基于BIM協(xié)同平臺(tái)在超高層建筑施工管理研究

文｜新疆建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 劉紅

BIM 的本質(zhì)為協(xié)同，信息即時(shí)共享和BIM 協(xié)同管理任務(wù)分配為BIM 協(xié)同的核心作用，對(duì)于BIM 協(xié)同而言，其主要面向工程項(xiàng)目所有參建方提供信息共享服務(wù)，支持管理、協(xié)同、展示、溝通可視化的實(shí)現(xiàn)，方便各個(gè)參建方完成施工信息獲取以及施工溝通，為工程施工管理工作的強(qiáng)化展開(kāi)提供了有力支持。

1.項(xiàng)目概述

某超高層建筑工程的總體建筑面積約為169394 平方米，建筑總體占地面積約為17275 平方米，建筑物的高度約為227 米；整個(gè)建筑物使用了鋼混組合外框-核心筒結(jié)構(gòu)，效果圖如圖1所示。對(duì)于該超高層建筑工程而言，其總體施工工期要求較緊，施工復(fù)雜程度與技術(shù)難度較高，施工管理工作量以及工作難度維持在偏高水平。為確保該超高層建筑工程施工如期保質(zhì)完成，主要引入了BIM 協(xié)同平臺(tái)配合落實(shí)施工管理工作。

圖1 某超高層建筑工程效果圖

2.超高層建筑工程施工管理中BIM 協(xié)同平臺(tái)的應(yīng)用必要性分析

本工程的施工重難點(diǎn)如下所示：第一，高度大。該建筑工程的總體高度約為227米，屬于超高層建筑物，因此需要在設(shè)計(jì)與施工期間納入對(duì)風(fēng)力、溫度等多種因素的考量。第二，構(gòu)件多。該超高層建筑工程的建設(shè)規(guī)模較大，所以引入的構(gòu)件數(shù)量相對(duì)較多、型號(hào)多樣，且存在部分構(gòu)件尺寸超寬、質(zhì)量過(guò)大，而這也對(duì)管理工作提出更高要求。第三，節(jié)點(diǎn)復(fù)雜。在本超高層建筑工程的外部設(shè)置了混凝土柱，在落實(shí)樓層鋼梁的連接施工中，要求在混凝土柱內(nèi)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的預(yù)埋，所以工程整體對(duì)于施工方案以及施工技術(shù)的要求較高。

總體而言，本超高層建筑施工復(fù)雜程度與技術(shù)難度較高，與之相對(duì)應(yīng)的是施工管理工作難度增大，實(shí)際工作量、工作繁瑣程度也維持在較高水平。為了更好應(yīng)付施工重難點(diǎn)，提升施工管理工作質(zhì)量及其實(shí)效性，引入BIM 協(xié)同平臺(tái)是必然選擇。同時(shí)，BIM 協(xié)同平臺(tái)可支持各種格式文件的在線預(yù)覽和快速分享，不用安裝任何軟件和插件即可在網(wǎng)頁(yè)、桌面客戶端和手機(jī)端中查看文件，簡(jiǎn)單且便捷。依托BIM 協(xié)同平臺(tái)在超高層建筑施工管理中的應(yīng)用，實(shí)際管理工作量與難度有所下降，管理效率以及質(zhì)量水平呈現(xiàn)出提升趨勢(shì)。

3.面向超高層建筑工程施工管理的BIM 協(xié)同平臺(tái)的構(gòu)建

在本超高層建筑工程施工管理中所應(yīng)用的BIM 協(xié)同平臺(tái)內(nèi)主要包含著云文檔、云設(shè)計(jì)、云建造、云場(chǎng)布、云協(xié)同、云計(jì)劃、云算量、VR 云助手、AR 云助手等9 個(gè)模塊，總體架構(gòu)如圖2所示，平臺(tái)的物理結(jié)構(gòu)如圖3所示。整個(gè)BIM 協(xié)同平臺(tái)主要被劃分為用戶界面層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層、引擎平臺(tái)層以及硬件感知層這幾個(gè)層次。其中，用戶界面層內(nèi)包含Web 端、PC 輕客戶端、APP 端、小程序端、VR 端、AR 端；業(yè)務(wù)邏輯層內(nèi)包含云設(shè)計(jì)單元、云文檔單元、云協(xié)同單元、云建造單元、云計(jì)劃單元、云場(chǎng)布單元、云造價(jià)單元、AR 云助手單元；數(shù)據(jù)訪問(wèn)層內(nèi)包含BIM 模型、圖紙與文檔資料、工地監(jiān)測(cè)設(shè)備API、運(yùn)營(yíng)管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、ERP/OA 系統(tǒng)接口；引擎平臺(tái)層內(nèi)包含OurBIM 云計(jì)算PaaS 平臺(tái)；硬件感知層內(nèi)包含工地現(xiàn)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)（網(wǎng)關(guān)、接口、中間件），主要構(gòu)件包括監(jiān)控?cái)z像、編碼器、RFID、施工電梯、塔吊監(jiān)測(cè)、報(bào)警探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、門(mén)禁等等。另外，BIM 協(xié)同平臺(tái)還面向設(shè)計(jì)評(píng)審、施工協(xié)同、驗(yàn)收管理、資料歸檔等流程提供全方位BIM 文檔協(xié)同服務(wù)。

圖2 BIM 協(xié)同平臺(tái)整體架構(gòu)圖

圖3 BIM 協(xié)同平臺(tái)的物理結(jié)構(gòu)

BIM 協(xié)同平臺(tái)的用戶群體涵蓋設(shè)計(jì)方、施工方、建設(shè)方等所有參建方，具體有：第一，面向設(shè)計(jì)方，支持BIM 設(shè)計(jì)成果提交、BIM 方案在線協(xié)同評(píng)審。第二，面向施工方，支持現(xiàn)場(chǎng)BIM 技術(shù)交底、施工方案評(píng)估、工作任務(wù)流管理。第三，面向建設(shè)方，支持BIM 方案成果匯總，一個(gè)平臺(tái)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)施工監(jiān)理及咨詢方，多方協(xié)同。第四，面向咨詢方，支持BIM 成果提交，與設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)方等各方進(jìn)行方案評(píng)審和技術(shù)交底。第五，面向運(yùn)維方，依托BIM 在線運(yùn)維資料庫(kù)，維護(hù)在線的建筑BIM 數(shù)字資產(chǎn)[1]。

4.超高層建筑工程施工管理中的BIM協(xié)同平臺(tái)的主要應(yīng)用場(chǎng)景分析

4.1 在建筑工程模型管理中的應(yīng)用

BIM 協(xié)同平臺(tái)內(nèi)所包含的BIM 模型單元能夠?yàn)轫?xiàng)目管理人員以及施工人員提供施工模型查看入口，確保項(xiàng)目各個(gè)參建方能夠迅速獲取真實(shí)的、一致的BIM 模型。實(shí)踐中，用戶需要在BIM 協(xié)同平臺(tái)中的BIM 模型單元內(nèi)上傳完成格式轉(zhuǎn)換的BIM模型，隨后，相應(yīng)信息使用人員即可以在BIM 協(xié)同平臺(tái)內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工程三維模型以及建筑物內(nèi)部各個(gè)構(gòu)件材料信息、規(guī)格信息、位置信息等的迅速、全面獲取。在BIM 協(xié)同平臺(tái)的混合型數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，將XML文檔關(guān)聯(lián)構(gòu)件信息，管理人員、施工人員在點(diǎn)擊BIM 三維模型構(gòu)件后，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)構(gòu)件信息的全面查看與獲取；可以在BIM 協(xié)同平臺(tái)內(nèi)自動(dòng)生成包含著不同構(gòu)件信息的二維碼，掃描二維碼就能夠迅速得到對(duì)應(yīng)構(gòu)件信息，以此完成設(shè)計(jì)模型與實(shí)際施工情況的對(duì)比，整個(gè)管理過(guò)程更為高效與直觀。同時(shí)，BIM 協(xié)同平臺(tái)還可以自動(dòng)完成圖紙對(duì)比，具體有：基于PDF 圖紙進(jìn)行對(duì)比，查看前后版本的區(qū)別，以不同顏色進(jìn)行區(qū)分，直觀展示前后兩版本的區(qū)別；高度自由化，系統(tǒng)自動(dòng)匹配對(duì)比之下，完全實(shí)現(xiàn)自定義進(jìn)行對(duì)比，無(wú)需擔(dān)心對(duì)比錯(cuò)誤；批量對(duì)比，一次對(duì)比大量PDF 圖紙，后臺(tái)自動(dòng)對(duì)比，無(wú)需人工監(jiān)測(cè)；對(duì)比結(jié)果可批量下載及批量在線查看[2]。

另外，BIM 協(xié)同平臺(tái)在建筑工程模型管理工作中的使用也為工程模型的深化設(shè)計(jì)提供了平臺(tái)支持。在應(yīng)用BIM 協(xié)同平臺(tái)落實(shí)對(duì)建筑工程模型的深化設(shè)計(jì)實(shí)踐中，主要落實(shí)的深化模型建立流程如表1所示。

表1 基于BIM 協(xié)同平臺(tái)的深化模型建立流程

4.2 在工程項(xiàng)目前期管理中的應(yīng)用

在本超高層建筑工程施工前期，在BIM 協(xié)同平臺(tái)內(nèi)上傳了包括項(xiàng)目施工方案、建筑工程施工組織設(shè)計(jì)等信息在內(nèi)的文件資料。在BIM 協(xié)同平臺(tái)的支持下，這些文件資料迅速、自動(dòng)上傳至云端實(shí)現(xiàn)備份保存，有效避免了項(xiàng)目工程施工建設(shè)資料丟失問(wèn)題的發(fā)生，也為建筑工程后續(xù)施工建設(shè)期間的所需資料迅速查找提供了良好條件。同時(shí)，對(duì)于上傳至BIM 協(xié)同平臺(tái)內(nèi)保存的項(xiàng)目工程建設(shè)資料而言，其支持著建筑工程參建各方對(duì)所需施工資料的實(shí)時(shí)性查看，且BIM 協(xié)同平臺(tái)為用戶提供了在線編輯功能服務(wù)，方便用戶及時(shí)更新修正項(xiàng)目工程施工建設(shè)資料，推動(dòng)著建筑工程項(xiàng)目前期管理工作效率的明顯提升。

4.3 在建筑工程合同管理中的應(yīng)用

對(duì)于BIM 協(xié)同平臺(tái)而言，其主要參考合同制定類(lèi)別的不同落實(shí)對(duì)合同表單的制定以及權(quán)限合理設(shè)置。實(shí)踐中，用戶需要根據(jù)類(lèi)別完成不同合同內(nèi)容的填寫(xiě)，并上傳至BIM 協(xié)同平臺(tái)中，此時(shí)，其他參建方以及管理人員能夠依托BIM 協(xié)同平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)合同信息的獲取。在合同內(nèi)容發(fā)生變更的條件下，BIM 協(xié)同平臺(tái)管理人員能夠第一時(shí)間進(jìn)入后臺(tái)系統(tǒng)實(shí)施調(diào)整處理。結(jié)合合同類(lèi)別、簽署時(shí)間等關(guān)鍵詞，用戶即可在自己的權(quán)限范圍內(nèi)在BIM 協(xié)同平臺(tái)完成所需合同內(nèi)容的調(diào)取，整個(gè)調(diào)取過(guò)程的時(shí)間縮短，且精準(zhǔn)程度提升，實(shí)現(xiàn)了建筑工程合同管理工作的升級(jí)。

4.4 在工程施工進(jìn)度管理中的應(yīng)用

為確保工程施工進(jìn)度穩(wěn)定在規(guī)定范圍內(nèi)，需要強(qiáng)化落實(shí)對(duì)工程施工進(jìn)度的管理力度。在本超高層建筑工程建設(shè)期間，工期安排相對(duì)緊迫，所以著重依托BIM 協(xié)同平臺(tái)完成進(jìn)度管理[3]。通過(guò)應(yīng)用BIM 協(xié)同平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)人力資源的快速調(diào)配，為各個(gè)施工方、施工隊(duì)伍的工作協(xié)調(diào)展開(kāi)提供支持，從人力資源配置與工序安排方面入手，降低施工周期被延長(zhǎng)問(wèn)題的發(fā)生。在BIM 協(xié)同平臺(tái)中，相關(guān)管理人員能夠迅速掌握所有施工人員當(dāng)前任務(wù)狀態(tài)、任務(wù)數(shù)量、任務(wù)進(jìn)度、任務(wù)交接以及審批情況，并可以根據(jù)任務(wù)情況，調(diào)整個(gè)人任務(wù)時(shí)間安排及分配，保證項(xiàng)目順利執(zhí)行，個(gè)人時(shí)間充分使用。此時(shí)，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人及團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人對(duì)人員情況一目了然，因此可以實(shí)現(xiàn)快速制定策劃、人員快速分配。同時(shí)，BIM協(xié)同平臺(tái)還可以實(shí)現(xiàn)“一鍵交接”，具體包括：人員離職，保障資料，任務(wù)，項(xiàng)目，審批不影響；一鍵轉(zhuǎn)交給交接人，減少人工交接，資料，任務(wù)，角色自動(dòng)授權(quán)給交接人；權(quán)限自動(dòng)轉(zhuǎn)移，無(wú)需重復(fù)設(shè)置；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移全自動(dòng)設(shè)計(jì)，不影響任務(wù)執(zhí)行，項(xiàng)目進(jìn)度。依托這一功能的利用，也實(shí)現(xiàn)了對(duì)工程施工進(jìn)度的強(qiáng)化管控，消除施工周期延長(zhǎng)的隱患與誘因，最終達(dá)到提升總體施工效率的效果。

4.5 在項(xiàng)目投資控制管理中的應(yīng)用

本次超高層建筑工程施工管理實(shí)踐中，主要依托BIM 協(xié)同平臺(tái)的深入應(yīng)用落實(shí)管理工作，為切實(shí)發(fā)揮出BIM 協(xié)同平臺(tái)在項(xiàng)目投資控制管理工作中的作用與價(jià)值，要求施工人員、技術(shù)人員等及時(shí)落實(shí)對(duì)項(xiàng)目施工信息的上傳與更新，以此保證管理人員以及參建各方能夠隨時(shí)隨地在BIM 協(xié)同平臺(tái)內(nèi)完成所需項(xiàng)目施工信息的獲取，了解現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況，并在此基礎(chǔ)上持續(xù)落實(shí)對(duì)施工資源使用與管控計(jì)劃的更新修正，確保項(xiàng)目施工成本始終保持在可控范圍內(nèi)。

4.6 在建筑工程變更管理中的應(yīng)用

BIM 協(xié)同平臺(tái)主要依托BIM 軟件構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)碰撞檢查，在不得不進(jìn)行工程變更期間，需要在該平臺(tái)內(nèi)完成工程變更申請(qǐng)的填寫(xiě)與上傳，涵蓋內(nèi)容包括分項(xiàng)目名稱(chēng)、變更時(shí)間、變更理由等等，由相關(guān)管理人員在BIM 協(xié)同平臺(tái)內(nèi)完成對(duì)上傳工程變更申請(qǐng)的審批與查看[4]；在管理人員了解現(xiàn)實(shí)情況的基礎(chǔ)上，能夠在BIM 協(xié)同平臺(tái)內(nèi)對(duì)工程變更申請(qǐng)進(jìn)行批復(fù)，要求在通過(guò)審批的條件下組織落實(shí)工程變更。依托BIM 協(xié)同平臺(tái)的應(yīng)用，工程變更管理便捷程度更高，效率更為理想，也為變更管理與備案工作的強(qiáng)化展開(kāi)提供有力支持。

4.7 在施工物資設(shè)備管理中的應(yīng)用

所有物資設(shè)備采購(gòu)信息均要在BIM 協(xié)同平臺(tái)內(nèi)上傳，包括物資設(shè)備采購(gòu)日期、價(jià)格、存放地點(diǎn)等等，結(jié)合平臺(tái)內(nèi)的固定格式與表單模板，自動(dòng)完成設(shè)備管理表單的生成，且相應(yīng)表單也能夠自動(dòng)在云端內(nèi)保存，為其他人員實(shí)施查詢采購(gòu)信息提供支持，有效消除重復(fù)性采購(gòu)或是采購(gòu)遺漏等問(wèn)題的發(fā)生。

5.總結(jié)

綜上所述，為了更好應(yīng)付施工重難點(diǎn)，提升施工管理工作質(zhì)量及其實(shí)效性，引入BIM 協(xié)同平臺(tái)是必然選擇。BIM 協(xié)同平臺(tái)能夠?yàn)锽IM 模型管理、項(xiàng)目前期管理、施工進(jìn)度管理、投資控制管理等多項(xiàng)管理工作的展開(kāi)提供支持，依托BIM 協(xié)同平臺(tái)在超高層建筑施工管理中的應(yīng)用，實(shí)際管理工作量與難度有所下降，管理效率以及質(zhì)量水平呈現(xiàn)出提升趨勢(shì)。