BIM技術在智能綠色建筑中的應用分析

鞠杰， 樊磊

（河南應用技術職業學院）

1 引言

BIM 技術能夠應用于工程規劃、勘察、設計、制造、施工及運營維護等各階段，實現建筑全生命期各參與方和環節的關鍵數據共享及協同，是實現建筑業轉型升級、促進智能建筑與綠色建筑的發展、提高建筑業信息化水平和推進智慧城市建設的基礎性技術[1]。BIM 技術可實現對工程環境、能耗、經濟、質量、安全等性能方面的分析、檢查和模擬，為項目全過程方案優化、科學決策、虛擬建造和協同提供技術支撐，為建設工程的提質增效、節能環保創造條件，實現建筑業可持續發展。BIM 的深入應用和發展，將有利于整合設計、生產、施工、運維等整個產業鏈，有利于建筑業生產組織模式創新，有利于市場資源合理配置，有利于推動行業創新變革[2]。

2 工程概況

河南省醫藥創新轉化基地高端人才樓，位于鄭州市高新區鄭州大學東門，用地北臨翠竹街，西臨春藤路，南臨楓楊街，東臨石楠路，總用地面積75457.61m2。總建筑面積123723.47m2。

項目設計標準為二星智能綠色建筑，建造方式為裝配式，結構形式為框架剪力墻及裝配式，整個工程由12個主樓，3個配套用房及地下兩層停車庫，其中5層～18層為裝配式構件層。

3 BIM在項目管理中的應用模式

BIM 技術在工程項目管理中的應用，可分為三種模式：

1）單一業務應用

應用BIM 模型，解決單一的業務問題，如：建筑曲面外形設計、工程量計算、建筑環境分析、施工技術交底、物料追蹤等。

2）多業務集成應用

結合不同的業務應用的需求，需要通過兼容數據標準的協同平臺、借助于不同的軟件進行多項業務的應用。

3）與項目管理的集成應用

其體現在應用BIM技術信息協同有效解決項目管理中生產協同和數據協同的難題，如：通過協同平臺實現。文件管理、信息協同、設計管理、成本管理、質量管理、進度管理、安全管理等。本項目工程量大，施工周期短，管線布置錯綜復雜，是河南地區首個大體量混凝土裝配式PC 結構項目。為充分展示工程特色，克服工程難點，保證施工質量，業主要求各專業施工階段應用BIM 技術，BIM 咨詢方提供應用平臺，業主方、監理方、施工方共同運用一套BIM管理模式，多家施工單位在同一個平臺運作，是BIM技術在項目管理集成應用模式的實例體現。

4 BIM技術在設計階段的應用

4.1 施工圖會審

根據設計圖紙，利用BIM 軟件創建本項目各專業模型，通過可視化成果展示，檢驗是否具備施工性，檢查圖紙中存在相互矛盾、無數據信息、數據錯誤等方面的問題，出具《圖紙綜合分析報告》，確保圖紙錯誤得到修訂、無遺漏。

4.2 場地規劃，三維現場布置

建立施工場地的布置模型，包括臨時設施、生產加工區、材料堆場、道路及辦公區域設置是否合理，通過動態調整進行合理布局，選擇最佳方案，提高工作效率及質量，做到綠色施工、降噪節能減排。

4.3 智能綠色建筑分析

BIM技術在智能綠色建筑設計中的應用大致有兩種途徑，一是在BIM模型中增加相應信息，通過統計功能判定是否達到《綠色建筑評價標準》相應條文的要求，二是借助第三方模擬分析軟件，根據計算分析結果判定是否滿足《綠色建筑評價標準》相應條文的要求（見圖1）。

圖1 9#樓2層綠色建筑分析

5 BIM技術在施工階段的應用

5.1 三維可視化樣板

通過使用BIM 技術搭建三維虛擬樣板，建設和完善施工工藝庫，形成標準化工藝流程，既方便現場技術人員對施工情況的理解，也能強化現場工人的操作流程，使工作方法標準化，從而達到提升施工水平與成本管控，同時在達到樣板引路的前提下，不僅節約了材料和空間，還可以實現三維模型的重復使用[3]。

5.2 虛擬施工，可視化技術交底

BIM技術在項目建造階段的應用主要體現在模擬施工過程，檢驗施工工序，確保施工安全、質量和進度。對于工程的關鍵部位，施工方案三維可視化技術交底對于施工單位提高工程質量和保障施工安全及工期方面起到了重要作用。

5.3 工程進度模擬與控制

應用BIM 技術進行工程進度模擬，將施工計劃與實際施工進度進行對比，分析差異原因，調配資源、降低風險和控制成本[4]。

5.4 工程精算

項目使用魯班BE系統對工程項目建模取量，根據工程實際需要，提供對應材料工程量，以便按需提供材料、設備等進場。

6 PC裝配式施工

本項目5 層～18 層為裝配式構件層，結合工程特點和裝配式施工流程，運用BIM技術解決PC裝配式施工中的重難點問題。

6.1 PC裝配式施工流程

6.1.1 裝配式構件拆分優化

根據施工方提供的施工需求及構件加工廠生產、運輸能力形成可供構件加工生產的最終加工圖。

6.1.2 施工管理前期策劃

大型機械的合理化選型及定位、吊裝作業平面布置、PC 構件上涉及施工機械外架等預留預埋、機電預留預埋、施工進度要求。

6.1.3 構件加工生產

根據最終版加工圖及施工進度要求進行模具加工及構件生產。

6.1.4 構件吊裝施工

根據施工進度要求組織構件進場驗收及現場吊裝施工，并保證裝配式建筑施工各項質量要求。

6.2 PC裝配式施工重難點問題及BIM解決方案

PC裝配式施工，在設計階段，完成標準化設計、成品房策劃、構件一次拆分，深化設計階段，完成構件二次拆分、管線綜合深化及現場支護深化，生成運輸階段，采取二維碼應用、完成模具設計、進行質量管理，施工現場管理階段，進行構件安裝、場部構件堆場、塔吊選位、流水施工作業等，運營維護階段，進行物業管理、檔案管理和運行維護等。

6.3 PC拆分設計

拆分設計將建筑方案設計、結構設計、構件制作、施工安裝、構配件采購供應等集于一體的技術。構件一次拆分深化主要針對構件標準化、生產加工工藝。裝配式建筑構件標準化對于項目降低成本有著至關重要影響，本項目原設計預制構件72 種191個，經過BIM設計標準化后預制構件種類歸并至33種93個。成品房設計對精裝點位、開關插座等細節進行深化，包括布局、電氣點位設計、預埋水電管線等。

6.4 二次深化設計

二次深化設計從構件合并、外掛架設計模擬、模板加固、碰撞檢查、標準外防護架安裝及技術交底、塔吊選型布置、人貨電梯深化設計、構件深化加工出圖、水電管線預埋、流水施工組織設計等方面進行考慮。

外掛架設置充分考慮豎向鋼筋，灌漿套筒，模板對拉螺栓，及水電預留孔洞等因素對施工的影響制定加固方案，利用BIM 技術輔助標準外防護架方案編制建立標準外防護架模型，通過模型精確反映受力鋼筋，模板對拉螺栓，水電預留孔洞斜支撐預埋件、預埋吊釘的位置關系，確定最終標準外防護架在預制墻板上的預留預埋，如圖2所示。

圖2 基于BIM外掛架設置分析

通過建立BIM 模型輔助標準外防護架設計、生產加工及現場安裝，通過標準外防護架安裝模擬對工人進行交底。利用BIM模型輔助裝配式施工模板設計，可合理布置加固措施避免與內部斜支撐、外部標準外防護架等施工措施碰撞，保障施工順利進行。

通過建立BIM 模型，發現陽臺位置斜支撐空間不夠，樓梯間兩側預制墻體無法斜支撐加固等情況。采取側向固定陽臺和制作非標斜支撐固定至休息平臺、兩側墻體對拉的方式來解決。

基于BIM模型，確定塔吊選型、定位和構件二次拆分，在本項目中，通過BIM 模型統計YWQ1 重65.2kN，距塔吊約28m，力矩為1820kN·m，超過TC7030 吊28m 起重能力1120kN·m，則構件需二次拆分。

基于BIM 模型，設置漫游路徑，三維可視狀態下，沉浸式進行模型檢查，對不同專業間模型發生的直接碰撞、圖紙數據標注不全、尺寸不合理等各類問題，通過設計單位及時溝通有效解決，優化管線排布，提高機電安裝質量，減少現場返工。

7 結語

在建筑業不斷實現技術創新、轉型升級的過程中，BIM 技術起到了至關重要的推動作用。基于BIM 智慧數字平臺的應用，使智能綠色建筑施工過程中的空間管理、資產管理、材料管理、安全管理、運維管理等信息共享、協同合作效率得到大大提升。基于新技術、跨領域、多學科的技術交互和數字孿生的應用，將大力提升BIM 技術在智能綠色建筑工程管理中的重要作用，有效提高了生產效率和產品質量，確保了該項目的順利實施。