BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用研究
——以某工程項(xiàng)目為例

楊 露

(福建省建設(shè)信息中心 福建福州 350001)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，各行各業(yè)都紛紛借助當(dāng)今時(shí)代科學(xué)技術(shù)尤其是信息技術(shù)強(qiáng)大的滲透力，取得更快捷的發(fā)展，建筑行業(yè)也不例外。面對(duì)行業(yè)市場競爭的不斷加劇，不得不逐日增強(qiáng)企業(yè)自身的科學(xué)技術(shù)含量，智能化的建筑施工也就理所當(dāng)然成為當(dāng)今建筑行業(yè)特別關(guān)注的重要內(nèi)容。因此，探究BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用很有必要，既具有時(shí)代意義，也具有重要的現(xiàn)實(shí)價(jià)值?；?，本文在探究BIM技術(shù)的智能化之間內(nèi)涵基礎(chǔ)上，以某一具體工程為例，詳細(xì)闡述了BIM技術(shù)在建筑工程施工中的實(shí)際應(yīng)用步驟，以助推建筑行業(yè)朝科技化、信息化發(fā)展。

1 BIM技術(shù)與智能化

隨著現(xiàn)代社會(huì)計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，建筑行業(yè)中信息系統(tǒng)的應(yīng)用更加廣泛，為企業(yè)具體業(yè)務(wù)的開展、戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)的制定和日常的管理運(yùn)營等打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，大幅度地提升了工作效率，從某種程度上保證了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，不僅在一定程度上部分或完全取代了企業(yè)中某些繁瑣工作，降低了企業(yè)人力資源消耗，解決了企業(yè)高層次人才供不應(yīng)求的難題，而且在極大程度上使得建筑工程各項(xiàng)信息數(shù)字化，使相關(guān)工作人員能更加有效地指導(dǎo)實(shí)際施工過程。比如，BIM技術(shù)以三維幾何模型為基礎(chǔ)形成相應(yīng)的BIM結(jié)構(gòu)模型，該模型不僅包括了基本建筑材料構(gòu)件信息和加工要求等，更包括了建筑工程施工過程中的成本、進(jìn)度、質(zhì)量等管理信息。也就是說，BIM技術(shù)平臺(tái)在建筑工程智能化施工過程中，為其應(yīng)用系統(tǒng)提供了相應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，為解決工程施工統(tǒng)籌管理人、材、機(jī)等過程和協(xié)調(diào)優(yōu)化進(jìn)度、成本等提供了平臺(tái)，更為工程施工數(shù)據(jù)的整理和優(yōu)化奠定了重要基礎(chǔ)。

2 BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用步驟

2.1 數(shù)據(jù)采集應(yīng)用

一般而言，建筑工程施工人員在利用BIM技術(shù)建立相應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型前，應(yīng)盡可能多地采取現(xiàn)場勘察等方式詳細(xì)周全地了解項(xiàng)目所在地的實(shí)際條件，以最大程度掌握工程項(xiàng)目建設(shè)基本信息數(shù)據(jù)。在借助記錄等方式將工程信息、重要數(shù)據(jù)等進(jìn)行存儲(chǔ)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用現(xiàn)代化的信息技術(shù)對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)信息等進(jìn)行分類整理和加工，從而篩選出有效數(shù)據(jù)信息形成和工程建設(shè)實(shí)際規(guī)模相吻合的數(shù)據(jù)資料庫，為工程建設(shè)各階段資料的查看和數(shù)據(jù)的調(diào)取等打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。圖1為BIM技術(shù)在工程施工中應(yīng)用流程的示意圖。

圖1 BIM技術(shù)工程施工應(yīng)用流的示意圖

2.2 細(xì)化應(yīng)用流程

在構(gòu)建以實(shí)際工程施工信息為基礎(chǔ)的建筑結(jié)構(gòu)模型時(shí)，相關(guān)工作人員應(yīng)將工程實(shí)際施工過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息相互分解歸類，在結(jié)合工程實(shí)際建造情況的基礎(chǔ)上，深入研究各施工數(shù)據(jù)和施工信息，從而達(dá)到全過程施工管理標(biāo)準(zhǔn)的最終目標(biāo)。與此同時(shí)，BIM信息技術(shù)平臺(tái)下的建模能最大程度上將以往繁瑣的施工工序等進(jìn)行簡化，在全面協(xié)調(diào)BIM平臺(tái)所有子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，大幅度提升整體工作人員的施工效率。此外，BIM技術(shù)作為現(xiàn)代社會(huì)智能化發(fā)展的新型技術(shù)形式，在極大程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)管理模式難以適應(yīng)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和龐大數(shù)據(jù)處理的缺陷，增加了工程施工的實(shí)際效率，而且在一定程度上加強(qiáng)了管理工作人員的專業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)技能。

3 建筑施工管理中 BIM 技術(shù)的有效應(yīng)用——以某工程項(xiàng)目為例

3.1 工程概述

該建筑工程高528m，共計(jì)115層，基礎(chǔ)埋深達(dá)37.3m，整體建筑面積達(dá)43.7萬m2，主要用于商業(yè)寫字樓、辦公樓和旅游觀光等。該工程為鋼筋混凝土巨型框架結(jié)構(gòu)和核心筒結(jié)構(gòu)混合的整體建筑類型，總體用鋼量12萬t。同時(shí)，該工程項(xiàng)目總體合同周期為3年，施工任務(wù)較為嚴(yán)峻，工程項(xiàng)目周期較緊，且該工程總體施工要求精度較高，工程設(shè)計(jì)在其實(shí)際施工過程中較為多變，整體工程量和圖紙量較大，而建筑工程實(shí)際施工空間較小。因此，現(xiàn)場施工人員和技術(shù)設(shè)計(jì)人員等必須盡可能合理地對(duì)工程項(xiàng)目整體施工構(gòu)件進(jìn)場、堆放及施工流程等進(jìn)行合理的規(guī)劃，以保證該工程項(xiàng)目的順利施工。

3.2 設(shè)計(jì)的深化階段

眾所周知，建筑工程設(shè)計(jì)工作進(jìn)入深化階段后，相關(guān)工作人員就需要從各方面對(duì)其前期所設(shè)計(jì)的施工圖紙等進(jìn)行完善系統(tǒng)的補(bǔ)充，以期能最大程度地保證設(shè)計(jì)圖紙?jiān)趯?shí)際施工過程中的合理性、可靠性和安全性。而深化階段的建筑工程設(shè)計(jì)工作其所涉及的范圍更加寬廣，工程設(shè)計(jì)內(nèi)容更加繁雜[1]，因此需要相關(guān)工作人員進(jìn)一步考慮建筑工程施工材料和施工機(jī)械設(shè)備等外界環(huán)境因素對(duì)施工過程的實(shí)際影響，以期能最大程度地避免細(xì)小環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)上的差錯(cuò)而導(dǎo)致后期整個(gè)工程建筑設(shè)計(jì)成果出錯(cuò)。BIM技術(shù)和建筑工程深化設(shè)計(jì)階段的融合，在一定程度上有效解決了該問題，對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式下工程設(shè)計(jì)階段深化過程中的各種阻礙和弊端的清除有著不容忽視的重要作用。一方面，三維建筑工程結(jié)構(gòu)模型的運(yùn)用，能在更大程度上加強(qiáng)相關(guān)施工人員對(duì)土建設(shè)備專業(yè)模型的認(rèn)知、完善和優(yōu)化。其次，BIM技術(shù)平臺(tái)上碰撞檢測(cè)功能的運(yùn)用，能有效地對(duì)存在碰撞現(xiàn)象的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行快速查找，并在實(shí)際施工過程中重點(diǎn)監(jiān)測(cè)該施工工序，為建筑工程施工問題產(chǎn)生原因的探討做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。此外，BIM技術(shù)平臺(tái)還能夠做好相應(yīng)的檢測(cè)報(bào)告輸出工作，快速及時(shí)將建筑工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)信息反饋給相應(yīng)技術(shù)人員和管理人員，為提升整體設(shè)計(jì)效果提供數(shù)據(jù)支撐。

就該建筑工程項(xiàng)目深化設(shè)計(jì)階段而言，由于該工程實(shí)際用鋼量巨大，施工標(biāo)準(zhǔn)和施工質(zhì)量要求較高，因此，為最大程度上避免工程項(xiàng)目實(shí)際施工過程中相關(guān)工作人員因交叉施工給工程項(xiàng)目順利建設(shè)帶來的不良影響，該項(xiàng)目相關(guān)設(shè)計(jì)人員充分利用了BIM平臺(tái)三維模型構(gòu)建的優(yōu)勢(shì)，將工程中鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實(shí)際尺寸、具體位置等有效信息完整地儲(chǔ)存在平臺(tái)上，相關(guān)專業(yè)工作人員在參考此類數(shù)據(jù)時(shí)僅需要針對(duì)性地調(diào)取相關(guān)數(shù)據(jù)庫。

與此同時(shí)，該三維模型能完整清晰地呈現(xiàn)土建、機(jī)電、暖通等專業(yè)的數(shù)據(jù)信息，使有關(guān)工作人員能快捷借助其模擬分析功能，合理規(guī)劃其施工場地，使該項(xiàng)目的堆料場、車行道和人行道等位置劃分合理，不僅滿足了施工現(xiàn)場工程項(xiàng)目順利建設(shè)要求，而且最大程度地減少二次搬運(yùn)量。圖2為該項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)的BIM三維結(jié)構(gòu)模型示意圖。

3.3 組織階段

在建筑工程施工管理組織階段，BIM技術(shù)應(yīng)用主要體現(xiàn)在總場平面的布置和工藝模擬與施工方案兩方面。

就建筑工程總場平面的布置而言，BIM技術(shù)管理平臺(tái)能為現(xiàn)場平面布置提供了良好的規(guī)劃理念和規(guī)劃方案，能夠在相關(guān)工作人員完成建筑工程結(jié)構(gòu)模型和場地模型的建設(shè)后，進(jìn)一步對(duì)施工現(xiàn)場的相關(guān)工作進(jìn)行模擬，為工程施工現(xiàn)場資源和設(shè)備布置等提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。同時(shí)，BIM技術(shù)平臺(tái)能在不同施工階段所構(gòu)造的各種結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上，借助顏色分類方式對(duì)各施工區(qū)域進(jìn)行一定的標(biāo)準(zhǔn)劃分，從根本上實(shí)現(xiàn)工程施工方案的現(xiàn)場組織和可視化管理布置等[2]。

就建筑工程工藝模擬和施工方案而言，BIM技術(shù)平臺(tái)能夠借助自身三維建模和動(dòng)態(tài)模擬的獨(dú)特性質(zhì)，對(duì)各種環(huán)境下各種不同的施工方案等進(jìn)行模擬優(yōu)化，為工程建設(shè)成本、進(jìn)度等的控制提供相應(yīng)的支撐。

此外，BIM技術(shù)平臺(tái)能在工程項(xiàng)目實(shí)際施工開展前，對(duì)所涉及到的各項(xiàng)施工工藝和施工流程等進(jìn)行逐一演示和展現(xiàn)，幫助施工現(xiàn)場相關(guān)工作人員最大程度地認(rèn)知施工工藝和施工技術(shù)，為降低項(xiàng)目所在地周圍環(huán)境對(duì)工程施工所造成的干擾奠定支撐；更好地開展技術(shù)交底、圖紙交底以及各施工部門之間的溝通等提供良好的平臺(tái)。

就該工程項(xiàng)目而言，現(xiàn)場施工人員有效利用了BIM平臺(tái)的三維結(jié)構(gòu)模型功能，模擬該項(xiàng)目4D施工的具體流程和工藝，并將項(xiàng)目施工實(shí)際進(jìn)度信息、物料使用信息及與預(yù)期目標(biāo)間的施工差異等進(jìn)行了對(duì)比，使工作人員能有效感知實(shí)際施工優(yōu)勢(shì)，盡可能地彌補(bǔ)傳統(tǒng)工程項(xiàng)目施工管理下橫道圖控制工程施工進(jìn)度的不足，促進(jìn)了現(xiàn)有工程項(xiàng)目施工工序和施工流程等邏輯清晰。同時(shí)，導(dǎo)入Naviswords的三維結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)一步模擬重要施工工序，并通過移動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件位置或調(diào)整現(xiàn)有工藝施工參數(shù)的方式，將實(shí)際施工效果借助三維動(dòng)畫的形式完整展現(xiàn)，幫助施工管理人員和技術(shù)人員就工程項(xiàng)目模擬施工效果不斷改良和優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)有的安裝細(xì)節(jié)，為工程的順利建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。

3.4 生產(chǎn)階段

BIM技術(shù)在建筑工程施工管理生產(chǎn)階段應(yīng)用，主要體現(xiàn)在進(jìn)度管理、資源管理和質(zhì)量管理等三大方面。

就進(jìn)度管理而言，在BIM技術(shù)平臺(tái)上，建筑工程結(jié)構(gòu)模型、造價(jià)信息以及工程設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃等三者間相互關(guān)聯(lián)，不僅在一定程度上為實(shí)現(xiàn)5DBIM模型的構(gòu)建做出了重要貢獻(xiàn)，更為虛擬施工對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度控制和管理優(yōu)化等提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。在施工工作人員長時(shí)間對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行完善的基礎(chǔ)上，工程施工建設(shè)的初級(jí)模型結(jié)構(gòu)基本成立，隨之而來的造價(jià)曲線和施工任務(wù)也就一并產(chǎn)生[3]。在此過程中，項(xiàng)目管理人員可根據(jù)工程項(xiàng)目實(shí)際施工情況，在考慮整體建筑工期的基礎(chǔ)上對(duì)重大工程建設(shè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行查看，從而提升管理人員對(duì)工程建設(shè)進(jìn)度的把控。此外，工程管理人員還可借助建筑結(jié)構(gòu)模型虛擬施工的實(shí)際情況，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度和項(xiàng)目資金趨勢(shì)等進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)，為工程的順利完工做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。

就該工程項(xiàng)目而言，現(xiàn)場施工人員根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際施工需求，將施工現(xiàn)場的材料、機(jī)械設(shè)備、人力資源配置等參數(shù)信息輸入相應(yīng)系統(tǒng)，借助BIM技術(shù)平臺(tái)中的建模功能，形成符合展示實(shí)際施工情況的施工動(dòng)畫，以直觀地展現(xiàn)該工程鋼結(jié)構(gòu)、板結(jié)構(gòu)和墻體結(jié)構(gòu)等重要工序施工的實(shí)際流程，從而強(qiáng)化、細(xì)化技術(shù)交底，為減少工程項(xiàng)目實(shí)際施工失誤和控制工程現(xiàn)有施工進(jìn)度奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，還能進(jìn)一步展現(xiàn)工程施工現(xiàn)有的鋼結(jié)構(gòu)焊接長度等信息，并通過相關(guān)方法優(yōu)化焊接長度，為現(xiàn)場施工人員有效區(qū)分鋼結(jié)構(gòu)中的薄板和厚板奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

綜之，BIM技術(shù)的全面應(yīng)用，將在極大程度上對(duì)建筑行業(yè)的進(jìn)步產(chǎn)生不容忽視的重大影響，能大幅度提升建筑工程的集成化程度和各工程參與方的實(shí)際工作效率，為建筑行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的保障等奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為提升我國建筑企業(yè)相應(yīng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工以及整個(gè)工程全生命周期管理水平等做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。