淺談BIM技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用

秦放

安徽大禹建設(shè)工程有限公司 安徽 蚌埠 233400

引言

BIM技術(shù)全稱是建筑信息模型，是一種被廣泛應(yīng)用于建筑工程中輔助管理的軟件，可以基于建筑工程項(xiàng)目的信息參數(shù)構(gòu)建三維立體模型，改變傳統(tǒng)的二維平面圖紙模式。BIM技術(shù)在建筑施工全過程的應(yīng)用有效提高了建筑施工管理效率，改變了傳統(tǒng)的管理粗放、效率低下的狀況。

1 BIM技術(shù)的特征

1.1 三維可視化

BIM技術(shù)具有建設(shè)結(jié)構(gòu)強(qiáng)大的三維可視化，BIM技術(shù)主要體現(xiàn)在施工工程管理中。在傳統(tǒng)的建設(shè)條件下，施工項(xiàng)目的后續(xù)設(shè)計(jì)以待處理的二維設(shè)計(jì)圖為基礎(chǔ)，因此容易遇到影響后續(xù)施工處理準(zhǔn)確性的偏差，BIM技術(shù)具有三維可視化的特點(diǎn)[1]。

1.2 模擬性及執(zhí)行性

BIM技術(shù)的高可模擬性和高可執(zhí)行性主要廣泛體現(xiàn)在城市建筑設(shè)計(jì)各個(gè)階段。在設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)方案過程中，設(shè)計(jì)管理人員往往只能通過依賴自身現(xiàn)有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及具備個(gè)人較高職業(yè)技術(shù)素養(yǎng)等條件來重新完成對傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)方案的整體設(shè)計(jì)，而在BIM技術(shù)的綜合輔助之下，設(shè)計(jì)管理人員將盡可能有效地針對傳統(tǒng)建筑方案應(yīng)用設(shè)計(jì)過程中極有可能出現(xiàn)的各種狀況進(jìn)行系統(tǒng)模擬。

2 BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值

建筑信息模型BIM（Building Information Modeling）技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)信息化、提高施工技術(shù)與管理效率的重要方法，有效解決建筑工程傳統(tǒng)軟件無法處理的問題。從建筑工程施工質(zhì)量管理的角度出發(fā)，對BIM技術(shù)的應(yīng)用展開分析。建筑工程施工是資金投入、資源消耗最大的階段，質(zhì)量因素眾多，如建筑材料、設(shè)計(jì)方案、施工工藝、監(jiān)督管理情況等。建筑工程整個(gè)施工質(zhì)量管理處于動態(tài)狀態(tài)，單個(gè)因素或不同因素的組合將帶來不同程度的影響，導(dǎo)致施工質(zhì)量管理相對復(fù)雜，協(xié)同管理難度大，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題較難定責(zé)，引入新的管理方法與技術(shù)勢在必行。將BIM技術(shù)結(jié)合其他新技術(shù)（如虛擬現(xiàn)實(shí)模擬、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能等）應(yīng)用于建筑工程施工質(zhì)量管理中，可實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目優(yōu)化控制與可視化管理，如基于BIM模型實(shí)現(xiàn)可視化的圖紙會審，有效控制施工圖紙質(zhì)量；通過BIM模型+物聯(lián)網(wǎng)、移動應(yīng)用等技術(shù)，采集施工現(xiàn)場信息，完成物料跟蹤與質(zhì)量跟蹤工作[2]。

3 BIM技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用

通過BIM技術(shù)的一般應(yīng)用，BIM技術(shù)本身可以與工程合作，但因?yàn)槠涔δ懿蝗?。目前大?guī)模開發(fā)的施工結(jié)構(gòu)增加了大型梁板的數(shù)量，高模板支撐框架的數(shù)量增加，由于高載荷特性，框架變形控制比一般的支撐框架要求更嚴(yán)格。目前，BIM相關(guān)軟件或輔助開發(fā)軟件支持模板的框架研究開發(fā)，應(yīng)用程序主要支持模板和支持框架的自動配置、每個(gè)節(jié)點(diǎn)模型的詳細(xì)信息、支持框架布局卡等的自動配置，并支持跟蹤點(diǎn)的自動位置、框架變形警告等框架變形監(jiān)控功能。而且，為了監(jiān)測高模板支撐框架變形，現(xiàn)有的施工技術(shù)，通常是實(shí)時(shí)現(xiàn)場跟蹤手動記錄數(shù)據(jù)，使用煩瑣的工作過程，數(shù)據(jù)顯示不夠直觀，監(jiān)控精度和監(jiān)控效率低[3]。

4 BIM技術(shù)在施工中應(yīng)用的優(yōu)勢

4.1 提升精度施工準(zhǔn)確

傳統(tǒng)的建筑施工和設(shè)計(jì)圖紙都采用二維平面模式，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案細(xì)節(jié)方面的漏洞或者缺陷，一般在施工過程中發(fā)現(xiàn)這些不合理的地方，或者施工人員因?qū)D紙解讀偏差造成失誤等會導(dǎo)致工程返工和工期延誤，以及施工成本增加。BIM技術(shù)的出現(xiàn)提高了設(shè)計(jì)和施工環(huán)節(jié)的精度，有利于施工現(xiàn)場的技術(shù)交底，避免出現(xiàn)返工現(xiàn)象。三維立體建筑模型能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑各方面的直觀性和細(xì)節(jié)化展示，避免了設(shè)計(jì)誤差。

4.2 輔助施工提升效率

建筑項(xiàng)目投資量大屬于資金密集型工程，施工過程的每天都會產(chǎn)生大量的人力費(fèi)用、材料費(fèi)用、設(shè)備租賃費(fèi)用、貸款利息費(fèi)用，同時(shí)，施工效率低下還有可能造成工期延誤，產(chǎn)生索賠，因此，在確保工程質(zhì)量的前提下，施工進(jìn)度越快，建筑單位產(chǎn)值就越高，企業(yè)受益越大。施工企業(yè)會采取相關(guān)激勵(lì)措施鼓勵(lì)提高施工效率，但是在傳統(tǒng)的建筑管理模式下，施工效率已經(jīng)難以提高。通過采用BIM技術(shù)可以對施工過程進(jìn)行模擬預(yù)演，施工單位可以了解施工階段情況。

5 建筑工程施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用分析

5.1 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。通過運(yùn)用BIM技術(shù)，調(diào)整既有的組織架構(gòu)，簡化傳統(tǒng)的工作流程，實(shí)施全過程施工管理，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)，對提升項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益也具有積極作用。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，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)。

5.2 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。

5.3 場地資源優(yōu)化

場地資源優(yōu)化是建筑工程施工的重難點(diǎn)。由于本工程工作量相對較大，僅依靠人力進(jìn)行場地布置所耗費(fèi)的時(shí)間更多，施工周期可能會有所延長。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)場的布置問題提供可靠依據(jù)。具體而言，借助BIM三維場布模型，以三維形式呈現(xiàn)傳統(tǒng)平面場布圖，直觀地表達(dá)現(xiàn)場場地布置情況；通過優(yōu)化場地資源配置，結(jié)合工程實(shí)際來合理安排施工場地，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，借助其場景漫游渲染功能，以圖片與視頻的形式輸出并保存三維場地布置成果，標(biāo)出易被遮擋的細(xì)節(jié)，直觀展示場地總體的布置情況，以最快速度糾正檢測出的問題，有助于提高施工整體質(zhì)量，保障項(xiàng)目順利開展。

5.4 施工過程協(xié)調(diào)性管控

在施工過程協(xié)調(diào)管理中，通過BIM系統(tǒng)管理平臺，嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)方案，可實(shí)現(xiàn)對各個(gè)施工環(huán)節(jié)、施工工序的協(xié)調(diào)管控。當(dāng)前，建筑施工管理不斷向精細(xì)化管理發(fā)展，在BIM系統(tǒng)中，通過模擬各個(gè)施工環(huán)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)各環(huán)節(jié)施工的有效銜接，并且根據(jù)施工技術(shù)要求協(xié)調(diào)各施工工序，降低施工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，合理規(guī)劃施工過程，提高施工全過程的協(xié)調(diào)性。

5.5 施工質(zhì)量可靠性管控

BIM模型為施工質(zhì)量管控提供了可靠依據(jù)。在建筑工程施工過程中，通過在BIM模型中對施工全過程進(jìn)行動態(tài)可視化展示，能夠?yàn)槭┕と藛T的實(shí)際施工提供可靠依據(jù)，包括精確定位建筑構(gòu)件及預(yù)埋件的位置，科學(xué)構(gòu)建各類支護(hù)結(jié)構(gòu)，通過施工碰撞檢測優(yōu)化施工設(shè)計(jì)、施工結(jié)構(gòu)等各項(xiàng)沖突問題等。

5.6 BIM應(yīng)用體會與反思

通過對BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用分析可知，其在提高建筑工程施工整體效益方面具有顯著作用。但是，由于目前我國對于BIM技術(shù)的應(yīng)用起步較晚，經(jīng)驗(yàn)欠缺，因此在實(shí)際應(yīng)用中還可能出現(xiàn)一些問題，影響B(tài)IM技術(shù)的深度應(yīng)用。從實(shí)際情況看，BIM技術(shù)在建筑工程施工應(yīng)用中，在各種技術(shù)問題方面的應(yīng)用已經(jīng)相對較為深入，能夠有效保障施工質(zhì)量、進(jìn)度及安全，實(shí)現(xiàn)施工效益最大化。然而，在建筑施工項(xiàng)目整體統(tǒng)籌管理方面的應(yīng)用還相對薄弱。建筑工程施工過程涉及開發(fā)投資方、設(shè)計(jì)方、總承包、專業(yè)分包、監(jiān)理方、政府及相關(guān)部門等等，各方在項(xiàng)目建設(shè)不同時(shí)期均承擔(dān)重要角色。在建筑工程施工管理中，利用BIM實(shí)現(xiàn)各方的統(tǒng)籌管理，才能更好地實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)在建筑施工中的整體應(yīng)用。

6 BIM技術(shù)應(yīng)用到項(xiàng)目施工技術(shù)中的實(shí)踐

6.1 施工前期

項(xiàng)目施工前期由建模團(tuán)隊(duì)、質(zhì)量審核團(tuán)隊(duì)、設(shè)計(jì)院互相配合、協(xié)作，利用魯班土建、鋼筋、安裝建模，約15d完成全專業(yè)BIM模型構(gòu)建工作；通過LubanBE（魯班BIM模型瀏覽器），實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)與模型的關(guān)聯(lián)。在整個(gè)模型構(gòu)建過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種圖紙問題，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，土建、安裝專業(yè)設(shè)計(jì)缺陷問題分別為186個(gè)、50個(gè)；施工前完成碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)更多潛在圖紙問題，及時(shí)完成設(shè)計(jì)變更，減少后期返工率。

6.2 施工預(yù)留孔洞檢查

利用碰撞系統(tǒng)集成建筑全專業(yè)模型實(shí)施綜合碰撞檢查，定位碰撞點(diǎn)；根據(jù)施工圖完成初步碰撞檢查并輸出碰撞報(bào)告，同時(shí)開展技術(shù)交底工作；初步碰撞后，篩選主體施工預(yù)留孔洞個(gè)數(shù)與位置，并輸出預(yù)留洞報(bào)告；利用BIM三維模型對施工班組進(jìn)行技術(shù)交底，明確預(yù)留孔洞詳細(xì)信息與施工要求。

6.3 現(xiàn)場材料質(zhì)量控制

項(xiàng)目現(xiàn)場施工人員素質(zhì)參差不齊，導(dǎo)致鋼筋施工水平不一，利用BIM技術(shù)進(jìn)行鋼筋施工跟蹤與檢查十分必要。BIM模型中詳細(xì)記錄鋼筋信息，包括規(guī)格、根數(shù)、簡圖、搭接說明等，現(xiàn)場人員需對現(xiàn)場情況與模型中信息進(jìn)行及時(shí)核對，保證施工質(zhì)量。

6.4 進(jìn)度控制

在高層建筑工程施工中，安全問題較為突出，施工風(fēng)險(xiǎn)相對較高，施工技術(shù)的科學(xué)化、高效化、嚴(yán)謹(jǐn)化應(yīng)用至為關(guān)鍵。再加上建筑工程自身施工技術(shù)復(fù)雜，在建筑工程施工的過程中，尤其是大型公用建筑，往往存在阻礙施工進(jìn)度的問題，導(dǎo)致整體項(xiàng)目的施工質(zhì)量和施工效率下降。為科學(xué)保障建筑工程施工進(jìn)度符合實(shí)際施工規(guī)劃的要求，應(yīng)依據(jù)具體施工技術(shù)原理，對存在的施工問題進(jìn)行合理化調(diào)整，對施工中存在的各種影響因素進(jìn)行科學(xué)把控?；诖?，為了減少安全風(fēng)險(xiǎn)，可借助于云數(shù)據(jù)技術(shù)，將建筑工程的施工進(jìn)度、施工具體計(jì)劃展現(xiàn)在3D模型上，通過進(jìn)度控制管理模式，實(shí)現(xiàn)對建筑工程施工進(jìn)度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)對比分析和優(yōu)化，重點(diǎn)考慮施工進(jìn)度中存在的延遲現(xiàn)象，不斷提高施工技術(shù)，優(yōu)化施工模式，為高效實(shí)現(xiàn)施工技術(shù)的應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)。同時(shí)，在發(fā)現(xiàn)有進(jìn)度延遲后，應(yīng)及時(shí)監(jiān)督管理，制定進(jìn)度科學(xué)管理的有效措施，并強(qiáng)化督促和監(jiān)督，促進(jìn)項(xiàng)目按照原定計(jì)劃目標(biāo)順利開展。結(jié)合BIM技術(shù)，對施工過程中存在的問題進(jìn)行把控，如促進(jìn)虛擬施工環(huán)境的優(yōu)化。

6.5 安全管理中的應(yīng)用

首先，施工技術(shù)人員依據(jù)3D模型對虛擬施工中存在的各個(gè)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行細(xì)化，加強(qiáng)質(zhì)量控制，結(jié)合可視化管理模式，對施工項(xiàng)目的施工內(nèi)容和施工技術(shù)進(jìn)行有效還原，對施工項(xiàng)目內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，不僅有助于提高建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)質(zhì)量，同時(shí)促進(jìn)施工現(xiàn)場的安全管理。此外，在本項(xiàng)目建設(shè)的信息化管理交流過程中，不僅需要很多的單位參與，同時(shí)也可通過應(yīng)用BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對施工技術(shù)的有效開展。

7 結(jié)束語

在新的科技時(shí)代，以BIM技術(shù)為代表的信息技術(shù)在建筑業(yè)中不斷使用。BIM技術(shù)的實(shí)施可以促進(jìn)創(chuàng)新的建設(shè)技術(shù)，降低建設(shè)成本，提高建筑效率。同時(shí)，建筑單位要有創(chuàng)新感，重視技術(shù)改革和創(chuàng)新建設(shè)，在建設(shè)過程中可以認(rèn)真研究和學(xué)習(xí)BIM技術(shù)的具體應(yīng)用，加快相關(guān)技術(shù)的利用，升級管理模式，通過BIM技術(shù)優(yōu)化企業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)現(xiàn)代化，設(shè)計(jì)科學(xué)合理的建設(shè)方案，設(shè)計(jì)跨越式技術(shù)。今天，中國建筑產(chǎn)業(yè)還沒有廣泛使用BIM技術(shù)，其實(shí)施仍然是研究開發(fā)階段，因此，建筑公司要改革和升級各種技術(shù)，以促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。