基于BIM的施工主體階段場布與優化*
——以福建某項目為例

許家瑞 繆義標 潘旗杰 謝信永

（福州工商學院，福建 福州 350715）

目前，我國建筑行業發展速度愈來愈快，建筑規模不斷擴大，施工過程更為復雜。基于時代信息技術的快速發展與進步，引入了BIM技術，自此，建筑行業開始煥發了新生力。通過BIM技術可全方位把控施工現場構件參數信息，為建筑工程提供更多依據，優化施工過程，充分改善施工過程中暴露的問題，提高工程質量。普及BIM技術，實現BIM與施工現場結合，有效推動建筑行業現代化創新發展。

1 場地布置定義

1.1 場地布置基本概念

場地布置是以主體建筑結構為中心，根據項目需求、場地條件、相關法規、規范，將屬于項目的周邊空地按照不同功能合理劃分為辦公區、材料堆放區、材料加工區、塔吊位置等區域，并組織安排各功能區域之間的活動與關系。

作為建筑安排設計的重要組成部分，場地布置是確定建筑設計成功的基本要求，為了確保施工場地布置緊湊合理，更好地利用原有建筑物和構筑物，施工場地的布置就必須基于施工現場而設計，不同的分區需要根據施工項目要求、現場場地環境、運輸路徑等各種因素布局[1]。

1.2 場地布置基本要求

因BIM技術的出現，建筑業發生了變革和發展，如今場地布置的要求已經有了很大的變化，場地布置在符合各種規范法規、城市規劃后，還要求處理好施工項目與城市環境的關系，要求文明施工。同時，場地布置不僅要考慮當前階段的現場情況，還要考慮后期項目變化對部分場地布置的修改，有利于后續的工程施工、生活方便、消防安全、衛生環保等需求。并且與周圍居民建立友好關系，要求施工項目盡量不占據周邊不屬于項目的空地、田地等，同時充分利用周邊的山地荒地等，加快施工進度。另一方面，場地布置要求盡量減少運輸成本，作為設計人員，需要合理地安排各功能區和臨時設備的位置，在保證順利施工、場地與周邊交通安全的前提下，正確選擇運輸方式和運輸路徑，減少二次運輸以降低項目的運輸成本。同時為了有效減少項目成本，應該充分利用現場原有的建筑與地形以及管道、道路等，在不影響施工進度和保證安全的前提下可以暫時不拆除用以輔助施工[2]。

2 傳統施工場地布置

2.1 傳統施工場地布置模式

傳統場地布置要求測量人員對施工場地進行勘測，而設計人員依據測量人員對施工場地現場的測量數據和自己以往的經驗設計二維圖紙，無論是設計圖紙交付還是現場布置都是以二維圖紙作為載體，最后由實際場地的現場技術負責人根據設計圖紙和現場情況布置。

2.2 傳統場地布置暴露的問題

傳統的以二維圖紙作為信息媒介的場地布置，大多依靠現場技術人員以往的經驗來設計和布置施工現場的各項設施，僅僅依靠個人經驗和感覺，很容易出現設計失誤并且耗費更多資源。此外，二維圖紙在標注安全相關事宜時，需要附加文件加以描述，提高了設計人員的工作量和現場人員的識圖難度。另一方面，傳統施工場地布置展現的二維模式是靜態的，而現場施工卻是動態的，隨著項目的不斷推進，以及環境氣候的改變，施工現場對設備、建筑材料的需求也不斷變化，原來的場地布置就需要伴隨著各項需求的變化而變化，但二維圖紙的修改難以跟上項目需求的變化，因此在場地布置的現場，作為技術負責人往往會依據現場的實際情況以及自己的經驗現場指導布置，而不會認真參考由設計方提供的場地布置方案。所以傳統的場地布置一定程度上已經不適合現今場地布置的需求了。

3 BIM技術場地布置在工程施工階段發揮的優勢

3.1 促進施工現場布置規范化

由于施工用地有限，施工現場布置往往采取交叉作業，現場施工用具擺放不規范、現場管理人員的處理不當等因素在一定程度上就導致了施工現場的秩序混亂，提高了現場的施工難度。為盡可能消除現場的安全隱患，有效開展施工現場作業，必須保證施工現場布置的規范化[3]。運用BIM技術可以合理計算出施工作業面積和現場材料運輸空間，模擬臨時性建筑物位置，細化交通線路和管線安置，提高施工場地利用率，在保證現場人工作業安全進行的同時，避免不合理因素的出現，降低了現場交叉作業的負面影響[4]。

3.2 模擬施工環節方案優化選擇

現階段大型建筑工程呈現出結構復雜、規模大、周期長的特點，基于建筑施工的一次性，傳統施工只能對比各個方案，從中選出較優的方案，難以兼顧工程質量[5]。通過BIM技術，使用構建虛擬施工場景的方法，利用三維模擬演示施工過程中可能出現的情況，分析優化施工方案，合理配置施工資源，不僅可以大大降低現場施工的返工率，在節省工程成本的同時既確保了可施工性，又加強對工程施工質量的把控，提高工程施工效率[6]。施工模擬方案優化選擇流程如圖1所示。

圖1 施工模擬方案優化選擇流程

3.3 合理運用施工資源，降低材料消耗

施工資源是施工生產活動中人力、物力和財力的總和。合理運用施工資源，可有效地提高工程建設的經濟效益。運用BIM技術構建的三維模型，形成項目不同方面的信息數據庫，可以更加直觀地反映工程的實際信息。通過計算機對鋼筋、模板、混凝土等不同構件呈現出的信息與項目工程施工計劃進行協調，為實際施工機械材料進場和材料采購提供數據支撐，從而減少二次搬運，降低材料所帶來的成本消耗。

另一方面，BIM技術可發揮本身自動化算量功能，可以對不同構件進行快速分析，通過載入BIM模型快速計算材料用量，提供準確的工程量清單，達到工程量精算，大大降低實際計算中因人為因素引起的誤差，提高施工效率，從而科學控制預算成本[7]。

3.4 實現可視化技術交底，提高工程質量

作為施工前極其重要的一項技術管理工作，技術交底有利于項目建設的順利開展。傳統方式采用圖紙進行交底，并且需要技術人員帶動工人按部就班地了解本工程的技術要求，在過程中易出現一知半解或歧義，造成不合理的缺漏。借助BIM技術可以使技術交底實現可視化。施工前，召集所有參與建設的人員，使用三維全景圖和現場模擬操作，讓被交底人對現場施工區域的環境更加明了，加深施工人員的印象，從而提高建筑施工質量和效率，達到了技術交底的效果[8]。

4 BIM技術在施工場地布置案例分析

4.1 工程概況

本項目研究對象為福建某工廠施工場地布置，總建筑群體包括宿舍樓、生產廠房、門衛房等，建筑占地面積9916.28m2。

4.2 基于BIM的施工現場平面布置

施工場地平面布置是施工組織設計資源調動的核心，根據工程使用要求和相關規定，通過BIM技術合理分布場地內各種構筑物、道路、材料堆放場地、加工場地、辦公生活場地、消防安全及綠色文明設施等施工要素。在具體布局中，為了確保各項施工作業有條不紊地進行，應利用現有施工場地條件進行統籌安排，在滿足施工要求的同時，應盡可能降低對周圍土地的占用率，最大力度保護施工區域和周邊環境。

4.2.1 BIM技術運用于施工場地布置過程

利用BIM模型對施工場地進行虛擬施工布置，完成各項三維模型建模，可以通過BIM軟件自身的構件庫進行快速建模，也可以通過基于BIM技術的其他輔助類軟件進行場地布置的優化和模擬實驗。本項目施工場地布置過程為：首先，導入現場總平面布置圖作為參照，創建施工現場地坪，施工現場周邊的已有道路及建筑；然后，創建工地圍墻以及施工場地大門，根據總平圖放置創建好的擬建建筑物，按照相關規定和圖紙要求布置臨時施工道路。確定完塔吊位置后，依次安排材料堆場和材料加工場地；而后，布置現場施工人員的臨時生活設施和管理人員的辦公場所；最后，布置場地內臨時水電管網以及防火措施。施工場地布置三維效果圖如圖2所示。

圖2 福建某工廠施工場地布置三維效果圖

4.2.2 臨時建筑物現場布置

臨時設施的主要功能是保證建設項目的順利進行，并滿足其他相關需求包括工程施工所需的生產、生活房屋、加工機械設備、材料存儲場地、辦公設施和滿足現場施工需要的其他設施，一般來說，它們不會隨建設項目的進展而變化，并且是相對固定的。在布置臨時設施時，應集中布置具有相同功能的臨時設施，不同功能的臨時設施應錯開布置。辦公、生活臨時設施和施工作業設施應單獨設置，避免相互影響。因此，臨時設施的功能分區應根據現場的實際情況開展。

4.2.3 施工場地布置安全措施及綠色文明施工

場地建設的總體規劃布局應遵循以下三項基本原則：合理利用場地、有利于施工建設、方便管理。分區應滿足防洪、防火、環保等安全要求。為應對突發火災情況，各建筑群、辦公區等區域的臨時施工設施應均配備相應的滅火裝置。施工現場布置前，需規劃好相應的排水管道，確保后期作業場所無積水。

實施綠色施工，科學管理是第一要務。主要包括以下要素：①揚塵控制。圍護施工作業區域，定期灑水降塵，硬化場地道路以及生活辦公區域，對裸土區域應采用覆蓋法控制揚塵；②噪聲控制。合理安排施工現場，鬧靜分離，施工作業中高噪聲設備應遠離員工居住的生活區和辦公區，從空間布局上降低噪聲；③運輸車輛的清潔。為維護城市道路環境，達到環保要求，應在大門出入口設置洗車池和灑水降塵裝置，清潔過往運輸車輛，減少污染；④建筑垃圾分類堆放，定期清理，將廢棄材料回收再利用[9]。施工場地布置安全措施及綠色施工文明部分效果圖如圖3所示。

圖3 施工場地布置安全措施及綠色施工文明部分效果圖

4.3 施工場地布置優化管理

施工現場的平面布置并不是一成不變的，它是隨著建造的不斷推進而動態變化的過程，通過圖紙規劃與相關規定運用BIM技術將施工現場以虛擬三維可視化的方式呈現出來，重點對施工物料運輸、施工人員進出通道、大型機械工作區域、材料加工區域等施工危險區域進行研究。利用BIM技術建立三維信息模型，結合項目施工計劃，計算可能存在的安全風險，消除潛在隱患，確保施工進度按計劃有序進行，同時確保施工過程的高效和安全，實現施工信息的動態集成管理[10]。

5 結語

BIM技術作為近些年來建筑行業的熱門技術，很多建筑學者開始對BIM技術進行深入了解，極大地推動了建筑行業的發展。本文深入研究BIM技術對施工場地布置與優化，運用BIM技術構造模型使得待建建筑施工場地布置更為直觀，極大地減小了工程中可能出現的安全問題，合理地降低施工現場因場地布置問題所造成的不可逆性，提高了施工場地的施工效率，從而提高工程效益。