BIM 技術在金房泰園16#住宅樓施工管理中的應用

趙曉會ZHAO Xiao-hui；劉洺池LIU Ming-chi

（河西學院土木工程學院，張掖 734000）

1 緒論

近幾年不斷出現了各種結構復雜、施工管理難度大的項目，項目參與方亟需一種可以在更復雜環境中指導施工的新技術，而BIM 技術通過數字信息仿真技術來模擬建筑物所具有的真實信息建立信息化智能模型，對解決此類問題起到一定作用。甘肅省張掖市金房泰園公共租賃住宅建設項目16# 樓為一類高層住宅建筑，總建筑面積13009.3 平方米，框架剪力墻結構，地下一層、地上二十三層，該建設項目工期緊，安裝系統管線密布，出現管線拐彎、預留孔洞的位置比較多，施工相對復雜，施工現場中堆放材料的區域狹窄，同一工作面上施工工人種類繁多，因此施工過程中基于BIM 技術實現項目的精細化管理，達到減少返工、節約工期和成本，保障工程順利進行的目的。

2 基于BIM 的工程項目模型創建及投標報價的編制

2.1 BIM 模型創建

在深度分析研究金房泰園16#住宅樓的設計圖紙，充分領會設計意圖后，利用BIM 軟件進行土建和機電模型的建立。在模型建立初期將各單獨專業設置在同一基點上，避免最終模型整合時出現基點不一致問題。在基礎層中變標高位置多，為更好的了解工程信息，在建立結構模型過程中同時對安裝圖紙進行分析，明確各變標高位置的原因所在，以便更精準的建立模型。在結構圖紙中每一層都存在多處復雜節點，且每一層都存在不同，因此在建模過程中先將各節點尺寸、配筋、位置等信息認真分析，之后將各節點定義為異性構件，最后繪制各節點模型。完成后模型如圖1 所示。

圖1 金房泰園16# 住宅樓BIM 土建模型圖

2.2 BIM 碰撞檢測

各個專業的二維圖紙獨立存在、分別設計，很大程度上造成專業間的不協調，導致返工現象嚴重，不僅影響工程質量，還致使不能按時交工，進而增加成本。本項目通過前期各專業模型的創建，整合為全專業綜合模型，通過BIM 三維的方式，使用軟件，完成碰撞檢測，軟件體系自動碰撞檢查并輸出結果，導出excel 格式碰撞檢查報告，本項目土建、給排水、電氣專業共發現1774 個碰撞點。

依據碰撞報告結果匯總并修改提升模型，重復此類步驟和工作，直到無沖突為止。圖2 為部分節點優化前后示意圖。

圖2 管道碰撞前和優化后

2.3 BIM 投標報價的編制

使用BIM 計價軟件組價形成土建及安裝工程預算文件，為確保工程投標報價的合理性與準確性，進行造價指標分析，金房泰園16#項目與類似建設項目為例進行對比分析，并充分考慮鋼筋、混凝土單方指標的合理性以及單方工程造價與本地區市場價相比的合理性。

3 基于BIM 的工程項目施工組織設計

3.1 場地BIM 模型創建

本項目場地BIM 模型布置，主要考慮現場物資管理、文明施工與環境保護管理、安全施工管理、施工現場平面布置等內容，根據工程的結構特征、平面尺寸和總高度及內外裝修情況，現場布置塔吊一臺，保證結構施工階段鋼筋、模板、砂漿等材料和工具的垂直運輸，在工程適當位置設施工電梯一部，輔助結構以及機電裝修階段材料的運輸，另外配備兩臺小翻斗車，作為現場材料、砂漿的水平運輸機械。砼采用現場集中攪拌，安裝2 臺攪拌機，砼的運輸、澆筑采用兩臺砼輸送泵，另外配四臺翻斗車用于零星砼和砂漿水平運輸。場地布置BIM 模型如圖3 所示。

圖3 場地布置BIM 模型

3.2 施工進度計劃及進度管控

為了確保施工進度，基于BIM 的施工進度計劃是使用進度計劃軟件確定主要分部分項工程名稱及施工順序、確定各施工過程的持續時間、明確各施工過程間的銜接、穿插、平行、搭接等協作配合關系等。金房泰園16#住宅樓施工階段工期為544 天。首先進行WBS 任務分解，分為施工準備、地下結構施工、地上主體結構（劃分東單元和西單元兩個流水段）、裝飾裝修、竣工驗收五部分，其中穿插安裝工程，此分區符合金房泰園16#樓的施工區段劃分及流水關系，達到邏輯線清晰，施工思路明了的目的。過程中設置了五個里程碑事件，進度計劃與甲方要求相比較，項目完成提前26 天、結構出正負零提前5 天、西單元結構封頂按時完成、東單元結構封頂提前14 天、1-15 層結構驗收超期1 天、16-23 層結構驗收提前5 天。

3.3 BIM 模板腳手架設計

本工程的模板腳手架設計，主要包括模板支架設計、配模設計和外腳手架設計三方面的內容。

3.3.1 模板支架設計

本項目模板支架采用扣件式，架體立桿和水平桿規格選用Φ48.3×3.6mm，模架設計依據控制類規范《建筑施工安全檢查標準》（JGJ59）和模架規范《建筑施工模板安全技術規范》（JGJ162），使用BIM 相關軟件進行架體排布，如圖4 所示為首層架體排布三維圖，最后生成張掖市金房泰園16#住宅樓項目模板腳手架工程專項施工方案，報監理審查。

圖4 首層架體排布三維圖

3.3.2 配模設計

配模設計主要目的是用于指導施工和計算模板材料使用量，本項目使用1800×900×18 規格的模板材料，可以生成模板大樣圖、模板下料表、各面配模大樣圖、三維圖。

3.3.3 外腳手架設計

外腳手架設計依據控制類規范《建筑施工安全檢查標準》（JGJ59）和腳手架規范《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》（JGJ130）進行架體參數和支撐參數的設置，通過BIM 軟件快速排布、施工電梯布置、安全通道布置功能，生成外腳手架整體設計方案。

3.4 砌體排布應用

本文將土建軟件與排布軟件給出的工程量對比可知：原始工程量計算方式只能計算出主規格砌塊用量，且計算用量較排布軟件結果多9.27%，使用排布軟件可準確得到任意填充墻中各砌塊型號的用量。將已完成的土建模型導入BIM 軟件，分層進行砌體排布，在排布完成的模型上，查看任一部位的三維圖，亦可導出用于指導施工的二維施工圖視圖和砌體墻工程量統計表和二次結構明細表。

4 基于BIM5D 的工程項目施工管理應用

4.1 BIM5D 平臺可視化技術交底

在BIM5D 軟件中導入實體模型（土建模型、安裝模型）、場地模型和其他模型（施工電梯、塔吊、吊車）三種類型的模型，進行整合，圖5 為整合后的BIM 模型。

圖5 整合后的BIM 模型

在整合后的BIM 模型基礎上進行可視化技術交底，相比傳統的二維視圖，通過BIM 模型的全方位展示，可清晰明了的交底工程項目中的技術難點或結構復雜的構件，避免因交底不清而產生的窩工、返工等現象。

4.2 BIM5D 平臺專項方案查詢

在整合后的BIM 模型體系上完成專項方案查詢，為施工組織設計編制專項施工方案供給根據。可啟用梁單跨跨度、上翻梁、梁截面面積、梁底高度、板厚度、基坑深度、拱梁查詢等條件，篩選出符合特定條件的構件，例如啟用的大于3.6m 超高構件查詢出450 個，梁截面高度大于700 的構件208 個，并且任一構件可在模型中顯示其定位、屬性，能導出報表指導施工。

4.3 BIM4D 施工模擬

根據施工規范及本工程的特征，基礎層、地下一層和屋面，分別設置一個流水段，1-23 層劃分為兩個單元流水段，即每一樓層劃分東單元和西單元兩個流水段。選擇計劃內時間，以天為單位，進行BIM4D 施工模擬。且可查看某一天施工完成情況，圖6 所示，為某天施工進度模擬圖。

圖6 BIM4D 施工進度模擬圖

在BIM5D 軟件中關聯實際開始時間和實際完成時間，可進行計劃與實際進度對比施工模擬，能夠實現任意一天的計劃與實際的進度對比分析，如某天實際相比計劃稍有滯后，查明因鋼筋材料進場不及時，影響鋼筋加工工序，造成工期滯后，應及時解決問題，使實際與進度向吻合，避免超期。

4.4 BIM5D 造價管理應用

將模型與清單成本關聯，目的是把工程清單預算書與模型產生掛接，賦予模型成本與資金的信息，這樣BIM5D除了反映時間進度還增加了資金的維度，通過資金及資源曲線分析當前施工方案的合理性和資金用量的均衡性，即實現了BIM5D 的施工模擬。

5 研究結論

數字信息技術的全面驅動，使越來越多的傳統產業面臨轉型升級，BIM 做為建筑行業實現升級轉型的重要保障得到了廣泛的應用。本研究項目對金房泰園16#樓住宅樓施工階段BIM 技術的應用展開研究，相較傳統施工方式，可實現有效科學化管理，加強組織協調，提高施工效率，增加施工速度和質量，保質保量完成工程項目，大大節省因返工而浪費的資源，實現精細化成本管理。在BIM5D 模型基礎上進行可視化技術交底，通過BIM5D 模型的全方位展示，可清晰明了的交底工程項目中的技術難點或結構復雜的構件，避免因交底不清而產生的窩工、返工等現象。BIM 技術更加完美地發揮了計算機系統在建設項目施工管理方面的效益，形成了新型的施工技術管理方式。