B IM技術在公共建筑工程施工全周期控制中的應用

吳小勇

（中鐵十一局集團建筑安裝工程有限公司，武漢 430064）

1 引言

我國經濟的高速發展促進了科學技術的不斷進步，也使我國建筑行業呈現出蓬勃的發展態勢。但建筑行業中始終缺乏統一的信息集成與交換機制，致使行業管理水平未得到明顯提高，建筑項目的管理效率有待提高。針對現有建筑行業的發展局面，要提高行業整體管理水平，必須將管理工作貫穿到建筑的全生命周期中，大力推廣與應用BIM技術，促進建筑行業健康、穩定地發展。本文對建筑全生命周期管理中BIM技術的應用進行了分析與研究。

2 工程概況

某項目位于道路交叉口，項目總造價4.14億元，合同工期1067 d。總建筑面積為141683 m2，其中，地上建筑面積87923 m2，地下建筑面積53760 m2，建筑總高度80 m，由2棟17層辦公塔樓（東塔、西塔）、5層商業裙房、4層地下室組成，基礎埋深為22.5 m。結構形式為地上采用型鋼混凝土結構，地下采用鋼筋混凝土框架結構。地下1層為商用，地下2層有部分商用，地下其他層則以車庫和人防（兼做車庫）為主。

3 全生命周期理念的內涵

項目全生命周期管理的總體目標是實現項目的經濟效益。作為一個綜合性管理理念，全生命周期管理貫穿于建筑項目管理的全過程，從項目規劃階段、設計階段、實施階段以及運營階段滲透BIM技術，可以提高規劃設計的科學性、設計方案的可行性、實施過程的高效性以及項目運營的安全性。并且通過施工模擬、碰撞檢查等一系列工作，可以提高項目建設質量和安全，實現項目的經濟效益。

項目實施過程中，因為參與方較多，管線排布較為復雜，信息量巨大，再加上項目實施過程中可能會涉及簽證變更，加大了項目信息管理的難度。全生命周期可以借助PIP（Project Information Portal）信息化門戶技術實現全生命周期的信息共享，通過整合PIP技術和BIM技術，方便項目運營管理單位快速查詢項目相關信息，提高項目建設過程中信息共享的程度。

4 B IM技術在建筑全生命周期管理中的應用優勢

相比于傳統技術，BIM技術具備非常明顯的優勢，主要體現在4個方面：（1）可實現建筑三維模型的設計與結構設計等；（2）可提取、集成、多維度管理建筑工程信息；（3）可訪問與存儲BIM數據，實現IFC（Industry Foundation Classes，工業基礎類）與非IFC之間的文件交流轉換；（4）實現多單位、跨部門間的協同設計，并管理工程信息。

具體體現在建筑全生命周期管理中，具有以下優勢：

1）BIM技術能夠對項目工程進行三維可視化設計，實現項目設計、建造、運營等建設過程的可視化，以及項目的溝通、討論與決策管理的可視化，進而使建筑工程的展示效果更好，信息溝通協調能力更強。

2）BIM技術能夠對建筑工程施工過程進行模擬，例如，通過強大的3D協調和4D模擬功能，為該項目內部結構中的排水、消防、供暖管道等施工實施碰撞檢查，并為制訂施工計劃提供指導，解決施工過程中的問題，從根本上保證建筑工程的施工進度。

3）BIM技術的應用對建筑工程的后期管理與維護有積極的作用。

4）BIM技術的應用有利于節約工程成本，提高工程質量。

5 B IM技術在建筑工程全生命周期的應用

5.1 規劃決策階段

在建筑項目前期規劃時使用BIM技術，可以進行概念設計、規劃設計，進行方案的場地分析與主要經濟指標分析，并確定基本方案，輔助項目決策。其中包括總建筑面積、地上和地下建筑面積、建筑高度，以及地下商業層和土框結構等。在項目規劃階段，可以利用BIM技術構建項目三維建筑模型，幫助項目的各參建方更直觀地了解項目的實際情況，為后續各方工作的開展打好基礎的同時，規避各個層次在規劃和設計工作中產生的沖突，提高協調規劃總體水平。在規劃決策階段，利用BIM數據庫包含的估價模型還可以對整個建筑工程的周期和成本進行估算，并且分析和確定成本控制和質量提升的關鍵環節以及施工過程中可能遇到的問題。

5.2 工程設計階段

5.2.1 協同設計

在BIM技術的支撐下，工程設計階段的協同設計環節中，各方可以及時進行溝通和協調。同時，在基于BIM技術建立的平臺中，不同專業的設計人員也可以進行協同設計，大大降低了因溝通不暢造成的各種設計變更，提高設計合理性與效率的同時，降低設計成本。另外，在工程設計中應用BIM技術，可以通過三維協同作用，將不同方案、不同系統以立體的形式展現出來，讓設計人員可以第一時間發現設計不足，然后加以糾正和調整，從而提高設計質量，為后續施工打好基礎。

5.2.2 碰撞檢查

在BIM技術應用中，最為明顯的優勢就是可以對建筑物的實際情況進行仿真模擬，為工程設計以及實際施工提供良好的協調和解決方案。另外，BIM技術的應用還可以對建筑施工中應用到的構件進行可視化分析，模擬施工方案的實施過程，優化和完善不同模型參數等。利用BIM技術的仿真模擬功能，對建筑物內部結構進行模擬，可以了解建筑物內部空間規劃、管線配置等方面的合理性，一旦發現任何不足或問題，立即進行調整，從而提高設計水平，減少后續變更。在任何一個項目中，不同部門一般負責不同專業的設計工作，BIM技術的應用可以將各個部門的設計結果整合起來，分析和確定各個專業在空間配置存在的沖突問題，然后分析并提出相應的解決方案，保障設計方案的可行性，避免返工導致的資源浪費問題。另外，在工程設計階段，BIM技術的應用可以加快施工圖設計和變更的效率，迅速檢測出施工設計圖中存在的問題并提出解決措施，保證設計效率，降低設計成本，增加整個工程的綜合效益。

5.2.3 管線綜合

建筑工程中的管線布置一般具有布局復雜的特點。管線和構件之間往往存在碰撞問題，傳統設計模式下，這類問題不容易發現。而通過BIM技術可以實現模型數字信息集成化，通過仿真模擬建筑物內所有真實的信息，為管線綜合布置打好基礎，通過合理布置管線交叉點，提高管線布局的合理性，節約設計成本，減少變更，確保項目施工順利、有序完成的同時，為管線后續的管理和維護打好基礎。

5.3 工程施工階段

5.3.1 施工質量控制

該建筑工程項目中，綜合管線施工中各專業之間存在碰撞、錯誤、遺漏等重要問題，都需要通過BIM技術進行施工全過程的質量管控。結合工程實踐，借助BIM模型的三維可視化應用，對地下商業層進行綜合管線安裝施工，并在項目事前控制、事中控制和事后控制中應用BIM技術，通過建筑信息模型的升級和優化，強化項目施工過程中工程信息的采集和管理工作，通過對施工各個階段的持續性跟蹤記錄實現全過程管理。施工方可以利用BIM系統及時上傳施工現場照片，其他管理方可以通過系統中的照片和信息掌握施工現場的實際情況，從而實現施工過程的動態化監控。項目完成建設后及時收集、存檔和分析項目建設信息，判斷項目建設是否達到預期標準。

5.3.2 施工進度控制

根據項目施工方案、施工進度，應用BIM模型設置質量、安全、進度目標，并以技術管理措施為保證手段，制定符合項目的施工細則。利用可視化4D信息技術，管理人員可以對施工人員、材料、機械設備等實施管控，合理配置各項建設資源，統一管理施工進度與建設資源，從而合理控制工程進度，不僅讓整個管理過程更加嚴謹，還切實提高了工程管理效率，為實現項目的經濟效益和社會效益打下基礎。

5.3.3 施工成本控制

該項目建筑施工復雜，工程量大，需利用BIM技術在工程項目施工中的成本控制進行重點分析。基于BIM工程項目施工成本控制效果評價體系進行評價，形成規范化、精細化管理的工程造價，有效提升工程量計算效率與準確性。BIM技術可以對數字化構件加工設備與BIM模型進行整合，精確加工各類預制構件，優化下料過程，防止出現材料浪費現象，達到成本控制目標[1]。

5.3.4 協同管理

為解決該建筑施工復雜、工程量大導致的數據冗雜、管理困難等問題，可通過BIM協同管理平臺梳理其結構框架和平臺功能，實現各專業三維模型、工程量信息、施工進度信息、圖紙信息以及設備信息等多項內容的集成，能夠對工程進行協同管理，提升管理水平和管理效率。利用BIM技術建立的單一工程數據源，使參建各方使用的數據源信息具有統一性，便于在標準化平臺上開展各項工作，協調管理各專業、各參建方，確保建筑數據信息實現共享。

5.4 運營維護階段

運營維護階段是指建設項目需要進行資產管理、運營管理和拆除預案策劃，運用科學、系統、規范的評價方法對項目運行產生的技術、經濟、生態效益和影響等方面進行綜合評估。無論是建筑物還是設備都要在建筑使用壽命周期內定期維護。對建筑環境進行規劃和維護管理，使項目資產從建設階段到運行維護階段無縫交接。通過建立建筑項目運營維護平臺，根據監控獲得的數據制訂科學合理的設備維護計劃，將設備故障發生率降到最低，以此節約項目運維成本。同時BIM技術能夠分析設備運行過程中產生的能耗，在此基礎上制定節能措施；分析建筑空間的使用情況，合理分配建筑有效空間，從而提高空間資源利用效率。

6 B IM技術在建筑工程運維管理中的及應用

該工程基于BIM技術開展運維管理，增強了管理的直觀性、空間性和集成度，有效幫助建筑單位管理建筑設施和資產，進而降低了運營成本。由于過去信息管理技術的落后性導致工程設計和施工過程中的大量數據不能被有效傳導至運維階段，致使項目的運維管理存在諸多問題，將BIM技術應用于此工程為這些問題提供了有效的解決途徑。并根據運營系統編制建筑管理方案，主要如下：

1）對建筑工程進行BIM建模時，設計環節的主要目標是防止設備或管道碰撞的發生，將運維數據與模型有效融合，避免該項目施工結束后BIM系統處于閑置狀態。

2）該項目中的BIM工具主要針對建筑整體并對某一局部進行運維操作，如信息查詢與其他支持方面能否進行有效的運用。

3）由于BIM技術的運維平臺與傳統的管理方式存在諸多不同，不能全面符合當前管理者的需求。因此，應針對該建筑工程的具體情況建立針對性的運維管理平臺，并將BIM技術充分應用于此環節中，使其發揮作用。

7 結語

要提高建筑行業的管理水平，必須進行全生命周期管理，借助BIM技術的可視化、協調性、參數共享、數據集成等特性，高效完成復雜的全過程工程項目管理工作。同時，應注重全生命周期的成本控制和管理，采用科學的方法對施工中的各要素進行管理，從而保障建筑工程的經濟效益，將管理工作貫穿到全生命周期中，大力推廣與應用BIM技術，提高工程整體質量，實現經濟效益和社會效益雙贏。