BIM技術(shù)在建筑工程施工組織與管理中的應(yīng)用研究

田志芳

（云南工商學(xué)院，云南 昆明 651701）

隨著建筑工程施工規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，施工項(xiàng)目?jī)?nèi)容越來(lái)越多，完全依靠傳統(tǒng)的人工管理模式不僅難以有效提升整體施工組織與管理效率，還極易因各種人為失誤，產(chǎn)生了相應(yīng)的管理漏洞或是施工組織不當(dāng)?shù)葐?wèn)題，直接影響著建筑工程的順利施工，也不利于工程整體施工成效的大幅提升。因此，有必要將BIM技術(shù)合理運(yùn)用其中。文章將為建筑工程施工組織與管理中科學(xué)運(yùn)用BIM技術(shù)并充分發(fā)揮其應(yīng)有效用，提供相應(yīng)理論參考與實(shí)踐指導(dǎo)幫助。

1 BIM技術(shù)概述

BIM英文全稱為Building Information Modeling，即建筑信息模型，BIM技術(shù)指在建筑工程項(xiàng)目各施工階段與施工環(huán)節(jié)中，靈活運(yùn)用各種先進(jìn)的信息技術(shù)手段對(duì)各項(xiàng)相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行集中整合，快速建立起準(zhǔn)確度高的信息化模型，在此基礎(chǔ)上完成建筑設(shè)計(jì)、施工組織以及施工管理等工作。在建筑設(shè)計(jì)、施工、管理等各環(huán)節(jié)中運(yùn)用BIM技術(shù)，可有效幫助工作人員全方位把握建筑工程項(xiàng)目各施工階段的實(shí)際情況，直觀、立體地完成建筑設(shè)計(jì)施工工作，同時(shí)有助于工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)施工以及建筑管理中存在的具體問(wèn)題，以便能夠有針對(duì)性地加以改善[1]?？蓱?yīng)用在BIM技術(shù)，能夠使建筑設(shè)計(jì)施工與管理效率有效提升，同時(shí)對(duì)于控制建筑工程成本、保障建筑工程具有較高質(zhì)量水平也具有一定積極作用。

2 工程概況

為有效說(shuō)明BIM技術(shù)在建筑工程施工組織管理中的應(yīng)用，文章以某建筑工程項(xiàng)目為例。該建筑總面積接近21000m2，其中主體建筑的高度超過(guò)35m，共有8層，其中地上7層、地下1層，屬于典型的高層民用建筑。地上1層的高度為4.5m，地上2～7層每層層高均為4.2m，頂層層高則為4.8m。該建筑結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑使用年限最少為50年，其類(lèi)別等級(jí)和耐火等級(jí)分別為三級(jí)與一級(jí)，抗震設(shè)防烈度為7度。按照合約規(guī)定，施工方需要在2018年9月至2019年5月完成全部工程施工。由于工程施工期跨一整個(gè)寒冷冬季，工程所在地在冬季實(shí)施集中供暖，不允許耗能較高的產(chǎn)業(yè)在該階段開(kāi)工作業(yè)，因此該工程實(shí)際施工期限相對(duì)較短。為了能夠有效保障在既定工期內(nèi)順利完工，且保證建筑工程具有較高的施工質(zhì)量水平，項(xiàng)目人員最終選擇將BIM技術(shù)引入其中，保障各參與部門(mén)之間實(shí)現(xiàn)與工程項(xiàng)目有關(guān)的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)的高效交互，最終在多部門(mén)的相互協(xié)調(diào)、默契配合下，高水準(zhǔn)地完成了該工程項(xiàng)目的施工建設(shè)任務(wù)。

3 BIM技術(shù)在建筑工程施工組織管理中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 建立建筑模型

（1）建立三維模型。在將BIM技術(shù)運(yùn)用在建筑工程施工組織與管理中時(shí)，首先需要根據(jù)工程項(xiàng)目實(shí)際，準(zhǔn)確建立與之相對(duì)應(yīng)的3D建筑信息模型。利用直觀、立體的建筑三維模型，對(duì)建筑內(nèi)的管線布置、施工組織設(shè)計(jì)等各方面進(jìn)行真實(shí)反映，以便工作人員可以及時(shí)、全面地把握建筑工程實(shí)際情況，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)其在管線設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑施工方案設(shè)計(jì)當(dāng)中存在的實(shí)際問(wèn)題，從而迅速對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理，從根本上消除建筑工程設(shè)計(jì)施工中的安全隱患，切實(shí)提升整體工程質(zhì)量水平。在該建筑工程項(xiàng)目中，工作人員通過(guò)積極運(yùn)用專(zhuān)業(yè)的BIM軟件，借助其中的參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件即Autodesk Revit，在將工作人員前期通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查、實(shí)地調(diào)研等各種方式收集整理的與建筑工程項(xiàng)目有關(guān)的各項(xiàng)信息，如建筑主體高度、建筑層高、層數(shù)等一一輸入其中，由此快速建立起三維、立體的建筑與結(jié)構(gòu)模型，可對(duì)建筑實(shí)際情況進(jìn)行全面、真實(shí)反映。

（2）構(gòu)件信息管理。在建筑工程的施工建設(shè)中，勢(shì)必會(huì)涉及大量的建筑構(gòu)件及其相關(guān)信息。通過(guò)對(duì)此類(lèi)信息進(jìn)行集中整合與充分利用，并運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)化、信息化管理，構(gòu)建相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)庫(kù)，有助于工作人員根據(jù)自身實(shí)際需要在建筑設(shè)計(jì)施工、組織管理等環(huán)節(jié)隨時(shí)對(duì)相關(guān)建筑構(gòu)件信息進(jìn)行調(diào)取使用，進(jìn)而高效完成建筑設(shè)計(jì)施工的優(yōu)化與建筑施工組織的嚴(yán)格管理。在該建筑工程項(xiàng)目中，工作人員主要運(yùn)用BIM軟件中的Revit軟件，配合使用工程現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)、信息化管理系統(tǒng)等各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)資源，將包括預(yù)制混凝土內(nèi)墻與外墻、預(yù)制樓梯與陽(yáng)臺(tái)板等在內(nèi)的各項(xiàng)建筑構(gòu)件的名稱、材質(zhì)、類(lèi)型等相關(guān)信息內(nèi)容準(zhǔn)確輸入其中，同時(shí)將與之相關(guān)的幾何參數(shù)如預(yù)制樓梯的長(zhǎng)度、寬度等，以及建筑構(gòu)件的成本、運(yùn)維管理信息等也一并輸入其中；而后借助專(zhuān)業(yè)的Navisworks軟件自動(dòng)對(duì)各項(xiàng)構(gòu)件模型信息進(jìn)行科學(xué)分類(lèi)，并及時(shí)存儲(chǔ)在相應(yīng)的信息庫(kù)中。

當(dāng)實(shí)際進(jìn)行建筑施工時(shí)，如果有部分建筑構(gòu)件信息出現(xiàn)變動(dòng)，相關(guān)工作人員只需進(jìn)入BIM構(gòu)件信息庫(kù)中，對(duì)前期構(gòu)件模型信息登記錄入中記錄在Navisworks中的相關(guān)信息進(jìn)行刪改、新增并重新設(shè)置相應(yīng)的編號(hào)。在點(diǎn)擊確認(rèn)保存鍵及時(shí)存儲(chǔ)變更后的構(gòu)件模型信息后，工作人員在根據(jù)自身實(shí)際需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)取使用時(shí)，只需在該軟件中的編號(hào)搜索欄中輸入變更編號(hào)，即可快速獲得其所需的變更建筑構(gòu)件及其相關(guān)模型信息[2]。與以往人工模式下的資料管理相比，使用BIM技術(shù)不僅可以令包括構(gòu)件信息在內(nèi)的各項(xiàng)建筑信息以直觀的形式呈現(xiàn)在工作人員面前，還可以為其隨時(shí)調(diào)取使用提供了便利。

（3）優(yōu)化綜合管線。為進(jìn)一步優(yōu)化建筑工程設(shè)計(jì)施工，同時(shí)方便后續(xù)施工組織管理，在該工程項(xiàng)目中，工作人員運(yùn)用集約化的理念，在使用BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上將與該建筑工程相關(guān)的各個(gè)專(zhuān)業(yè)模型進(jìn)行集中整合，使其能夠集中至同一模型內(nèi)。在該三維建筑模型中，建筑暖通管道、電氣設(shè)備管線分布等均可以得到直觀、立體、真實(shí)的展現(xiàn)，工作人員通過(guò)認(rèn)真觀察模型，并與相關(guān)設(shè)計(jì)施工要求進(jìn)行充分結(jié)合，即可對(duì)管線標(biāo)高、結(jié)構(gòu)位置、布設(shè)方式等進(jìn)行靈活調(diào)整，使建筑空間資源能夠得到進(jìn)一步充分利用。工作人員在運(yùn)用BIM軟件中的Navisworks全面、直觀化地檢查各專(zhuān)業(yè)管線碰撞情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)存在較多碰撞點(diǎn)。隨后工作人員將各碰撞點(diǎn)根據(jù)其具體類(lèi)型進(jìn)行匯總整理，而后集中在同一安裝模型中，依托BIM模型，按照管線先大后小、先有壓后無(wú)壓、先多根后單根的原則，重新優(yōu)化調(diào)整各類(lèi)管線布置方式。在管道上方合理設(shè)置電纜橋架，對(duì)并排設(shè)置的相對(duì)密集的管道則集中設(shè)計(jì)使用同一支架。

不同于以往的施工流程，將BIM技術(shù)運(yùn)用在建筑工程施工組織管理中，可運(yùn)用建設(shè)三維模型的方式對(duì)管線之間的關(guān)系、排布形式進(jìn)行綜合、直觀、立體的展示，進(jìn)而有效幫助工作人員對(duì)建筑各樓層凈空間情況進(jìn)行統(tǒng)一明確，采用模擬安裝的方式實(shí)現(xiàn)管線的綜合排布優(yōu)化，防止在后續(xù)實(shí)際施工中出現(xiàn)管線相互碰撞的情況。該工程在BIM技術(shù)下的部分碰撞結(jié)構(gòu)分析情況，如表1所示。

表1 基于BIM的建筑工程管道部分碰撞結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

3.2 BIM技術(shù)應(yīng)用

（1）應(yīng)用于施工進(jìn)度管理。在將BIM技術(shù)運(yùn)用于該建筑工程的施工進(jìn)度管理中時(shí)，工作人員主要使用BIM軟件中的Navisworks Management軟件，對(duì)各項(xiàng)有關(guān)建筑三維模型與施工進(jìn)度的信息進(jìn)行靈活管控。首先，在導(dǎo)入模型環(huán)節(jié)中，工作人員可直接使用Navisworks軟件并將其中自帶的Revit鍛件打開(kāi)后，新建RVT文件，并將基于BIM的該建筑工程三維模型導(dǎo)入其中。對(duì)于前期建設(shè)的各建筑構(gòu)件模型等其他專(zhuān)業(yè)模型，則可以直接使用該軟件中的選項(xiàng)卡合并功能，集中在同一建筑模型中，使得各專(zhuān)業(yè)間的信息數(shù)據(jù)可以進(jìn)行優(yōu)化整合與高效共享傳輸。其次在動(dòng)態(tài)模擬建筑工程施工中，工作人員可根據(jù)既定施工工序依次劃分各建筑模型構(gòu)件施工作業(yè)，確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件和已經(jīng)編制好的施工進(jìn)度計(jì)劃所劃分的施工活動(dòng)相互對(duì)應(yīng)，再將現(xiàn)有工程施工計(jì)劃任務(wù)導(dǎo)入其中，對(duì)施工開(kāi)始與結(jié)束時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)確輸入。由此使得進(jìn)度計(jì)劃能夠和建筑三維模型實(shí)現(xiàn)內(nèi)部信息與外部信息的動(dòng)態(tài)連接、實(shí)時(shí)同步更新[3]。一旦項(xiàng)目中某項(xiàng)施工進(jìn)度計(jì)劃出現(xiàn)調(diào)整變動(dòng)，工作人員只需刷新Navisworks中的相關(guān)信息數(shù)據(jù)，即可同步修改三維軟件以及施工計(jì)劃中的對(duì)應(yīng)信息，切實(shí)工程施工進(jìn)度管控成效。該工程項(xiàng)目使用BIM軟件對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行模擬的情況如圖1所示。

圖1 BIM技術(shù)模擬建筑施工過(guò)程

工作人員通過(guò)運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)建筑工程施工進(jìn)行全程模擬，并將施工進(jìn)度實(shí)際完成情況及時(shí)、準(zhǔn)確輸入至相應(yīng)的管理平臺(tái)中，此時(shí)BIM軟件中Navisworks軟件可對(duì)項(xiàng)目中存在的被延誤的工期進(jìn)行自動(dòng)、明確標(biāo)注。根據(jù)這一標(biāo)注信息，管理人員可根據(jù)實(shí)際情況直接在BIM模型中進(jìn)行糾偏操作，修改調(diào)整施工方法、施工流程等。并在對(duì)施工進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整后，再次運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行可視化模擬，確保各項(xiàng)建筑工程施工任務(wù)均可以在既定施工進(jìn)度內(nèi)高質(zhì)量地完成。

（2）應(yīng)用于施工質(zhì)量管理。在運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)建筑設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，工作人員可以在運(yùn)用CAD軟件根據(jù)工程實(shí)際與施工設(shè)計(jì)要求繪制出平面施工圖紙后，利用相關(guān)建筑設(shè)計(jì)信息建設(shè)BIM模型，使平面施工圖紙中所存在的各關(guān)鍵復(fù)雜節(jié)點(diǎn)均可以立體、直觀化地反映在三維模型中，以便相關(guān)工作人員能夠充分發(fā)揮自身專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)，對(duì)施工圖紙進(jìn)行深度優(yōu)化設(shè)計(jì)，也為后期各部門(mén)相互協(xié)同配合、合理設(shè)置施工組織機(jī)構(gòu)等奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。例如在該項(xiàng)目中，施工人員通過(guò)運(yùn)用BIM技術(shù)建立三維信息模型，將二維施工圖紙與三維圖紙有機(jī)整合，使其立體化地展現(xiàn)出圖紙中存在的包括尺寸標(biāo)注錯(cuò)誤、機(jī)電管線錯(cuò)位等問(wèn)題，對(duì)各項(xiàng)問(wèn)題及相關(guān)信息進(jìn)行匯總整理，而后組織施工人員、技術(shù)人員等進(jìn)行圖紙會(huì)審、技術(shù)交底，由此設(shè)計(jì)出更加優(yōu)化、完善的施工圖紙[4]。如三維模型中顯示出在建筑5層樓梯的5軸與7軸處遺漏了1m短墻，導(dǎo)致圖紙與工程施工詳圖存在出入。根據(jù)模型中反映出的問(wèn)題，工作人員進(jìn)行相互協(xié)商討論，在明確此處樓梯和周?chē)块g之間的柱寬為1.2m下，將1m短墻補(bǔ)畫(huà)在5層樓梯的5軸與7軸處，使得圖紙和詳圖可以保持一致。

在建筑工程的施工現(xiàn)場(chǎng)管理中，各項(xiàng)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)同樣可以在BIM技術(shù)的作用下實(shí)現(xiàn)可視化表達(dá)。進(jìn)而有效幫助工作人員更加清晰、直觀地了解施工現(xiàn)場(chǎng)中存在的各項(xiàng)施工問(wèn)題，并及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)處理。例如在該工程項(xiàng)目中，依照相關(guān)施工要求，需要將預(yù)留洞口安裝在混凝土結(jié)構(gòu)后方的管道位置處。施工人員運(yùn)用BIM軟件建立相應(yīng)三維信息模型，按照既定的施工順序模擬安裝預(yù)留洞口，并在此基礎(chǔ)上科學(xué)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工班組，有效提升整體施工效率，保障各項(xiàng)施工操作的規(guī)范、有序進(jìn)行。

（3）應(yīng)用于施工成本管理。在建筑工程施工成本組織管理中，運(yùn)用BIM技術(shù)同樣可以獲得良好的管理成效。以計(jì)算工程量為例，通過(guò)使用專(zhuān)門(mén)的工具軟件，工作人員首先根據(jù)建筑工程CAD圖紙中的各項(xiàng)信息內(nèi)容，繪制出相應(yīng)的二維平面圖，而后將建筑標(biāo)高、樓層等逐一添加其中，由此生成三維建筑信息模型。在依照建筑工程施工要求與圖紙規(guī)范，完成各項(xiàng)建筑構(gòu)件、組件的參數(shù)信息設(shè)置后，工作人員需要對(duì)比工程實(shí)際，對(duì)所建模型的合理合法性進(jìn)行嚴(yán)格審核，及時(shí)對(duì)存在問(wèn)題的構(gòu)件結(jié)構(gòu)與信息進(jìn)行相應(yīng)修改，再套清單定額并使用相關(guān)計(jì)算公式，自動(dòng)準(zhǔn)確計(jì)算出工程量。如現(xiàn)澆板工程量的計(jì)算公式為V=L×A×B，該公式中V代表現(xiàn)澆板工程量，L、A與B分別代表板長(zhǎng)、板寬與板厚。而計(jì)算現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)剪力墻時(shí)，其計(jì)算公式為V=l×h×b-S×b，在該公式中，l與h分別代表剪力墻的長(zhǎng)度與高度，b代表墻體厚度，S則為門(mén)窗洞口及0.3m2外的孔洞所占體積。在完成各項(xiàng)工程量計(jì)算后，工作人員可根據(jù)其具體樓層、工程所在區(qū)域等進(jìn)行科學(xué)分類(lèi)，而后將其逐一輸入至BIM系統(tǒng)中，使其他人員可根據(jù)自身實(shí)際需要，隨時(shí)對(duì)工程量信息進(jìn)行查詢使用。

在管理工程人工與材料成本時(shí)，根據(jù)BIM模型及計(jì)算得到的工程量，工作人員通過(guò)對(duì)比模型中的定額消耗量與實(shí)際消耗量，即可對(duì)該建筑工程中所需人工數(shù)量、材料數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)一明確。在此過(guò)程中，工作人員需要將人工與材料的定額消耗量和特定系數(shù)的乘積輸入BIM模型中，用以作為人工與材料成本的上限值。然后根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，工作人員需要及時(shí)修改調(diào)整BIM模型中的建筑工程人工與材料定額消耗量，由此獲得準(zhǔn)確的企業(yè)定額，在此基礎(chǔ)上明確具體人工與材料所需量。再與工程現(xiàn)有人工與材料資源進(jìn)行充分結(jié)合下，制訂出科學(xué)合理的采購(gòu)清單，在有效防止工程出現(xiàn)資源浪費(fèi)情況的同時(shí)，也有助于控制工程建設(shè)成本，提高整體工程施工建設(shè)成效。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在建筑工程中運(yùn)用BIM技術(shù)，對(duì)于提升整體建筑工程施工效率、優(yōu)化建筑工程設(shè)計(jì)施工與施工組織管理等均具有顯著作用，同時(shí)也有助于實(shí)現(xiàn)建筑工程成本的有效管控。在將BIM技術(shù)實(shí)際運(yùn)用在建筑工程施工組織與管理中時(shí)，相關(guān)工作人員需要充分結(jié)合工程實(shí)際，并認(rèn)真遵循國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，主動(dòng)收集整理與工程項(xiàng)目各施工階段與施工環(huán)節(jié)相關(guān)的所有信息數(shù)據(jù)，再借助專(zhuān)業(yè)的工具軟件對(duì)其進(jìn)行集中整合、深入分析，由此建立起相應(yīng)的三維模型。并在此基礎(chǔ)上對(duì)建筑工程設(shè)計(jì)施工方案、圖紙等進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，對(duì)各參與部門(mén)進(jìn)行科學(xué)協(xié)調(diào)安排，使得建筑工程項(xiàng)目能夠有序完成各項(xiàng)施工建設(shè)工作，由此獲得最優(yōu)的施工建設(shè)成效。