BIM技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用

曹學(xué)志 濰坊昌大建設(shè)集團(tuán)有限公司項(xiàng)目經(jīng)理，工程師

BIM是一種新型三維虛擬化數(shù)字技術(shù)，涉及工程設(shè)計(jì)、施工、管理以及運(yùn)維等多個(gè)方面，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于建筑工程領(lǐng)域。近年來(lái)，BIM 技術(shù)已成為建筑工程施工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，能夠有效消除傳統(tǒng)工程存在的不可控和不確定等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了在虛擬空間中的“先試后建”，有助于更好地推進(jìn)建筑工程施工快速完成，切實(shí)保障施工質(zhì)量，同時(shí)對(duì)保障建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益也具有積極作用。

1 建筑工程概況

某建筑工程項(xiàng)目包括1#、2#、3#、4#樓，主體為三層框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)。建筑面積為66 850 m2，地上建筑面積為65 017 m2，地下建筑面積為1 833 m2。設(shè)抗震防裂度為6 度，框架抗震等級(jí)為四級(jí)，建筑耐火等級(jí)為二級(jí)，結(jié)構(gòu)使用年限為50 年?？偣て跒?50 天，工程質(zhì)量要求高，涉及專業(yè)工種較多。參與BIM 技術(shù)應(yīng)用總?cè)藬?shù)為40 人，預(yù)計(jì)工期內(nèi)準(zhǔn)時(shí)竣工驗(yàn)收，同時(shí)確保實(shí)現(xiàn)相關(guān)目標(biāo)。

2 建筑工程施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用分析

在該建筑工程施工中，由于整體工程量較大且質(zhì)量要求高，應(yīng)用BIM 技術(shù)尤為關(guān)鍵，有助于節(jié)約時(shí)間、降低風(fēng)險(xiǎn)、提高質(zhì)量[1]。結(jié)合工程實(shí)際情況，BIM 技術(shù)的具體應(yīng)用可從如下幾個(gè)方面進(jìn)行分析。

2.1 BIM組織架構(gòu)

面向錯(cuò)綜復(fù)雜的工程組織架構(gòu)，借助BIM 技術(shù)的可視化功能，找出組織架構(gòu)中的薄弱點(diǎn)并進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，便于顯著提升施工效率。通過(guò)運(yùn)用BIM 技術(shù)，調(diào)整既有的組織架構(gòu)，簡(jiǎn)化傳統(tǒng)的工作流程，實(shí)施全過(guò)程施工管理，減少不規(guī)范施工行為及設(shè)備材料耗損現(xiàn)象，便于為項(xiàng)目決策提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)提升項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益也具有積極作用[2]。該項(xiàng)目具有工期緊張、工藝復(fù)雜、品質(zhì)要求高以及交叉作業(yè)多等難點(diǎn)，在施工階段項(xiàng)目部專門設(shè)置BIM 工作站（組織架構(gòu)如圖1 所示），設(shè)立BIM 技術(shù)創(chuàng)優(yōu)辦公室，牽頭引領(lǐng)綜合辦公室、安裝部門、技術(shù)部門、商務(wù)部門、安全部門、工程部以及物資設(shè)備部等部門，以便更好地組織BIM 工作協(xié)調(diào)管理，統(tǒng)一BIM 實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，分工落實(shí)相關(guān)任務(wù)，為后續(xù)BIM 應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)。

圖1 項(xiàng)目BIM 工作站組織架構(gòu)圖

2.2 施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)

結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，應(yīng)用BIM 技術(shù)來(lái)完善施工圖紙，使其設(shè)計(jì)更加符合實(shí)際要求，便于更好地預(yù)防施工時(shí)可能出現(xiàn)的問(wèn)題。在施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中，建立融合空調(diào)、水電、土建以及裝修等多個(gè)專業(yè)的信息化模型，直觀呈現(xiàn)設(shè)備管線的連接點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)二維平面圖紙與三維管線設(shè)計(jì)的緊密結(jié)合，便于相關(guān)人員制定更加合理的設(shè)計(jì)方案[3]。在本工程BIM 應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)全項(xiàng)目的BIM 建模，找出前期圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中的不足，經(jīng)圖紙審核后總共發(fā)現(xiàn)37 項(xiàng)設(shè)計(jì)問(wèn)題，其中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、節(jié)能設(shè)計(jì)以及電氣設(shè)計(jì)等問(wèn)題最為常見。與甲方進(jìn)行溝通后減少14處圖紙變更，相較傳統(tǒng)的圖紙會(huì)審時(shí)間縮短4 天，避免了因圖紙問(wèn)題造成的返工和窩工等非必要損失。

2.3 全專業(yè)碰撞檢查

匯總整合工程各專業(yè)BIM 模型，在電腦軟件中進(jìn)行碰撞檢查，找出不同碰撞點(diǎn)的對(duì)應(yīng)位置與相關(guān)信息，從而形成碰撞報(bào)告。借助BIM 技術(shù)分析各個(gè)專業(yè)管線的凈高，確定真實(shí)可靠的現(xiàn)場(chǎng)安裝數(shù)據(jù)，便于有效提高施工效率。此外，結(jié)合項(xiàng)目管線、設(shè)備以及墻體材料等具體情況，明確專業(yè)多和碰撞交叉嚴(yán)重的部分區(qū)域，實(shí)施碰撞檢查，可避免因圖紙?jiān)O(shè)計(jì)失誤造成的風(fēng)險(xiǎn)，消除碰撞對(duì)節(jié)約成本、縮短工期以及避免返工等也具有積極影響，便于確保施工方案的可行性與安全性。

2.4 施工模擬

在建筑工程施工階段，施工模擬是對(duì)施工方案進(jìn)行細(xì)節(jié)優(yōu)化及再驗(yàn)證的重要流程。通過(guò)模擬施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地布置，真實(shí)反映工程實(shí)體的建造過(guò)程，以三維預(yù)演的形式找出施工方案中的不合理之處，深入挖掘并解決綜合環(huán)境下潛在的矛盾問(wèn)題[4]。通過(guò)模擬施工，綜合考慮時(shí)間、空間以及工藝方法等要素，預(yù)測(cè)工程施工難點(diǎn)及潛在的問(wèn)題，進(jìn)而優(yōu)化施工方案與組織設(shè)計(jì)等多個(gè)方面，可降低施工過(guò)程中多專業(yè)相互干擾情況的發(fā)生概率，進(jìn)一步提高施工效率。在本工程施工中，借助BIM 中的4D 模擬技術(shù)，實(shí)現(xiàn)施工場(chǎng)地、施工人員以及施工設(shè)備等的可視化模擬，直觀顯示整個(gè)工程的施工環(huán)節(jié)，糾正施工計(jì)劃制定中的矛盾，使得最終的施工計(jì)劃更加精準(zhǔn)、高效。工程施工模擬局部構(gòu)造如圖2 所示。

圖2 工程施工模擬局部示意圖

2.5 場(chǎng)地資源優(yōu)化

場(chǎng)地資源優(yōu)化是建筑工程施工的重難點(diǎn)。由于本工程工作量相對(duì)較大，僅依靠人力進(jìn)行場(chǎng)地布置所耗費(fèi)的時(shí)間更多，施工周期可能會(huì)有所延長(zhǎng)。在施工中應(yīng)用BIM技術(shù)，查詢相關(guān)施工方案與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)此完成數(shù)據(jù)采集和信息錄入等任務(wù)，便于為解決施工現(xiàn)場(chǎng)的布置問(wèn)題提供可靠依據(jù)。具體而言，借助BIM 三維場(chǎng)布模型，以三維形式呈現(xiàn)傳統(tǒng)平面場(chǎng)布圖，直觀地表達(dá)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地布置情況；通過(guò)優(yōu)化場(chǎng)地資源配置，結(jié)合工程實(shí)際來(lái)合理安排施工場(chǎng)地，能夠減少二次搬運(yùn)現(xiàn)象；充分發(fā)揮BIM 系列軟件的優(yōu)勢(shì)，借助其場(chǎng)景漫游渲染功能，以圖片與視頻的形式輸出并保存三維場(chǎng)地布置成果，標(biāo)出易被遮擋的細(xì)節(jié)，直觀展示場(chǎng)地總體的布置情況，以最快速度糾正檢測(cè)出的問(wèn)題，有助于提高施工整體質(zhì)量，保障項(xiàng)目順利開展。

3 BIM技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用建議

在本工程施工中，項(xiàng)目各參與方高度重視BIM 技術(shù)的應(yīng)用，為項(xiàng)目全過(guò)程應(yīng)用BIM 技術(shù)提供了有力支持，切實(shí)保障在250天順利完成竣工驗(yàn)收。通過(guò)發(fā)揮利用BIM技術(shù)在可視、協(xié)調(diào)以及模擬等各方面的優(yōu)勢(shì)，整體應(yīng)用效果較為顯著，在提高功效、減少材料與勞動(dòng)力浪費(fèi)、提升項(xiàng)目管理水平等諸多方面均產(chǎn)生了積極影響。

結(jié)合工程實(shí)際情況，對(duì)BIM 技術(shù)的應(yīng)用提出以下幾點(diǎn)建議。

一是明確應(yīng)用要點(diǎn)。在施工準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，借助BIM 技術(shù)廣泛搜集匯總信息資料，如各項(xiàng)材料及構(gòu)配件的數(shù)量和規(guī)格等，幫助管理人員掌握施工場(chǎng)地的具體情況，有助于減少材料與設(shè)備的耗損。此外，在BIM信息模型中錄入所搜集到的信息資料，方便查找施工方案的不足，做好優(yōu)化改進(jìn)與技術(shù)交底，可避免施工質(zhì)量問(wèn)題。在實(shí)際施工作業(yè)環(huán)節(jié)，充分運(yùn)用3D 信息模型，加強(qiáng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)，提醒作業(yè)人員關(guān)注重點(diǎn)施工部位，全方位監(jiān)控施工過(guò)程，便于及時(shí)預(yù)防安全隱患。

二是優(yōu)化基于BIM 技術(shù)的過(guò)程管理維度。借助BIM 技術(shù)，以3D 施工進(jìn)度管理、施工協(xié)調(diào)管理、3D 質(zhì)量管理以及成本管理等應(yīng)用維度為顯著代表，實(shí)現(xiàn)建筑工程施工過(guò)程管理的可視化模擬，進(jìn)一步提高了施工信息化程度。

三是提高工作人員的專業(yè)素養(yǎng)。為了保證BIM 技術(shù)在建筑工程施工過(guò)程中的運(yùn)用效果，提升技術(shù)作業(yè)人員和系統(tǒng)管理人員的綜合素養(yǎng)顯得至關(guān)重要。通過(guò)加強(qiáng)專業(yè)系統(tǒng)的培訓(xùn)，落實(shí)理論知識(shí)與技術(shù)應(yīng)用等培訓(xùn)活動(dòng)，幫助技術(shù)人員、數(shù)據(jù)人員以及工程人員等熟練掌握BIM 軟件。借助線上數(shù)據(jù)模型，讓工作人員直觀了解建筑工程施工狀況，以線上學(xué)習(xí)的形式指導(dǎo)其規(guī)范操作機(jī)器設(shè)備，不斷提高業(yè)務(wù)能力。

4 結(jié)語(yǔ)

在建筑工程施工中應(yīng)用BIM 技術(shù)，有助于更好地提高建筑工程施工質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)工程社會(huì)效益與建筑企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。