BIM 技術在施工管理中的應用分析

劉博宇LIU Bo-yu；李小紅LI Xiao-hong

（湖南建工集團有限公司，長沙 410000）

0 引言

BIM 技術的出現對整個建筑行業的影響巨大，給行業帶來了全新的建造模式。現代建筑工程中應用BIM 技術逐漸成為趨勢，信息化、集成化管理已成為解決復雜類工程的重要手段，隨著國務院下發關于建筑業持續健康發展的政策推動，BIM 技術應用已經成為評判一個項目好壞的重要指標之一。基于此背景下，如何應用好BIM 技術成為建設單位與施工單位亟待解決的問題，目前還有很多企業對BIM 的認知僅僅停留在“模型展示”層次，并不了解BIM 真正的應用價值，對此進一步深化BIM 技術在建筑工程中的應用具有關鍵意義，本文主要從施工管理的角度出發展開詳細分析。

1 BIM 技術概述

BIM 譯為建筑信息模型，是通過數字計算機技術將建筑各種工程信息添加到建筑信息模型上，從而使模型在設計、施工、維護等各階段發揮效用，提高信息的傳遞效率，保證信息傳遞的完整性。近年來，我國工程領域BIM 技術的應用，已經從當初的理論轉到實踐應用當中。在住建部制定《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》和《2016-2020 年建筑業信息化發展綱要》政策以來，各省各協會均出臺相應政策，為BIM 技術應用落地奠定了基礎。如：北京市建設主管部門制定的《2019 年建筑施工安全生產和綠色施工管理工作要點》，明確指出通過BIM+VR、BIM+AR、BIM+GIS等技術的應用，提高項目施工技術水平，完善項目現場安全標準化體系；天津市建設主管部門發布了《關于推進我市建筑信息模型（BIM）技術應用的指導意見》，提出進一步開展BIM 應用試點工程，加強BIM 應用體系的建設，提升BIM 應用內容的質量。

當前，BIM 技術在施工管理中的應用進展飛速，現代建筑工程項目普遍具有規模化、復雜化的特征，基于BIM技術的管理體系能為建設工作的開展提供重要幫助，達到筑安全、保質量、增效率、創效益的效果。依托BIM 技術的施工管理體系，以三維模型為途徑，能展現出施工情況，供工程人員直觀判斷，提前識別可能存在的問題，進而采取控制措施，從源頭上規避問題。同時，基于BIM 技術的三維模型具有全面性特點，能規避以往二維圖形信息呈現不完整、信息隱蔽性強的問題，進一步普及和深化BIM 技術在施工管理中的應用具有重要意義。

2 BIM 技術在施工管理中的應用

2.1 BIM 工程管理平臺

BIM 技術應用是由一系列軟件共同組成，不同施工階段和不同專業使用的軟件不同，BIM 平臺將這些不同軟件的信息進行整合服務于建筑工程全生命周期的管控。以施工管理平臺為核心可以集成建筑的所有專業模型，并以集成后的完整模型為載體進行工程管理。平臺具有施工過程中的進度、安全、成本、質量、材料、合同文件等相關信息，這些信息為項目全生命周期提供數據支持，使用這些信息可以對工程進行快速決策，縮短工期、減低成本，提高質量等，利用這些信息能對工程起到精細化管理的目的。

2.2 基于BIM 施工管理工作

基于BIM 技術的數據化集成手段指導施工過程的精細化管理，主要體現在場地規劃、進度、質量、安全、成本等管理方面，具體分析如下。

2.2.1 場地規劃管理

相較于傳統2D 平面規劃，項目采用BIM 技術完成整個項目工程3D 模擬布置、現場CI 標準化布置、材料堆放廠區布置、施工機械布置、安全措施布置等，可有效提高現場在施工過程中的可視化管理工作，通過不同視角及施工場地漫游，模擬施工工況，對平面布置中潛在不合理布局進行分析，通過模擬方案比選，預控現場不利條件，排除不利因素，提高現場平面管理效率與安全性。

2.2.2 進度管理

傳統的施工項目進度管理是根據施工人員經驗完成的進度計劃編制，對專項工程的穿插時間安排不準確，針對體量較小工程，項目施工周期短，傳統的項目進度管理可起到有效的作用，但對于現代大型工程施工項目，施工周期長，施工專業較多，傳統施工項目進度管理系統就難以滿足要求。

BIM 技術通過提前完成三維模型，采取虛擬建造、施工進度模擬等技術，合理設置施工周期、動態調整各專業施工的穿插時間，通過實時更新模型數據，實現關鍵節點上的動態分析，優化專項施工方案、資源配置、場地協調，增強管理人員與施工人員的協作，縮短項目的工期，提高經濟效益。

2.2.3 質量管理

BIM 技術作為信息的交互平臺，可作為現場質量管控的重要手段。建筑工程施工過程中，利用BIM 技術對專業系統以及復雜節點深化設計，將施工操作步驟、施工工藝融入項目模型，對質量管理的重點部位進行動態管理，及時預警和調整可能發生的的問題并提前予以解決。在施工現場可以實時查看模型信息，將現場的質量問題在模型上進行標注、傳遞，通過信息集成管理平臺不僅可以做到全過程質量管理，還可以實現反饋追蹤。此外，運用BIM 技術可及時上傳現場的實時圖片可，并將對應模型及質量缺陷照片同時傳遞給工程監理工程師、業主，提升信息傳遞互動的準確性和效率，且可加快施工單位對質量整改的速度，加強質量意識，而建設單位可直觀的瀏覽現場工程的質量情況。

2.2.4 安全管理

安全是各類工程項目的首要追求目標，且是實現高質量施工、高效施工的必要前提。但在部分工程項目中，由于安全控制方法不合理而埋下大量安全隱患，在內外部因素的誘發下，爆發不同程度的安全問題。對此，BIM 技術具有更為突出的安全防控優勢，通過BIM 技術建立精細化的三維模型，在虛擬環境下提前發現現場各種潛在的危險源，通過軟件可視化協同及時設置防護設施，提前標記安全死角，指導安全文明施工。

2.2.5 成本管理

基于BIM 技術的5D 模擬能夠提取更多類型的成本報表，詳細地確定各施工點的資金需求，模擬并優化資金的使用分配，管理人員根據模擬制定合理的資源計劃，從而降低成本。此外，通過BIM 有效的監管，可以實現對于土木工程設計、施工、維護等多方面內容的有效管控，同時也提高了與業主溝通的能力，以達到減少工程質量問題、安全問題，減少返工和整改。通過建立BIM 技術的項目管理平臺，形成全員參與、業務協同、信息共享的管理模式，改進建設管理和各參建單位的技術交流方式，壓縮管理層級，提高管理效率，降低管理成本。

3 工程案例

3.1 工程概況

本項目為某展覽館工程，總建筑面積37900m2，建筑基底面積8500m2，地下一層建筑面積12000m2，地上建筑面積25900m2，總投資4.16 億元。主館地上三層，地下一層，建筑高度23.9m。建筑基礎形式為筏板基礎，結構形式為現澆混凝土框架結構體系，設計使用年限100 年。該項目通過應用BIM 技術助力施工管理，有幸榮獲2018 年魯班獎。效果圖如圖1 所示。

圖1 展覽館效果圖

3.2 BIM 實施方案

本工程BIM 建模前，對前期技術文件進行類型區分，規定統一的項目樣板族、建模標準、命名規則等，各參與專業需采用同一模板，在統一的標準下建立模型。根據圖紙，運用revit 軟件建造出展覽館的BIM 模型，然后交付給建筑、機電、結構、幕墻、裝飾等專業深化設計，結合三維模型提前發現遺漏錯漏的地方，在正式建造前就給出解決方案。制定合理的BIM 工作流程，通過統一的工作流程，保證BIM 模型、深化設計和現場施工三者之間能夠合理、高效的銜接和實施。具體流程如圖2 所示。

圖2 BIM 實施流程圖

3.3 BIM 技術在施工管理中的應用要點

3.3.1 施工場地布置優化與模擬

此工程施工難度較高，為了避免機械設備與材料進場時出現場地位置沖突而導致不必要工期延誤，前期的場地布置優化顯得尤為重要。根據建筑總平面圖，運用廣聯達BIM 場布軟件對施工現場進行場地布置優化，1∶1 建立模型（如圖3 所示），對辦公區、料場堆放加工區進行區域設置，規劃模擬車輛設備進出路線。

圖3 場地布置模型

待場地優化完畢后，為了進一步檢測塔吊的吊臂轉彎半徑是否滿足要求，對塔吊進行吊裝流程模擬：①鋼結構吊裝計劃進度寫入fuzor；②將建好的revit 鋼結構模型按照吊裝順序進行結構拆分，布置到fuzor 當中并設置好順序；③根據實際情況設置吊裝機械數。通過模擬，吊裝的施工順序可以直觀反映出來時間進度規劃是否合理、吊裝車臂長是否合適，有利于實際操作管理人員提前發現問題解決問題，節省時間的同時也降低吊裝過程中的安全風險，減少資源浪費。

3.3.2 施工質量管理

綜合管線施工一直是結構復雜的公共建筑施工中的重要工作，決定著建筑物交付后整體的使用效果。利用BIM 模型可準確集成展現各專業的管線立體排布，大幅提高管線優化效率。如：本工程通過revit 對展覽館的BIM 模型管線密集處進行碰撞分析（如圖4 所示），發現此處管道與結構梁碰撞，管道、風管、橋架三者相互碰撞沖突，如果僅按照圖紙難以判斷如何優化管線的轉向，但依據BIM模型能夠360°剖切任意面的特性，就可以輕易的進行管線綜合排布優化可以令各管線調整轉向分層有序排布，這使得本應出現在施工過程中的難點在施工前得到了解決，保障了實際施工質量，減少了返工帶來的資源浪費。

圖4 BIM 模型碰撞分析與優化

3.3.3 施工安全管理

高支模腳手架承擔模板上部的重量，其架體節點間距密集、立桿排布復雜，極易發生事故。由于此項目進門大堂和斜屋面部分結構梁凈高較高、結構外圍造型復雜，因此為了保證施工安全，對高支模工程進行深化設計極為重要。通過tekla 軟件對室內高支模及網架的外圍腳手架進行建模設計，先建立好所分析構件的軸網與標高，并填入節點構件橫豎桿件的規格，再向建立的扣件模型輸入受力數據來分析承載力及穩定性，輸入不同的桿件起點、終點、標高及位置，便能夠分析不同位置的受力。經計算節點鋼構件、橫桿荷載皆滿足要求。為了進一步確保所得荷載的有效性，嘗試將tekla 扣件模型載入Ansys 進行有限元分析，經測試首先應將tekla 模型經IFC 轉化為revit 格式，再通過revit 輸出dwg 文件，注意在輸出為dwg 時屬性欄中需選擇ACISSolids，之后再由CAD 打開此文件輸出為iges 格式，再用Ansys 加載iges 文件，加載成功后應注意mesh 劃分，對于復雜的構件應該把無效的受力部位歸為一類，減少Ansys 計算壓力。得到的最終結果用來指導施工，不僅滿足結構要求，也使施工過程更加安全、效率。

3.3.4 施工成本管理

經施工企業內部成本核算，本工程BIM 綜合應用為項目帶來的經濟效益，如表1 所示，經核算共計節約成本370 萬元。

表1 BIM 應用經濟效益評估

4 結語

綜上所述，BIM 作為一種新興技術，在工程建設中發揮著重要作用，其擁有各級政府的政策支持、大型企業的帶頭應用，推廣規模不斷擴大。在建筑施工管理中，通過BIM 技術的應用可有效改進傳統管理模式，實現施工過程集成管理與智能決策，保證工程質量、安全、進度、成本建設目標的順利實現，為建筑業升級改造與數字化轉型提供了重要技術支撐力量。