳統(tǒng)方式下二維平面圖紙?jiān)谛畔鬟f方面的局限性，向三維立體模型蛻變，構(gòu)建統(tǒng)一的平臺(tái)，協(xié)同呈現(xiàn)各專業(yè)的信息，提高信息共享水平，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)。此外，在BIM技術(shù)視域下，可將建筑項(xiàng)目視為有機(jī)整體，各專業(yè)信息具有關(guān)聯(lián)性，若某專業(yè)存在變更，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)更新，與之相關(guān)的專業(yè)也將自動(dòng)更新，相比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式工作量減少、工作效率提升、協(xié)同設(shè)計(jì)效果較佳。

7.2 BIM協(xié)同設(shè)計(jì)的應(yīng)用

建筑師創(chuàng)建基礎(chǔ)模型，結(jié)構(gòu)工程師建立結(jié)構(gòu)模型，并由建筑師對基礎(chǔ)模型加以細(xì)化，由MEP工程師建立MEP模型，將各模型緊密連接，構(gòu)成完整的模型，以此更加有效地進(jìn)行碰撞檢查，評價(jià)建筑各部分的設(shè)計(jì)情況，有不妥之處及時(shí)調(diào)整，以保證整個(gè)模型的合理性。

7.3 三維設(shè)計(jì)

建筑項(xiàng)目具有復(fù)雜性，傳統(tǒng)的二維平面設(shè)計(jì)雖然有應(yīng)用價(jià)值，但在實(shí)際應(yīng)用中存在局限性，如難以準(zhǔn)確地、直觀地表達(dá)建筑曲面特征和建筑空間序列。而采用BIM技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)二維設(shè)計(jì)向三維設(shè)計(jì)遞進(jìn)，工程人員可查詢建筑的立體結(jié)構(gòu)，明確各構(gòu)件的信息和布設(shè)位置。

8 結(jié)語

綜上所述，在房屋建筑工程管理中應(yīng)用BIM技術(shù)具有必要性。該項(xiàng)技術(shù)在降低管理難度、減輕管理工作壓力等方面有突出的優(yōu)勢，可有效管理建筑工程各環(huán)節(jié)。因此，工程人員應(yīng)高度重視BIM技術(shù)，明確該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，將其妥善應(yīng)用于建筑工程管理中，以此推動(dòng)工程發(fā)展。