基于BIM技術(shù)的政府辦公樓危房改建項(xiàng)目應(yīng)用實(shí)踐

【摘 要】BIM技術(shù)可為工程項(xiàng)目提供全生命周期、全參與方以及全要素的功能應(yīng)用，通過BIM建模及模型運(yùn)用可顯著提升工程的“建管運(yùn)一體化”管理水平。文章以綿陽市某政府辦公樓危房改建項(xiàng)目為例，通過對(duì)該項(xiàng)目BIM模型構(gòu)建和應(yīng)用，闡述了BIM技術(shù)在該工程項(xiàng)目管理中發(fā)揮的積極作用，可為同類工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)施工管理提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】政府辦公樓; 危房改建; BIM技術(shù); 項(xiàng)目管理

【中圖分類號(hào)】TP391.99【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

1 工程概況

本工程為政府辦公樓危房改建工程項(xiàng)目，建設(shè)地點(diǎn)位于四川省綿陽市，結(jié)構(gòu)形式為鋼結(jié)構(gòu)，主要功能為辦公，總建筑面積4 024 m2，建筑高度為26.85 m，共7層，室內(nèi)外高差0.45 m，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，建筑耐火等級(jí)為二級(jí)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為二級(jí)，設(shè)計(jì)等級(jí)為二級(jí)。辦公樓為三級(jí)負(fù)荷，設(shè)置自用的配電室，由室外變電站引入兩路0.4 kV電源。本工程總高日用水量為15.73 m3/d，總最高時(shí)用水1.71 m3/h，采用污廢水合流制。室外消防采用消防栓給水系統(tǒng)，水泵房供給系統(tǒng)，室內(nèi)消火栓采用臨時(shí)高壓制供水系統(tǒng)。本工程室外消防用水水源為市政給水管網(wǎng)供給，室外消防設(shè)計(jì)用水量為20 L/s，滅火時(shí)間2 h。

2 BIM模型構(gòu)建

2.1 BIM技術(shù)簡(jiǎn)介

建筑信息模型（Building Information Modeling，簡(jiǎn)稱BIM）是誕生于21世紀(jì)初的新工具，其利用數(shù)字技術(shù)、智能技術(shù)，對(duì)建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)的全生命周期進(jìn)行計(jì)算分析和模擬，可為建設(shè)方、施工方、設(shè)計(jì)方、監(jiān)理方等各工程參與方提供協(xié)作平臺(tái)，提高工作效率，降低工程成本。BIM具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性以及可出圖性五大特點(diǎn)，其核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，在數(shù)字化技術(shù)基礎(chǔ)上，為模型提供完整的、與實(shí)際情況一致的建筑工程信息庫。目前，BIM5D（3D模型+時(shí)間+成本（工程量、工料機(jī)耗量、造價(jià)））將成本和時(shí)間信息納入模型，形成建筑成本（成本）信息模型，有利于對(duì)工程總體成本的控制。

2.2 BIM構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)本工程項(xiàng)目特點(diǎn)，首先構(gòu)建完整的BIM 模型創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)，并將工程分為建筑、結(jié)構(gòu)和安裝（給排水、暖通、電氣）等多個(gè)專業(yè)。在BIM建模過程中，需要對(duì)各個(gè)專業(yè)的每個(gè)建模對(duì)象進(jìn)行細(xì)度分析，細(xì)度分析包括幾何信息和非幾何信息，包括施工、加工和安裝過程的詳細(xì)信息，其中建筑專業(yè)主要包括外圍護(hù)系統(tǒng)、未免系統(tǒng)、樓面系統(tǒng)等，結(jié)構(gòu)專業(yè)包括基坑圍護(hù)、基礎(chǔ)、框架柱、剪力墻、梁等，給排水專業(yè)包括設(shè)備、管線和管路附件等，暖通專業(yè)包括設(shè)備、管線和管路附件等，電氣系統(tǒng)包括設(shè)備、橋架線槽、附件等。由于涉及的建模對(duì)象較多，本文僅對(duì)部分進(jìn)行說明，見表1。

2.3 BIM建模流程

BIM建模首選需要選擇合適的族樣板，創(chuàng)建構(gòu)件族文件：①創(chuàng)建參照平面;②通過編輯功能創(chuàng)建建筑物形狀;③添加、調(diào)節(jié)尺寸參數(shù)與約束;④添加材質(zhì)及其它屬性參數(shù);⑤完成各個(gè)構(gòu)件族的建立，形成構(gòu)件族庫，見圖1。其次，需要選擇項(xiàng)目樣板，創(chuàng)建項(xiàng)目文件，然后創(chuàng)建標(biāo)高、軸網(wǎng)、參照平面等圖元，接著將族庫中各個(gè)構(gòu)件族載入項(xiàng)目文件，創(chuàng)建族實(shí)例，再接著根據(jù)標(biāo)高、軸網(wǎng)、參照平面等精確定位構(gòu)件族實(shí)例，最后完成建立建筑模型。

2.4 BIM可視化模型

首先采用Dynamo編程軟件，根據(jù)工程特點(diǎn)和需要編輯和定義節(jié)點(diǎn)，對(duì)于簡(jiǎn)單節(jié)點(diǎn)問題，可采用Dynamo編程軟件自帶的節(jié)點(diǎn)，對(duì)于較為復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)，則需要采用Python進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，將Dynamo+Python搭配應(yīng)用，可完成可視化編程在BIM創(chuàng)建族中的建模應(yīng)用，最終得到工程BIM模型實(shí)例，見圖2。

3 實(shí)踐應(yīng)用

BIM技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用主要包括碰撞檢測(cè)、預(yù)留孔洞、虛擬漫游、施工模擬、技術(shù)與質(zhì)量管理、安全控制管理、成本管理、進(jìn)度管理、資料管理等九大功能（圖3）。

3.1 碰撞檢測(cè)

在碰撞檢測(cè)之前，需要根據(jù)相應(yīng)工程和專業(yè)設(shè)置對(duì)應(yīng)的碰撞規(guī)則，這樣可以提高碰撞檢測(cè)的準(zhǔn)確性和針對(duì)性。碰撞點(diǎn)檢測(cè)目標(biāo)主要包括建筑結(jié)構(gòu)、給排水、電氣、暖通、消防、弱點(diǎn)等，以項(xiàng)目工作集-項(xiàng)目1層碰撞點(diǎn)為例，得到了全部192個(gè)碰撞數(shù)據(jù)（碰撞類型為活動(dòng)問題）結(jié)果見表2。從表中可以看到：建筑結(jié)構(gòu)分別與級(jí)配水、電氣和消防存在碰撞點(diǎn)，分別為36次、12次和101次，總碰撞次數(shù)為149次，消防專業(yè)本身以及消防與建筑結(jié)構(gòu)、電氣等分別存在29次、101次和13次碰撞，總碰撞次數(shù)為143次，給排水、電氣專業(yè)的總碰撞次數(shù)分別為37次和25次。

3.2 預(yù)留孔洞

通過碰撞分析，可以提前調(diào)整結(jié)構(gòu)、管線以及機(jī)電的沖突位置，可減少90 %以上的碰撞問題產(chǎn)生，既減少了施工錯(cuò)誤的發(fā)生，又可以節(jié)約施工工期和施工成本。通過孔洞的檢查分析，可以事先獲得所有管線的標(biāo)高、尺寸、位置等具體信息，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，不僅避免了二次穿孔對(duì)于結(jié)構(gòu)的影響，而且可以優(yōu)化空間，得到更加合理美觀的管線布置，提升工程項(xiàng)目的整體品質(zhì)。

3.3 虛擬漫游

通過設(shè)置漫游視角的高度及視口方向，可以使項(xiàng)目建設(shè)者在虛擬建筑中得到身臨其境的感覺，同時(shí)可以查看機(jī)電、土建、預(yù)埋件之間的碰撞點(diǎn)位，及時(shí)找到問題，及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和處理。

3.4 施工模擬

由于建筑工程是一項(xiàng)系統(tǒng)的復(fù)雜工程，某些復(fù)雜構(gòu)件和結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)的二維圖紙上顯得十分抽象，難以理解，通過施工模擬，可以將復(fù)雜的部件簡(jiǎn)明化，使得施工過程更加順暢。施工模擬主要包括復(fù)雜節(jié)點(diǎn)三維模擬、施工場(chǎng)地規(guī)劃模擬、砌體排布模擬以及管線三維可視化模擬等（圖5）。復(fù)雜節(jié)點(diǎn)三維模擬主要目的在于將復(fù)雜抽象的鋼筋節(jié)點(diǎn)進(jìn)行三維可視化，方便指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工作人員施工;施工場(chǎng)地規(guī)劃模擬主要目的在于使施工場(chǎng)地規(guī)劃更加科學(xué)合理，最大程度上利于施工建設(shè);砌體排布模擬主要目的在于可對(duì)各個(gè)位置砌塊施工用量進(jìn)行提前計(jì)算和備料，減少二次搬運(yùn)情況發(fā)生;管線三維可視化模擬主要目的在于將整個(gè)項(xiàng)目的安裝管線進(jìn)行三維展示，有助于提前發(fā)現(xiàn)問題和提出解決方案，確保施工機(jī)安裝質(zhì)量。

3.5 技術(shù)與質(zhì)量管理

本工程設(shè)計(jì)的工程種類專業(yè)較多，故而在施工后應(yīng)及時(shí)將施工資料進(jìn)行整理和展示，以便于指導(dǎo)后續(xù)施工，傳統(tǒng)的施工質(zhì)量管理方式手續(xù)繁多，信息滯后，難以形成長(zhǎng)效管理，利用BIM技術(shù)并結(jié)合移動(dòng)客戶端，可以形成本工程的施工缺陷問題庫，方便施工各方及時(shí)查看和糾正問題。同時(shí)，對(duì)于在碰撞測(cè)試中所找出的問題，及時(shí)制頂碰撞避讓方案，并利用建模端綜合各專業(yè)模型進(jìn)行重新的綜合優(yōu)化。

3.6 安全控制管理

施工安全是每個(gè)工程項(xiàng)目必須重視的問題，利用BIM技術(shù)的動(dòng)畫演示可以為現(xiàn)場(chǎng)人員提供安全可視化交底，同時(shí)將設(shè)備故障和維修上傳到系統(tǒng)模型中，方便施工人員總結(jié)和發(fā)現(xiàn)問題，對(duì)重點(diǎn)控制的安全管理部位提供安全巡檢管理和安全整改協(xié)作，提高管理效率。

3.7 成本管理

BIM模型的企業(yè)看板可為項(xiàng)目提供隨時(shí)可查詢的項(xiàng)目列表基礎(chǔ)信息、項(xiàng)目資金情況等信息，通過模型數(shù)據(jù)庫，可對(duì)項(xiàng)目的盈虧情況進(jìn)行及時(shí)跟蹤，同時(shí)提出合理的改進(jìn)措施。

3.8 進(jìn)度管理

BIM平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了工程項(xiàng)目的4D模擬和動(dòng)態(tài)展示，通過錄入每天工程的施工進(jìn)度，并于BIM模型相關(guān)聯(lián)，可將工程的實(shí)際進(jìn)度隨時(shí)隨地展現(xiàn)，方便管理人員查看，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行施工組織優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.9 資料管理

BIM模型將整個(gè)施工數(shù)據(jù)記錄到模型中，具有可追溯性，明確責(zé)任，提高施工質(zhì)量。通過建立的虛擬資料檔案館，可實(shí)現(xiàn)精細(xì)化分分類管理，方便歸檔、篩選和查詢，由于BIM建立在云服務(wù)器上，就可以避免因異地修改而造成的不同步問題，能夠使參建各方得到同步的信息和及時(shí)的溝通。

4 結(jié)論

文章以某政府辦公樓危房改建工程項(xiàng)目為背景，從建模過程和實(shí)踐應(yīng)用兩個(gè)方面闡述了BIM技術(shù)在該工程項(xiàng)目中發(fā)揮的作用，BIM技術(shù)在工程管理過程中表現(xiàn)出良好的效率控制、質(zhì)量控制以及成本控制效益，值得在工程實(shí)踐中予以應(yīng)用。

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[定稿日期]2021-01-28

[作者簡(jiǎn)介]秦堃（1974～），男，本科，副教授，主要從事建設(shè)工程教學(xué)與應(yīng)用研究。