BIM技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用

楊麗芳

【摘要】BIM技術(shù)是現(xiàn)階段社會發(fā)展的重要技術(shù)手段。BIM技術(shù)在施工管理中的應(yīng)用將給建筑業(yè)帶來巨大的行業(yè)動力，對促進施工管理的改進和計算機化具有重要意義。本文詳細論述了BIM技術(shù)在建筑施工管理中的應(yīng)用，內(nèi)容僅供參考。

【關(guān)鍵詞】BIM;工程模型;施工應(yīng)用? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.13.061

引言：

工程建設(shè)是一項非常復(fù)雜和全面的工作，需要設(shè)計、施工和其他學(xué)科的密切合作。傳統(tǒng)的合作模式主要通過提供二維圖紙、文字等信息來實現(xiàn)。然而，由于各專業(yè)的分工相對獨立，因此必須在施工過程中直接檢查其各自信息的準(zhǔn)確性。因此，在建筑施工過程中，我們經(jīng)常會遇到：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與機電結(jié)構(gòu)設(shè)計之間的矛盾;原設(shè)計與施工沖突的客觀現(xiàn)狀;由于施工過程中不斷發(fā)生設(shè)計變更，變更量差異較大，后續(xù)沉降工作量巨大。這些問題將在BIM廣泛使用后得到解決。BIM技術(shù)在建筑業(yè)的先進技術(shù)和廣泛應(yīng)用，只能滿足現(xiàn)階段建筑業(yè)的發(fā)展要求。

1、BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)是以計算機為基礎(chǔ)的。通過信息技術(shù)建立和創(chuàng)建建筑工程施工數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)建筑工程施工數(shù)據(jù)的同步管理，幫助施工管理人員做出正確決策，進而實現(xiàn)施工管理目標(biāo)，降低施工成本，實現(xiàn)建設(shè)工程施工全過程監(jiān)理，合理控制工程施工進度，避免資源浪費，提高工程施工效率。

BIM技術(shù)最早是在美國提出的。BIM技術(shù)的應(yīng)用范圍仍在擴大。西方國家應(yīng)用BIM技術(shù)較早，經(jīng)驗豐富。此外，西方國家還頒布了有關(guān)BIM技術(shù)應(yīng)用的法律法規(guī)，以確保BIM技術(shù)應(yīng)用的合理性。我國建筑業(yè)正處于BIM技術(shù)的推廣應(yīng)用階段。施工企業(yè)在這一領(lǐng)域的人才不夠突出，企業(yè)投資非常謹(jǐn)慎。因此，在實際施工中，建模的廣度和深度不夠深，BIM技術(shù)的應(yīng)用效率無法充分發(fā)揮。一些大型企業(yè)或一些大型項目的應(yīng)用范圍比較廣。通過數(shù)據(jù)建模，可以很方便地控制工程損失，合理調(diào)整施工工藝，解決基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工程問題。許多企業(yè)和項目僅處于BIM技術(shù)應(yīng)用的試驗階段，如一些鋼結(jié)構(gòu)工程的建?？刂剖┕つＰ?、節(jié)點施工模式、組裝順序等;一些安裝工程建模控制著管道的布置位置、布置順序和精度。要充分發(fā)揮BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域的效率，建筑業(yè)還有很長的路要走。

2、BIM的技術(shù)特點

通過對相關(guān)文獻的理解和總結(jié)，BIM技術(shù)是一種包含建筑信息的多維參數(shù)模型，BIM技術(shù)適用于項目的方方面面，建立各專業(yè)之間的協(xié)作關(guān)系，通過BIM在項目全生命周期的應(yīng)用，幫助施工方規(guī)劃項目目標(biāo)，實現(xiàn)項目價值。BIM有以下五個特點：

2.1可視化

可視化是指虛擬仿真，它允許我們在項目開始之前通過三維模型看到項目完成后的真實對象。與基于直線的二維CAD繪圖相比，BIM技術(shù)的設(shè)計結(jié)果更加直觀。與傳統(tǒng)渲染相比，BIM模型使用了參數(shù)化的智能對象。所有視圖都來自同一個模型。對任何視圖的更改都將實時反饋給其他視圖。此外，它還具有項目全過程可視化的特點?？梢暬Ч粌H可以代替渲染顯示，還可以用于項目溝通和決策。

2.2協(xié)調(diào)性

工程項目通常涉及許多參與者和廣泛的學(xué)科。因此，協(xié)調(diào)是該項目的一個主要問題。通過使用BIM技術(shù)，在統(tǒng)一的平臺上進行設(shè)計，在設(shè)計過程中實現(xiàn)多學(xué)科的協(xié)調(diào)。這樣可以在施工前解決專業(yè)之間的設(shè)計沖突，通過可視化的三維模型和統(tǒng)一的信息數(shù)據(jù)庫，提高多方溝通和數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率，減少工程返工和資源浪費。

2.3模擬性

隨著大數(shù)據(jù)的發(fā)展，BIM模型及其帶來的信息可以直接用于必要的分析和仿真，使分析工作更加方便，項目的分析和仿真工作更加全面。

2.4優(yōu)化性

與傳統(tǒng)的二維圖形表達相比，三維模型更符合實體結(jié)構(gòu)的性能要求。只有通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，才能實現(xiàn)更精細的設(shè)計和施工。三維BIM模型可以減少設(shè)計過程中因圖紙變更、設(shè)計遺漏、施工軟碰撞等引起的錯誤、遺漏和碰撞等問題，從而有利于深化設(shè)計，優(yōu)化設(shè)計方案。借助三維BIM模型，可以方便地模擬復(fù)雜節(jié)點的施工，提高施工方案的可行性，并用于施工交底，提高施工質(zhì)量。

2.5可出圖性

在這個階段，工程表現(xiàn)形式仍然基于二維CAD圖紙。由于BIM模型能夠真實反映設(shè)計結(jié)果，與二維圖紙的獨立繪制方法相比，通過BIM模型得到的二維圖紙具有一定的相關(guān)性。設(shè)計方案一旦改變，所有視圖都會統(tǒng)一改變，減少了改變的工作量。同時，由三維模型得到的二維圖紙將更接近實際工程，減少人為因素造成的圖紙誤差。

3、BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

BIM技術(shù)具有可視性、模擬性、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性和繪圖性等應(yīng)用特點。建筑施工中的實際應(yīng)用范圍應(yīng)根據(jù)信息數(shù)據(jù)庫和信息模型的廣度和深度來確定。我們可以用它來深化設(shè)計，也可以用它來進行多學(xué)科的協(xié)調(diào)，優(yōu)化現(xiàn)場布局，圖形數(shù)據(jù)管理，進度安全和質(zhì)量管理等?？梢哉f，信息數(shù)據(jù)庫和信息模型的廣度和深度越深，在建設(shè)中的應(yīng)用范圍就越廣。

3.1深化設(shè)計優(yōu)勢

3.1.1機電深化設(shè)計

一些大型建設(shè)項目中，由于空間布局復(fù)雜、系統(tǒng)多樣，對設(shè)備和管道的布置要求較高。設(shè)備管道或管線與結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間容易發(fā)生碰撞，施工難度大，無法滿足建筑物內(nèi)部的凈高，導(dǎo)致二次施工，增加工程造價?；贐IM技術(shù)，可以集成建筑、結(jié)構(gòu)、機電等領(lǐng)域的專業(yè)模型，然后根據(jù)不同領(lǐng)域的要求和凈高要求，將綜合模型引入相關(guān)碰撞檢測軟件。根據(jù)碰撞調(diào)查的結(jié)果，可以調(diào)整和避免管道，在實際項目開始之前，可以綜合安排設(shè)備和管道，以識別問題。9B94D02A-4BEC-4FAF-AF22-6440103A86F3

3.1.2鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計

在鋼結(jié)構(gòu)深化中，利用BIM技術(shù)的三維建模，直觀模擬鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的空間三維布置。通過早期碰撞檢查，可以優(yōu)化方案，有效解決設(shè)計圖紙中的設(shè)計錯誤，提高施工質(zhì)量，減少后期變更和變更，避免人力物力的浪費，達到降低成本、提高效率的效果。特別是利用鋼結(jié)構(gòu)BIM模型，在鋼結(jié)構(gòu)加工前對某些鋼構(gòu)件和節(jié)點的結(jié)構(gòu)模式、工藝方法和工藝安排進行優(yōu)化調(diào)整，有效地指導(dǎo)制造廠的工人，采用合理有效的工藝流程，提高施工質(zhì)量和效率，降低設(shè)計難度和風(fēng)險。此外，在施工現(xiàn)場安裝鋼構(gòu)件時，通過鋼結(jié)構(gòu)的BIM模型數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確檢查和定位每個鋼構(gòu)件的承載能力和安裝操作空間，為復(fù)雜和特殊環(huán)境下的吊裝結(jié)構(gòu)創(chuàng)造實用價值。

3.2多專業(yè)協(xié)調(diào)優(yōu)勢

專業(yè)分包之間的組織協(xié)調(diào)是結(jié)構(gòu)施工順利實施的關(guān)鍵，是提高施工進度的保證。它們的重要性是毋庸置疑的。目前由于受施工現(xiàn)場、專業(yè)協(xié)調(diào)和技術(shù)差異、暖通空調(diào)、給排水、消防、強弱電等專業(yè)的影響，缺乏協(xié)調(diào)配合，不可避免地存在許多地方性問題，隱藏和不可預(yù)測的問題。在建筑物的某些標(biāo)高和立面位置，很容易造成不同專業(yè)的重疊和重疊，因此不可能按照施工圖紙施工。通過BIM技術(shù)的可視化、參數(shù)化和智能化特點，多學(xué)科碰撞檢測、清晰的高度控制檢測、精確的預(yù)留和嵌入，或基于BIM技術(shù)的4D設(shè)計管理，對施工過程進行預(yù)模擬，并根據(jù)問題協(xié)調(diào)不同專業(yè)，減少因技術(shù)錯誤和溝通錯誤引起的協(xié)調(diào)問題，顯著減少返工，節(jié)約建設(shè)成本。

3.3現(xiàn)場布置優(yōu)化

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，對項目組織協(xié)調(diào)的要求越來越高。很多工程環(huán)境復(fù)雜，經(jīng)常存在施工場地狹窄、基坑深度大、與周圍建筑物距離遠、綠色施工要求高、安全文明施工等問題。此外，有時施工現(xiàn)場工作面積大，各分區(qū)高差大，施工現(xiàn)場復(fù)雜多變，容易不斷改變現(xiàn)場布局，變化頻率越來越高，這給項目現(xiàn)場的合理布局帶來了困難。BIM技術(shù)的出現(xiàn)為防水布的布局提供了一種很好的方法。利用項目現(xiàn)場的設(shè)備和設(shè)備資源，在創(chuàng)建項目現(xiàn)場模型和建筑模型后，以數(shù)據(jù)信息的形式將項目和現(xiàn)場周圍的實際環(huán)境與模型連接起來，并參考項目進度建立三維現(xiàn)場布局，能夠生動直觀地模擬各階段的選址情況，靈活進行選址布局，實現(xiàn)合理高效的選址布局。

3.4進度優(yōu)勢

施工項目計劃管理在項目管理中占有重要地位，進度優(yōu)化是進度控制的關(guān)鍵?；贐IM技術(shù)，可以實現(xiàn)進度計劃與工程構(gòu)件之間的動態(tài)連接，以甘特圖、網(wǎng)絡(luò)圖、三維動畫等多種形式直觀地表達進度計劃和施工過程，為施工方等不同參與者提供方便的工具，讓監(jiān)理和業(yè)主直觀地了解項目情況?？梢暬瘎討B(tài)模擬施工階段流程和關(guān)鍵連接技術(shù)，比較不同施工方案和工藝方案的可執(zhí)行性，支持方案優(yōu)化的最終決策。基于BIM技術(shù)，可以準(zhǔn)確規(guī)劃、跟蹤和控制施工進度，動態(tài)分配不同的施工資源和地點，實時跟蹤項目的實際進度。通過計劃進度與實際進度的對比，及時分析偏離工期的效率和原因，采取有效措施控制工程進度，確保工程按期完工。

3.5 現(xiàn)場質(zhì)量管理優(yōu)勢

在施工過程中，現(xiàn)場誤差是不可避免的。如果能夠盡快發(fā)現(xiàn)并修復(fù)錯誤，那么減少返工和成本是非常重要和有價值的。通過將BIM模型與現(xiàn)場設(shè)計結(jié)果進行比較，可以有效且迅速地避免錯誤。在傳統(tǒng)的現(xiàn)場質(zhì)量檢查中，質(zhì)量人員一般采用目測、實測等方法。對于需要與設(shè)計數(shù)據(jù)核對的內(nèi)容，他們通常需要找到相關(guān)圖紙或文件，這使得現(xiàn)場工作非常繁瑣。同時，質(zhì)量控制協(xié)議通常以表格或文本的形式存在，這也給后續(xù)的管理過程（如審計、歸檔和檢索）帶來了極大的不便。BIM技術(shù)的出現(xiàn)豐富了工程質(zhì)量控制和管理的方式，將質(zhì)量信息與BIM模型聯(lián)系起來，通過模型瀏覽實現(xiàn)了各級質(zhì)量問題的高效流動。與傳統(tǒng)的文檔捕獲方法相比，該方法可以擺脫文本的抽象，促進質(zhì)量問題的協(xié)調(diào)。同時，BIM技術(shù)與現(xiàn)代新技術(shù)的結(jié)合可以進一步優(yōu)化質(zhì)量識別和控制手段。

3.6資源計劃及成本管理

資源和成本計劃控制是項目管理的重要組成部分?；贐IM技術(shù)的成本控制的基礎(chǔ)是建立一個5D建筑信息模型，將進度信息和成本信息與一個三維模型聯(lián)系和集成。該模型計算、模擬和優(yōu)化工作、材料和設(shè)備需求，制定工作計劃、材料需求計劃和機器計劃，并在此基礎(chǔ)上形成項目成本計劃。物料需求計劃的準(zhǔn)確性和準(zhǔn)時性對于實現(xiàn)精細化的成本管理和控制非常重要。通過5D模型自動提取需求計劃，作為采購管理的依據(jù)，避免物資資源的積累和超支。

4、工程案例

4.1工程概況

某建筑工程三期二標(biāo)段工程，包括35#36#42#43#樓，及商業(yè)S1～S3、S9～S11，總建筑面積約95萬平米，施工單位公司成立BIM中心，統(tǒng)一BIM實施標(biāo)準(zhǔn)，建立各專業(yè)項目樣板及族庫，本項目建立BIM應(yīng)用小組，分工協(xié)作，根據(jù)施工設(shè)計圖紙，構(gòu)建出各專業(yè)BIM模型并附加相應(yīng)設(shè)計信息，通過三維模型真實反映各專業(yè)的空間分布和交叉關(guān)系，發(fā)現(xiàn)圖紙中存在的設(shè)計問題并及時解決，為后續(xù)BIM應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

4.1.1施工策劃及總平面布置

工程場地緊湊，合理布局動態(tài)的施工現(xiàn)場是一大難點，施工前通過BIM技術(shù)進行虛擬建造，優(yōu)化布置辦公區(qū)域和施工場區(qū)，模擬布置加工場地和材料堆放場地、主要施工機械定位等，也有進行動態(tài)分析充分合理地利用場地空間，減少場地狹小等原因而產(chǎn)生的二次搬運費用。

4.1.2全專業(yè)碰撞檢查

通過收集和校核，各專業(yè)BIM模型完成匯總整合，利用突出檢測工具進行突出檢查，找出這碰撞點的位置和信息。同時為滿足工程的竣工要求，利用BIM技術(shù)對各個專業(yè)管線的凈高進行分析，為現(xiàn)場安裝提供數(shù)據(jù)支持，提高施工效率。

4.1.3管線綜合優(yōu)化

本項目綜合管線較多且交錯復(fù)雜，我們基于檢測分析報告，對管線間存在的沖突部位提前進行BIM模型的優(yōu)化調(diào)整，對管線在穿過墻、梁、板等構(gòu)件位置處預(yù)先做出了相應(yīng)孔洞預(yù)留及封堵，并形成三維交底施工圖，指導(dǎo)現(xiàn)場安裝施工。9B94D02A-4BEC-4FAF-AF22-6440103A86F3

4.1.4設(shè)計施工動畫模擬

通過將BIM模型與時間維度結(jié)合，進行4D施工模擬直觀的顯示施工進度，以便檢查施工計劃制定中的矛盾和不合理之處。及時糾正提高施工計劃的精準(zhǔn)性。

4.1.5現(xiàn)場二維碼應(yīng)用

在砼構(gòu)件上標(biāo)示二維碼，通過手機掃碼顯示該部位砼構(gòu)件尺寸、垂直度、平整度及責(zé)任人等25項信息，應(yīng)用二維碼技術(shù)方式新穎、制作快捷，可替代傳統(tǒng)的標(biāo)識、標(biāo)牌及紙質(zhì)資料。

4.1.6砌體智能排布

項目采用BIM5D軟件進行三維可視化砌體排布，通過設(shè)置砌塊規(guī)格、尺寸、灰縫厚度等信息，軟件自動將所有砌體的排布情況呈現(xiàn)出來，對非整塊的砌體，按圖示尺寸切割，快速對二次結(jié)構(gòu)進行智能排布，輸出排磚圖，優(yōu)化現(xiàn)場施工，節(jié)約成本提高功效。

4.1.7可視化交底

通過建立工藝BIM模型，對關(guān)鍵施工節(jié)點進行三維展示及動態(tài)分析，針對外墻裝飾通過BIM軟件可對真實情況進行三維效果，對機電設(shè)備安裝、砌體施工等進行可視化的工序演示，方便技術(shù)交底、確保施工質(zhì)量。

4.2工地建設(shè)

本項目采用廣聯(lián)達智慧工地平臺，該平臺由多個應(yīng)用子系統(tǒng)和一個集成平臺組成，匯集了地各應(yīng)用系統(tǒng)和智能設(shè)備的海量數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)的整理、匯總，分析，結(jié)合BIM模型為項目管理者提供了直觀、實時、真實的管理依據(jù)。勞動管理人員進場報到時勞務(wù)管理人員通過手持設(shè)備自動讀取人員身份信息，相關(guān)信息自動同步至系統(tǒng)，勞務(wù)人員全部實名制管理，管理更加規(guī)范，人員通過施工現(xiàn)場閘機時，可通過人臉識別方式進出廠，系統(tǒng)自動統(tǒng)計考勒，避免無關(guān)人進入施工現(xiàn)場，使出勤管理更規(guī)范。

4.2.1質(zhì)量安全

現(xiàn)場安全巡檢采用云+手機移動端的模式，及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場隱患，手機上直接拍照并選擇系統(tǒng)內(nèi)置的管理庫，指定整改人，發(fā)送給勞務(wù)班組整改，做到信息及時傳遞，數(shù)據(jù)及時積累，對未整改情況實時發(fā)現(xiàn)并采取措施，提升現(xiàn)場管理人員的工作效率。

4.2.2視頻監(jiān)控

現(xiàn)場共設(shè)置六組高清攝像機，并關(guān)聯(lián)到智慧工地平臺，可對施工現(xiàn)場全線監(jiān)控，可隨時調(diào)取施工區(qū)、辦公區(qū)、加工棚、項目大門等相關(guān)部位的實時監(jiān)控畫面，實現(xiàn)建設(shè)工程監(jiān)管模式的創(chuàng)新，加強了建設(shè)工地的治安安全。

4.2.3塔機監(jiān)測

它能夠在塔機接近危險位置時自動發(fā)出提示或控制信號，輔助操作人員合理操作，避免安全事故，吊鉤可視化能實時以高清晰圖像向塔吊司機展示吊鉤周圍的實時視頻、圖像，使司機能夠快速準(zhǔn)確地做出正確的操作和判斷，能夠有效避免事故的發(fā)生。

4.2.4環(huán)境監(jiān)測

利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可將現(xiàn)場的各類硬件設(shè)備接入智慧工地平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集、硬件遠程控制、智能化應(yīng)用等，當(dāng)現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)超標(biāo)時，可自動關(guān)聯(lián)啟動噴淋設(shè)備自動降塵。

4.2.5塔機監(jiān)測

它能夠在塔機接近危險位置時自動發(fā)出提示或控制信號，輔助操作人員合理操作，避免安全事故，吊鉤可視化能實時以高清晰圖像向塔吊司機展示吊鉤周圍的實時視頻、圖像，使司機能夠快速準(zhǔn)確地做出正確的操作和判斷，能夠有效避免事故的發(fā)生。

4.2.6環(huán)境監(jiān)測

利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可將現(xiàn)場的各類硬件設(shè)備接入智慧工地平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集、硬件遠程控制、智能化應(yīng)用等，當(dāng)現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)超標(biāo)時，可自動關(guān)聯(lián)啟動噴淋設(shè)備自動降塵。

4.2.7智能用電

能夠?qū)崿F(xiàn)施工現(xiàn)場斷電漏電、電氣火災(zāi)，過載及線纜斷開等用電故障及時預(yù)報警，還可實現(xiàn)電量統(tǒng)計等功能，大大提高施工現(xiàn)場臨時用電安全管理的效率。

結(jié)語：

通過對工程案例及BIM技術(shù)的五個特點進行結(jié)合分析，得出結(jié)論：在施工管理過程中，使用BIM技術(shù)有利于項目溝通和決策，從而有效減少工程返工和資源浪費，提高施工質(zhì)量，從而減少人為因素造成的繪圖誤差。隨著BIM的逐步推廣和BIM系統(tǒng)發(fā)展的逐步完善，建筑工程的信息化管理、過程管理和精細化管理將在工程實踐中逐步實現(xiàn)和完善，這是綠色工程發(fā)展的必然趨勢。

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