BIM云技術(shù)在大型公共建筑工程施工中的應(yīng)用研究

蘇清濡

（福州建工集團(tuán)有限公司，福建 福州 350004）

0 引言

隨著我國(guó)信息技術(shù)的高速發(fā)展，BIM 技術(shù)作為建筑行業(yè)信息化的管理方式，被大力推廣應(yīng)用在工程項(xiàng)目建設(shè)全生命周期內(nèi)。傳統(tǒng)的BIM 應(yīng)用模式單一、交互性差，設(shè)計(jì)、施工單位等項(xiàng)目參建方在應(yīng)用BIM 模型的過(guò)程中溝通和交流不便，造成資源浪費(fèi)和重復(fù)勞動(dòng)。

近年來(lái)，信息化浪潮促使建筑行業(yè)發(fā)生革命性的變化，集成了BIM 技術(shù)、云計(jì)算及互聯(lián)網(wǎng)的BIM云技術(shù)受到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，BIM 云技術(shù)是實(shí)現(xiàn)BIM 模型數(shù)據(jù)共享及信息化項(xiàng)目管理的最佳方式，有利于提高項(xiàng)目參建方管理人員的溝通效率，加強(qiáng)各項(xiàng)工作的協(xié)同性［1］。

1 BIM云技術(shù)概述

BIM 云技術(shù)是通過(guò)建筑信息模型與云計(jì)算技術(shù)相結(jié)合，以云計(jì)算技術(shù)為樞紐，將建筑信息模型中的數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一存儲(chǔ)在云端平臺(tái)，在項(xiàng)目整個(gè)生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，提供完整、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，從而達(dá)到跨應(yīng)用、跨地域、跨崗位的協(xié)同工作［2］（見(jiàn)圖1）。

圖1 BIM云技術(shù)概念

2 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

長(zhǎng)樂(lè)區(qū)人民醫(yī)院項(xiàng)目位于長(zhǎng)樂(lè)區(qū)吳航鎮(zhèn)龍津村，按三級(jí)甲等綜合性醫(yī)院標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)建造。總用地面積73 708.62 m2，總建筑面積122 154 m2，其中地上面積101 854 m2，地下面積20 300 m2。具體項(xiàng)目明細(xì)如表1所示。

表1 項(xiàng)目概況

3 BIM云技術(shù)應(yīng)用

本工程為EPC 總承包項(xiàng)目，參建單位多，協(xié)調(diào)難度大，且建設(shè)單位在招標(biāo)文件中要求在設(shè)計(jì)、施工階段全面應(yīng)用BIM 技術(shù)，并提供BIM 技術(shù)應(yīng)用成果。因此在項(xiàng)目中運(yùn)用BIM 云技術(shù)，利用信息共享和協(xié)同管理的新管理理念，加強(qiáng)各方溝通效率，提高協(xié)同工作能力，確保項(xiàng)目成本、進(jìn)度、質(zhì)量管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，項(xiàng)目基于BIM 云技術(shù)主要開(kāi)展了以下幾個(gè)方面的集成應(yīng)用，詳見(jiàn)表2。

表2 BIM云技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容

3.1 深化設(shè)計(jì)階段

3.1.1 云端設(shè)計(jì)協(xié)同。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)建模采用各專業(yè)獨(dú)立建模，以結(jié)構(gòu)模型為參照搭建建筑、機(jī)電模型，各專業(yè)人員無(wú)法同時(shí)建模，工作效率較低。本項(xiàng)目以BIM 云技術(shù)為樞紐，轉(zhuǎn)變BIM 協(xié)作方式，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)協(xié)同及項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)度管理，設(shè)計(jì)協(xié)同運(yùn)用“四步走”流程［3］，如圖2所示。

圖2 云端設(shè)計(jì)協(xié)同流程

①各專業(yè)同步建模，模型數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步到BIM云端，由專人負(fù)責(zé)模型審查。

②標(biāo)記建模過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)共享通知到相關(guān)人員，并運(yùn)用BIM 云技術(shù)對(duì)整體模型進(jìn)行碰撞檢測(cè)。

③生成碰撞檢測(cè)報(bào)告，通過(guò)BIM云技術(shù)集成交互。

④逐處校核碰撞點(diǎn)，提出優(yōu)化意見(jiàn)，經(jīng)確認(rèn)后調(diào)整模型。

3.1.2 “閉環(huán)式”深化設(shè)計(jì)技術(shù)。本工程作為醫(yī)療建筑，建筑結(jié)構(gòu)空間復(fù)雜，使用功能要求高。機(jī)電、精裝修、幕墻等需要進(jìn)行二次深化設(shè)計(jì)，以往的深化設(shè)計(jì)基于CAD 圖紙，實(shí)體結(jié)構(gòu)的施工誤差對(duì)機(jī)電、精裝修、幕墻等專業(yè)施工有重大影響，容易發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法安裝、造成返工現(xiàn)象。

本項(xiàng)目應(yīng)用“閉合式”深化設(shè)計(jì)技術(shù)，即設(shè)計(jì)→實(shí)體數(shù)據(jù)收集→設(shè)計(jì)與施工數(shù)據(jù)對(duì)比→深化設(shè)計(jì)。通過(guò)智能型全站儀采集現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際建造數(shù)據(jù)同步到BIM 云端，相關(guān)人員將設(shè)計(jì)與施工實(shí)體數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，校核模型偏差，更新模型數(shù)據(jù)。以準(zhǔn)確的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體模型作為二次深化設(shè)計(jì)的參照依據(jù)。“閉環(huán)式”深化設(shè)計(jì)流程如圖3所示。

圖3 “閉環(huán)式”深化設(shè)計(jì)流程

3.2 現(xiàn)場(chǎng)施工階段

3.2.1 BIM 放樣機(jī)器人。施工測(cè)量是工程建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，貫穿于整個(gè)施工階段，傳統(tǒng)的測(cè)量放線方式精度較低，偏差1~3 cm。本工程設(shè)計(jì)為裝配式建筑，施工測(cè)量放樣的精度對(duì)構(gòu)件的裝配施工有著重大影響，因此，為提高施工測(cè)量精度，本項(xiàng)目采用“BIM云技術(shù)+智能型全站儀”自動(dòng)化放樣定位技術(shù)，如圖4所示。

圖4 現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化放樣

自動(dòng)化放樣定位技術(shù)是結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工控制點(diǎn)，利用結(jié)構(gòu)模型創(chuàng)建放樣基準(zhǔn)點(diǎn)，通過(guò)BIM 云技術(shù)將BIM 模型的三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)同步到移動(dòng)端軟件中，使用智能型全站儀發(fā)射紅外激光自動(dòng)照準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)坐標(biāo)，將BIM 模型成果在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的施工定位，直觀地指導(dǎo)施工人員進(jìn)行施工，將放樣偏差有效控制在3 mm以內(nèi)（見(jiàn)圖5）。

圖5 生成放樣數(shù)據(jù)點(diǎn)位

3.2.2 基于云端的現(xiàn)場(chǎng)管控技術(shù)。結(jié)合本工程項(xiàng)目特點(diǎn)以及管理需求，基于BIM 云技術(shù)創(chuàng)建云端空間結(jié)構(gòu)，將現(xiàn)場(chǎng)資料數(shù)據(jù)、圖紙、模型、過(guò)程控制資料等信息存儲(chǔ)在云端上，根據(jù)管理人員職責(zé)的不同設(shè)置相應(yīng)的管理權(quán)限?，F(xiàn)場(chǎng)管理人員可以通過(guò)移動(dòng)端實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)管理，任務(wù)數(shù)據(jù)通過(guò)移動(dòng)端傳達(dá)給各相關(guān)人員?；贐IM 云端的現(xiàn)場(chǎng)管控技術(shù)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目信息化管理，主要應(yīng)用在以下3個(gè)方面。

①項(xiàng)目圖檔管理。本項(xiàng)目單體建筑多，涉及多個(gè)專業(yè)，應(yīng)用BIM 云端進(jìn)行圖紙、文件管理，將最新版圖紙、設(shè)計(jì)變更以及工作聯(lián)系單等實(shí)時(shí)同步到BIM 云端下發(fā)給施工人員，避免圖紙版本使用錯(cuò)誤造成現(xiàn)場(chǎng)返工的問(wèn)題。

②質(zhì)量安全問(wèn)題跟蹤。管理人員現(xiàn)場(chǎng)巡查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量、安全等問(wèn)題通過(guò)移動(dòng)端在BIM 模型和圖紙進(jìn)行位置標(biāo)記及問(wèn)題記錄，通過(guò)BIM 云端下發(fā)整改任務(wù)給責(zé)任班組并規(guī)定整改時(shí)限（見(jiàn)圖6）。

圖6 進(jìn)度分析

③工期模擬及進(jìn)度分析。利用BIM 云技術(shù)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行流水段的劃分及施工模擬，同時(shí)將進(jìn)度計(jì)劃與BIM 模型相關(guān)聯(lián)，分析統(tǒng)計(jì)各區(qū)域、各時(shí)間段內(nèi)所需的人、機(jī)、料的工程量，作為資源調(diào)配的依據(jù)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度的直觀對(duì)比，動(dòng)態(tài)跟蹤及時(shí)糾偏，確保項(xiàng)目進(jìn)度目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

3.3.3 可視化方案論證。施工人員利用移動(dòng)端實(shí)時(shí)查看BIM 云端中的BIM 模型，實(shí)地測(cè)量尺寸并校核，在現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)、重要方案正式施工前，組織施工班組利用BIM 云端中的模型進(jìn)行復(fù)雜節(jié)點(diǎn)及重要施工方案的可行性討論。針對(duì)發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)存在的質(zhì)量缺陷等問(wèn)題，逐處進(jìn)行記錄，施工人員提出優(yōu)化方案經(jīng)確認(rèn)后同步修改到BIM 云端的模型中，確保模型能夠有效指導(dǎo)施工［4］。

3.3.4 數(shù)字化預(yù)制裝配。本工程門(mén)診醫(yī)技綜合樓、住院樓設(shè)計(jì)為裝配式建筑，依托完善的BIM模型，實(shí)現(xiàn)BIM 云技術(shù)與數(shù)字化加工的集成應(yīng)用。將BIM 模型中的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成制造設(shè)備可接收的數(shù)字化信息，主要應(yīng)用在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工、PC 構(gòu)件生產(chǎn)以及管線預(yù)制加工等方面。

①構(gòu)件預(yù)制加工、裝配施工。生產(chǎn)車(chē)間加工設(shè)備基于BIM 模型中的構(gòu)件數(shù)據(jù)自動(dòng)完成預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等構(gòu)件的預(yù)制加工，降低構(gòu)件誤差，大幅提高生產(chǎn)效率。同時(shí)，將預(yù)制構(gòu)件與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的定位跟蹤、監(jiān)控，進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收時(shí)利用移動(dòng)端校核預(yù)制構(gòu)件尺寸。構(gòu)件數(shù)字化加工流程如圖7所示。

圖7 構(gòu)件數(shù)字化加工流程

②管道預(yù)制、組合安裝。本工程機(jī)電管線工程量大且復(fù)雜，依靠機(jī)電模型對(duì)管線進(jìn)行預(yù)制分段，將給排水管道、風(fēng)管、暖通管道的制作工序移至加工車(chē)間，由專門(mén)加工流水線高效完成管道預(yù)制、風(fēng)管加工，再運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)指定樓層完成組合安裝，提高施工效率（見(jiàn)圖8）。

圖8 可視化管綜排布方案

4 結(jié)語(yǔ)

近幾年來(lái)，BIM 云技術(shù)已經(jīng)逐漸成為建筑行業(yè)信息應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，越來(lái)越多的企業(yè)重視BIM云技術(shù)在項(xiàng)目整個(gè)生命周期內(nèi)的集成應(yīng)用。BIM云技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)BIM 模型及項(xiàng)目數(shù)據(jù)的信息共享和集中化管理，如圖紙、文件、模型等，提升多方協(xié)同工作效率，促進(jìn)項(xiàng)目參建方的交流，提高信息共享效率，進(jìn)一步拓展了BIM 技術(shù)在施工現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用能力，降低BIM 技術(shù)的應(yīng)用門(mén)檻。項(xiàng)目的BIM 應(yīng)用已經(jīng)逐漸由設(shè)計(jì)或施工階段的數(shù)字建模轉(zhuǎn)變成全生命周期的BIM 應(yīng)用，有利于項(xiàng)目的集成交付［5］。