B IM技術(shù)在公共建筑工程施工全周期控制中的應(yīng)用

吳小勇

（中鐵十一局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，武漢 430064）

1 引言

我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，也使我國建筑行業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃的發(fā)展態(tài)勢(shì)。但建筑行業(yè)中始終缺乏統(tǒng)一的信息集成與交換機(jī)制，致使行業(yè)管理水平未得到明顯提高，建筑項(xiàng)目的管理效率有待提高。針對(duì)現(xiàn)有建筑行業(yè)的發(fā)展局面，要提高行業(yè)整體管理水平，必須將管理工作貫穿到建筑的全生命周期中，大力推廣與應(yīng)用BIM技術(shù)，促進(jìn)建筑行業(yè)健康、穩(wěn)定地發(fā)展。本文對(duì)建筑全生命周期管理中BIM技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析與研究。

2 工程概況

某項(xiàng)目位于道路交叉口，項(xiàng)目總造價(jià)4.14億元，合同工期1067 d?？偨ㄖ娣e為141683 m2，其中，地上建筑面積87923 m2，地下建筑面積53760 m2，建筑總高度80 m，由2棟17層辦公塔樓（東塔、西塔）、5層商業(yè)裙房、4層地下室組成，基礎(chǔ)埋深為22.5 m。結(jié)構(gòu)形式為地上采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，地下采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。地下1層為商用，地下2層有部分商用，地下其他層則以車庫和人防（兼做車庫）為主。

3 全生命周期理念的內(nèi)涵

項(xiàng)目全生命周期管理的總體目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。作為一個(gè)綜合性管理理念，全生命周期管理貫穿于建筑項(xiàng)目管理的全過程，從項(xiàng)目規(guī)劃階段、設(shè)計(jì)階段、實(shí)施階段以及運(yùn)營階段滲透BIM技術(shù)，可以提高規(guī)劃設(shè)計(jì)的科學(xué)性、設(shè)計(jì)方案的可行性、實(shí)施過程的高效性以及項(xiàng)目運(yùn)營的安全性。并且通過施工模擬、碰撞檢查等一系列工作，可以提高項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量和安全，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

項(xiàng)目實(shí)施過程中，因?yàn)閰⑴c方較多，管線排布較為復(fù)雜，信息量巨大，再加上項(xiàng)目實(shí)施過程中可能會(huì)涉及簽證變更，加大了項(xiàng)目信息管理的難度。全生命周期可以借助PIP（Project Information Portal）信息化門戶技術(shù)實(shí)現(xiàn)全生命周期的信息共享，通過整合PIP技術(shù)和BIM技術(shù)，方便項(xiàng)目運(yùn)營管理單位快速查詢項(xiàng)目相關(guān)信息，提高項(xiàng)目建設(shè)過程中信息共享的程度。

4 B IM技術(shù)在建筑全生命周期管理中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

相比于傳統(tǒng)技術(shù)，BIM技術(shù)具備非常明顯的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在4個(gè)方面：（1）可實(shí)現(xiàn)建筑三維模型的設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等；（2）可提取、集成、多維度管理建筑工程信息；（3）可訪問與存儲(chǔ)BIM數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)IFC（Industry Foundation Classes，工業(yè)基礎(chǔ)類）與非IFC之間的文件交流轉(zhuǎn)換；（4）實(shí)現(xiàn)多單位、跨部門間的協(xié)同設(shè)計(jì)，并管理工程信息。

具體體現(xiàn)在建筑全生命周期管理中，具有以下優(yōu)勢(shì)：

1）BIM技術(shù)能夠?qū)?xiàng)目工程進(jìn)行三維可視化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營等建設(shè)過程的可視化，以及項(xiàng)目的溝通、討論與決策管理的可視化，進(jìn)而使建筑工程的展示效果更好，信息溝通協(xié)調(diào)能力更強(qiáng)。

2）BIM技術(shù)能夠?qū)ㄖこ淌┕み^程進(jìn)行模擬，例如，通過強(qiáng)大的3D協(xié)調(diào)和4D模擬功能，為該項(xiàng)目?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)中的排水、消防、供暖管道等施工實(shí)施碰撞檢查，并為制訂施工計(jì)劃提供指導(dǎo)，解決施工過程中的問題，從根本上保證建筑工程的施工進(jìn)度。

3）BIM技術(shù)的應(yīng)用對(duì)建筑工程的后期管理與維護(hù)有積極的作用。

4）BIM技術(shù)的應(yīng)用有利于節(jié)約工程成本，提高工程質(zhì)量。

5 B IM技術(shù)在建筑工程全生命周期的應(yīng)用

5.1 規(guī)劃決策階段

在建筑項(xiàng)目前期規(guī)劃時(shí)使用BIM技術(shù)，可以進(jìn)行概念設(shè)計(jì)、規(guī)劃設(shè)計(jì)，進(jìn)行方案的場(chǎng)地分析與主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析，并確定基本方案，輔助項(xiàng)目決策。其中包括總建筑面積、地上和地下建筑面積、建筑高度，以及地下商業(yè)層和土框結(jié)構(gòu)等。在項(xiàng)目規(guī)劃階段，可以利用BIM技術(shù)構(gòu)建項(xiàng)目三維建筑模型，幫助項(xiàng)目的各參建方更直觀地了解項(xiàng)目的實(shí)際情況，為后續(xù)各方工作的開展打好基礎(chǔ)的同時(shí)，規(guī)避各個(gè)層次在規(guī)劃和設(shè)計(jì)工作中產(chǎn)生的沖突，提高協(xié)調(diào)規(guī)劃總體水平。在規(guī)劃決策階段，利用BIM數(shù)據(jù)庫包含的估價(jià)模型還可以對(duì)整個(gè)建筑工程的周期和成本進(jìn)行估算，并且分析和確定成本控制和質(zhì)量提升的關(guān)鍵環(huán)節(jié)以及施工過程中可能遇到的問題。

5.2 工程設(shè)計(jì)階段

5.2.1 協(xié)同設(shè)計(jì)

在BIM技術(shù)的支撐下，工程設(shè)計(jì)階段的協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，各方可以及時(shí)進(jìn)行溝通和協(xié)調(diào)。同時(shí)，在基于BIM技術(shù)建立的平臺(tái)中，不同專業(yè)的設(shè)計(jì)人員也可以進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，大大降低了因溝通不暢造成的各種設(shè)計(jì)變更，提高設(shè)計(jì)合理性與效率的同時(shí)，降低設(shè)計(jì)成本。另外，在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)，可以通過三維協(xié)同作用，將不同方案、不同系統(tǒng)以立體的形式展現(xiàn)出來，讓設(shè)計(jì)人員可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)不足，然后加以糾正和調(diào)整，從而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，為后續(xù)施工打好基礎(chǔ)。

5.2.2 碰撞檢查

在BIM技術(shù)應(yīng)用中，最為明顯的優(yōu)勢(shì)就是可以對(duì)建筑物的實(shí)際情況進(jìn)行仿真模擬，為工程設(shè)計(jì)以及實(shí)際施工提供良好的協(xié)調(diào)和解決方案。另外，BIM技術(shù)的應(yīng)用還可以對(duì)建筑施工中應(yīng)用到的構(gòu)件進(jìn)行可視化分析，模擬施工方案的實(shí)施過程，優(yōu)化和完善不同模型參數(shù)等。利用BIM技術(shù)的仿真模擬功能，對(duì)建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，可以了解建筑物內(nèi)部空間規(guī)劃、管線配置等方面的合理性，一旦發(fā)現(xiàn)任何不足或問題，立即進(jìn)行調(diào)整，從而提高設(shè)計(jì)水平，減少后續(xù)變更。在任何一個(gè)項(xiàng)目中，不同部門一般負(fù)責(zé)不同專業(yè)的設(shè)計(jì)工作，BIM技術(shù)的應(yīng)用可以將各個(gè)部門的設(shè)計(jì)結(jié)果整合起來，分析和確定各個(gè)專業(yè)在空間配置存在的沖突問題，然后分析并提出相應(yīng)的解決方案，保障設(shè)計(jì)方案的可行性，避免返工導(dǎo)致的資源浪費(fèi)問題。另外，在工程設(shè)計(jì)階段，BIM技術(shù)的應(yīng)用可以加快施工圖設(shè)計(jì)和變更的效率，迅速檢測(cè)出施工設(shè)計(jì)圖中存在的問題并提出解決措施，保證設(shè)計(jì)效率，降低設(shè)計(jì)成本，增加整個(gè)工程的綜合效益。

5.2.3 管線綜合

建筑工程中的管線布置一般具有布局復(fù)雜的特點(diǎn)。管線和構(gòu)件之間往往存在碰撞問題，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式下，這類問題不容易發(fā)現(xiàn)。而通過BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)模型數(shù)字信息集成化，通過仿真模擬建筑物內(nèi)所有真實(shí)的信息，為管線綜合布置打好基礎(chǔ)，通過合理布置管線交叉點(diǎn)，提高管線布局的合理性，節(jié)約設(shè)計(jì)成本，減少變更，確保項(xiàng)目施工順利、有序完成的同時(shí)，為管線后續(xù)的管理和維護(hù)打好基礎(chǔ)。

5.3 工程施工階段

5.3.1 施工質(zhì)量控制

該建筑工程項(xiàng)目中，綜合管線施工中各專業(yè)之間存在碰撞、錯(cuò)誤、遺漏等重要問題，都需要通過BIM技術(shù)進(jìn)行施工全過程的質(zhì)量管控。結(jié)合工程實(shí)踐，借助BIM模型的三維可視化應(yīng)用，對(duì)地下商業(yè)層進(jìn)行綜合管線安裝施工，并在項(xiàng)目事前控制、事中控制和事后控制中應(yīng)用BIM技術(shù)，通過建筑信息模型的升級(jí)和優(yōu)化，強(qiáng)化項(xiàng)目施工過程中工程信息的采集和管理工作，通過對(duì)施工各個(gè)階段的持續(xù)性跟蹤記錄實(shí)現(xiàn)全過程管理。施工方可以利用BIM系統(tǒng)及時(shí)上傳施工現(xiàn)場(chǎng)照片，其他管理方可以通過系統(tǒng)中的照片和信息掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，從而實(shí)現(xiàn)施工過程的動(dòng)態(tài)化監(jiān)控。項(xiàng)目完成建設(shè)后及時(shí)收集、存檔和分析項(xiàng)目建設(shè)信息，判斷項(xiàng)目建設(shè)是否達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

5.3.2 施工進(jìn)度控制

根據(jù)項(xiàng)目施工方案、施工進(jìn)度，應(yīng)用BIM模型設(shè)置質(zhì)量、安全、進(jìn)度目標(biāo)，并以技術(shù)管理措施為保證手段，制定符合項(xiàng)目的施工細(xì)則。利用可視化4D信息技術(shù)，管理人員可以對(duì)施工人員、材料、機(jī)械設(shè)備等實(shí)施管控，合理配置各項(xiàng)建設(shè)資源，統(tǒng)一管理施工進(jìn)度與建設(shè)資源，從而合理控制工程進(jìn)度，不僅讓整個(gè)管理過程更加嚴(yán)謹(jǐn)，還切實(shí)提高了工程管理效率，為實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益打下基礎(chǔ)。

5.3.3 施工成本控制

該項(xiàng)目建筑施工復(fù)雜，工程量大，需利用BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目施工中的成本控制進(jìn)行重點(diǎn)分析?；贐IM工程項(xiàng)目施工成本控制效果評(píng)價(jià)體系進(jìn)行評(píng)價(jià)，形成規(guī)范化、精細(xì)化管理的工程造價(jià)，有效提升工程量計(jì)算效率與準(zhǔn)確性。BIM技術(shù)可以對(duì)數(shù)字化構(gòu)件加工設(shè)備與BIM模型進(jìn)行整合，精確加工各類預(yù)制構(gòu)件，優(yōu)化下料過程，防止出現(xiàn)材料浪費(fèi)現(xiàn)象，達(dá)到成本控制目標(biāo)[1]。

5.3.4 協(xié)同管理

為解決該建筑施工復(fù)雜、工程量大導(dǎo)致的數(shù)據(jù)冗雜、管理困難等問題，可通過BIM協(xié)同管理平臺(tái)梳理其結(jié)構(gòu)框架和平臺(tái)功能，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)三維模型、工程量信息、施工進(jìn)度信息、圖紙信息以及設(shè)備信息等多項(xiàng)內(nèi)容的集成，能夠?qū)こ踢M(jìn)行協(xié)同管理，提升管理水平和管理效率。利用BIM技術(shù)建立的單一工程數(shù)據(jù)源，使參建各方使用的數(shù)據(jù)源信息具有統(tǒng)一性，便于在標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)上開展各項(xiàng)工作，協(xié)調(diào)管理各專業(yè)、各參建方，確保建筑數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)共享。

5.4 運(yùn)營維護(hù)階段

運(yùn)營維護(hù)階段是指建設(shè)項(xiàng)目需要進(jìn)行資產(chǎn)管理、運(yùn)營管理和拆除預(yù)案策劃，運(yùn)用科學(xué)、系統(tǒng)、規(guī)范的評(píng)價(jià)方法對(duì)項(xiàng)目運(yùn)行產(chǎn)生的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益和影響等方面進(jìn)行綜合評(píng)估。無論是建筑物還是設(shè)備都要在建筑使用壽命周期內(nèi)定期維護(hù)。對(duì)建筑環(huán)境進(jìn)行規(guī)劃和維護(hù)管理，使項(xiàng)目資產(chǎn)從建設(shè)階段到運(yùn)行維護(hù)階段無縫交接。通過建立建筑項(xiàng)目運(yùn)營維護(hù)平臺(tái)，根據(jù)監(jiān)控獲得的數(shù)據(jù)制訂科學(xué)合理的設(shè)備維護(hù)計(jì)劃，將設(shè)備故障發(fā)生率降到最低，以此節(jié)約項(xiàng)目運(yùn)維成本。同時(shí)BIM技術(shù)能夠分析設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生的能耗，在此基礎(chǔ)上制定節(jié)能措施；分析建筑空間的使用情況，合理分配建筑有效空間，從而提高空間資源利用效率。

6 B IM技術(shù)在建筑工程運(yùn)維管理中的及應(yīng)用

該工程基于BIM技術(shù)開展運(yùn)維管理，增強(qiáng)了管理的直觀性、空間性和集成度，有效幫助建筑單位管理建筑設(shè)施和資產(chǎn)，進(jìn)而降低了運(yùn)營成本。由于過去信息管理技術(shù)的落后性導(dǎo)致工程設(shè)計(jì)和施工過程中的大量數(shù)據(jù)不能被有效傳導(dǎo)至運(yùn)維階段，致使項(xiàng)目的運(yùn)維管理存在諸多問題，將BIM技術(shù)應(yīng)用于此工程為這些問題提供了有效的解決途徑。并根據(jù)運(yùn)營系統(tǒng)編制建筑管理方案，主要如下：

1）對(duì)建筑工程進(jìn)行BIM建模時(shí)，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的主要目標(biāo)是防止設(shè)備或管道碰撞的發(fā)生，將運(yùn)維數(shù)據(jù)與模型有效融合，避免該項(xiàng)目施工結(jié)束后BIM系統(tǒng)處于閑置狀態(tài)。

2）該項(xiàng)目中的BIM工具主要針對(duì)建筑整體并對(duì)某一局部進(jìn)行運(yùn)維操作，如信息查詢與其他支持方面能否進(jìn)行有效的運(yùn)用。

3）由于BIM技術(shù)的運(yùn)維平臺(tái)與傳統(tǒng)的管理方式存在諸多不同，不能全面符合當(dāng)前管理者的需求。因此，應(yīng)針對(duì)該建筑工程的具體情況建立針對(duì)性的運(yùn)維管理平臺(tái)，并將BIM技術(shù)充分應(yīng)用于此環(huán)節(jié)中，使其發(fā)揮作用。

7 結(jié)語

要提高建筑行業(yè)的管理水平，必須進(jìn)行全生命周期管理，借助BIM技術(shù)的可視化、協(xié)調(diào)性、參數(shù)共享、數(shù)據(jù)集成等特性，高效完成復(fù)雜的全過程工程項(xiàng)目管理工作。同時(shí)，應(yīng)注重全生命周期的成本控制和管理，采用科學(xué)的方法對(duì)施工中的各要素進(jìn)行管理，從而保障建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益，將管理工作貫穿到全生命周期中，大力推廣與應(yīng)用BIM技術(shù)，提高工程整體質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益雙贏。