BIM技術(shù)在建筑設(shè)計管理模式中的應(yīng)用

顧澍雯

深圳市華陽國際工程設(shè)計股份有限公司 廣東 深圳 518000

1 BIM技術(shù)給建筑領(lǐng)域帶來的變革

1.1 虛擬施工，有效協(xié)同

現(xiàn)代建筑物的建造程度越來越復(fù)雜，已大大超過了建設(shè)過程中參與人員本身的能力極限。借助BIM技術(shù)可根據(jù)施工的組織設(shè)計模擬實(shí)際施工情況，管理者通過模擬可直觀地將施工計劃與實(shí)際進(jìn)展情況進(jìn)行對比，便于設(shè)計方、監(jiān)理方和施工方全面掌握工程建設(shè)全過程中出現(xiàn)的各種問題和情況，從而制定出合理的設(shè)計及施工方案，大大減少建筑質(zhì)量問題、堵塞安全漏洞，減少返工，起到加強(qiáng)質(zhì)量管控的目的。

1.2 三維渲染，動態(tài)展示

BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在原有平面圖像的基礎(chǔ)上對數(shù)據(jù)信息的立體化轉(zhuǎn)變，是從平面到立體的突破，給人以三維的視覺體驗(yàn)，便于人們對建筑工程從整體上進(jìn)行把控。這跟傳統(tǒng)意義上借助于平面施工圖紙對施工全過程進(jìn)行管理的模式來說是一個全新的概念。BIM技術(shù)利用其所具有的渲染功能，可實(shí)現(xiàn)對將要建設(shè)的建筑物宏觀方面的立體渲染功能，為專業(yè)人員制定科學(xué)合理的設(shè)計規(guī)劃、精確可行的施工方案，并提供各環(huán)節(jié)全過程數(shù)據(jù)和技術(shù)支持[1]。

1.3 精確性高，減少浪費(fèi)

傳統(tǒng)的施工模式很難實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，根本原因在于無法快速獲取大量的工程數(shù)據(jù)，致使管理人員只能靠經(jīng)驗(yàn)制定施工計劃并進(jìn)行施工管理。而BIM的出現(xiàn)可以讓相關(guān)管理?xiàng)l線快速準(zhǔn)確地獲得工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為施工方制定詳細(xì)、可行的施工計劃提供精確的數(shù)據(jù)支撐，極大減少倉儲、物流、資源等環(huán)節(jié)以及人力、物料的浪費(fèi)，從而達(dá)到節(jié)約成本的目的。

1.4 協(xié)調(diào)性強(qiáng)，避免碰撞

避免或減少沖突是建筑行業(yè)的重點(diǎn)協(xié)調(diào)內(nèi)容，在共同設(shè)計建筑物時，常常出現(xiàn)因不同專業(yè)設(shè)計師之間的溝通不到位，而出現(xiàn)設(shè)計相互碰撞的狀況，且大多設(shè)計上的問題都是等出現(xiàn)后才能進(jìn)行解決。利用BIM的三維技術(shù)在前期就可以進(jìn)行碰撞檢查，通過碰撞檢查優(yōu)化工程設(shè)計方案，避免在建筑施工階段可能存在的錯誤和返工的可能性[2]。在進(jìn)場施工前，施工人員可以利用模擬優(yōu)化后的管線方案，進(jìn)行施工技術(shù)交底，通過施工三維模擬，對施工過程有一個直觀印象，大幅降低施工過程中出現(xiàn)問題的概率，從而提高施工質(zhì)量。

2 BIM技術(shù)支持下的建筑工程管理要點(diǎn)

2.1 成本管理

在建筑工程管理工作中，成本管理同樣重要。管理人員借助BIM技術(shù)，能夠明顯提高成本管理效果。在項(xiàng)目開工前期，管理人員應(yīng)用BIM技術(shù)建立項(xiàng)目三維模型，對工程量進(jìn)行準(zhǔn)確推算，掌握工程施工的材料用量，然后通過將其與計劃方案的工程量、材料用量進(jìn)行比對來把控材料的采購情況，從而實(shí)現(xiàn)成本有效管控。由此看來，有了BIM技術(shù)的支持，管理人員能夠有效控制工程造價，避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失，進(jìn)而有效提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 安全管理

安全管理是建筑工程管理的基礎(chǔ)。由于建筑工程施工需要大量的人員、機(jī)械設(shè)備等資源，并且會受到施工工藝、施工現(xiàn)場環(huán)境等因素的影響，所以安全管理風(fēng)險始終存在。管理人員可應(yīng)用BIM技術(shù)，將施工中可能出現(xiàn)的安全風(fēng)險因素以可視化的形式展現(xiàn)出來，再按照危險程度對風(fēng)險因素進(jìn)行標(biāo)記，從而提高施工項(xiàng)目管理安全性[3]。此外，管理人員還可借助BIM技術(shù)中的智能監(jiān)控、定位、數(shù)據(jù)分析等功能，實(shí)現(xiàn)對施工全過程的安全管控。

2.3 施工進(jìn)度管理

項(xiàng)目施工進(jìn)度管理效果的高低直接決定項(xiàng)目能否按期完工。管理人員可借助BIM技術(shù)，基于建筑信息模型，查看項(xiàng)目的設(shè)計方案、資源等參數(shù)，然后按照施工時間順序，推算出項(xiàng)目的完工日期，并以關(guān)鍵工序?yàn)楣?jié)點(diǎn)安排施工進(jìn)度。如果各節(jié)點(diǎn)的施工無法按時完成，那么系統(tǒng)就會發(fā)出預(yù)警，此時管理人員通過查看實(shí)際施工進(jìn)度與預(yù)估施工進(jìn)度的差異，找出原因，進(jìn)而就能夠進(jìn)一步優(yōu)化進(jìn)度計劃。可見，有了BIM技術(shù)的支持，施工進(jìn)度管理將更加合理與協(xié)調(diào)，建筑工程項(xiàng)目能在規(guī)定時間內(nèi)保質(zhì)保量完工。

2.4 質(zhì)量管理

建筑工程項(xiàng)目的質(zhì)量管理效果，會直接影響建筑的使用價值。因此，管理人員要重視質(zhì)量管理工作，并對質(zhì)量管理工作的方式進(jìn)行優(yōu)化。一方面，管理人員要根據(jù)BIM系統(tǒng)中的固有信息與更新信息來了解項(xiàng)目的質(zhì)量情況，處理潛在的不良因素，進(jìn)而提高建筑工程質(zhì)量；另一方面，管理人員應(yīng)結(jié)合以往不同類型建筑項(xiàng)目的施工管理經(jīng)驗(yàn)，找出質(zhì)量問題高發(fā)環(huán)節(jié)，并將該環(huán)節(jié)設(shè)置為質(zhì)量管理工作的關(guān)鍵點(diǎn)，在BIM模型中進(jìn)行重點(diǎn)標(biāo)記，進(jìn)而有效保障工程的施工質(zhì)量。

3 BIM技術(shù)支持下的建筑工程管理方法

3.1 勘測設(shè)計階段的管理

在勘察設(shè)計階段，管理人員需要完成大量與施工相關(guān)的基礎(chǔ)性工作，涉及地基處理、施工組織方案制定、施工工藝選擇等，這些工作大多由專業(yè)技術(shù)人員來開展。在開展工程項(xiàng)目勘察設(shè)計工作的過程中，管理人員需要收集施工場地的地質(zhì)數(shù)據(jù)信息，并基于這些數(shù)據(jù)，應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行三維建模，然后基于三維模型推算出土層承重力，并依據(jù)推算結(jié)果優(yōu)選夯實(shí)方法。而對于機(jī)電、暖通、水管網(wǎng)等設(shè)計工作，管理人員應(yīng)基于三維模型對各類管道線路進(jìn)行布局設(shè)計，在此過程中，一旦發(fā)現(xiàn)管線走位沖突問題，就要及時與其他環(huán)節(jié)的施工人員進(jìn)行溝通，以避免后期施工中出現(xiàn)“碰撞”問題，從而降低施工設(shè)計變更風(fēng)險發(fā)生的概率。

3.2 在計劃決策階段實(shí)施的管理辦法

在規(guī)劃決策階段，管理人員通常會先收集地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)以及業(yè)主建設(shè)意圖等信息，然后結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行可行性分析，進(jìn)而初步確定項(xiàng)目的投資規(guī)模，草擬項(xiàng)目建設(shè)方案。傳統(tǒng)的可行性分析方法對各項(xiàng)數(shù)據(jù)的整合力度、利用效率都偏低，導(dǎo)致分析結(jié)果缺乏合理性。而管理人員通過應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠快速且全面地分析收集到的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而將其有效應(yīng)用在項(xiàng)目規(guī)劃當(dāng)中。例如，在超高層建筑工程項(xiàng)目建設(shè)規(guī)劃決策階段，管理人員需要綜合考慮項(xiàng)目施工所在區(qū)域的風(fēng)力、風(fēng)速等因素對建筑物的影響，尤其是在條形建筑工程項(xiàng)目中，更要著重考慮這些影響因素。在規(guī)劃決策階段，管理人員應(yīng)用BIM技術(shù)時，可首先根據(jù)建筑物的規(guī)格、尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行外觀建模，其次把在施工現(xiàn)場監(jiān)測到的風(fēng)力、風(fēng)速等參數(shù)輸入到模型中，并分析建筑空氣流動性能，最后通過模擬外界環(huán)境因素對建筑物的影響來檢驗(yàn)建筑物的力學(xué)性能，進(jìn)而初步判斷其幾何外形適應(yīng)性[4]。

3.3 建設(shè)期管理辦法

在施工階段，管理人員要嚴(yán)格按照施工設(shè)計圖紙開展作業(yè)，并且應(yīng)用BIM技術(shù)實(shí)時完善三維模型。這樣，施工過程中出現(xiàn)的施工變更能直接通過模型直觀反映出來，從而保證管理的時效性。同時，管理人員也要基于模型對施工進(jìn)度、計劃進(jìn)行對比，做好造價成本核算，辨別質(zhì)量管理的風(fēng)險關(guān)鍵點(diǎn)，從而制定相應(yīng)的管理措施。例如，在某商場地下停車場項(xiàng)目的施工階段，管理人員可借助BIM技術(shù)生成三維模型，直觀呈現(xiàn)出停車庫中承力柱的分布情況，并依據(jù)承力柱的布局合理劃分停車位，將無法劃出停車位的區(qū)域設(shè)計成自行車位、垃圾桶、消防栓等的放置區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)空間資源的高效利用。此外，管理人員還可通過BIM模型對排水管道進(jìn)行合理布局，然后模擬不同降雨量對管道連接部位的沖擊情況，進(jìn)而優(yōu)化防水措施，提高管道的防水能力，避免后期使用過程中出現(xiàn)明顯滲漏。

3.4 工程竣工驗(yàn)收的管理

在竣工驗(yàn)收階段，管理人員的主要工作是對項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量進(jìn)行檢查，重點(diǎn)檢查施工質(zhì)量、建設(shè)工期、造價成本控制等方面。一般情況下，建筑工程項(xiàng)目的外觀建設(shè)質(zhì)量、明裝管線布局等方面的檢查難度較小，但是地基處理質(zhì)量、暗敷管線等方面的檢查難度非常大。而管理人員應(yīng)用BIM技術(shù)，就可以隨時調(diào)出項(xiàng)目的施工三維模型，更直觀地檢查隱蔽工程的管線布局、地基處理質(zhì)量等情況，從而全面掌握項(xiàng)目的建設(shè)情況，為竣工驗(yàn)收工作提供幫助。此外，在項(xiàng)目竣工后，管理人員還能應(yīng)用BIM技術(shù)將所有的項(xiàng)目建設(shè)信息進(jìn)行匯總，并上傳至資源共享平臺，為運(yùn)維人員提供信息查詢服務(wù)，這既能夠提高使用業(yè)主的滿意度，又能夠?qū)υO(shè)備資產(chǎn)進(jìn)行跟蹤與維護(hù)。

4 BIM技術(shù)在建筑工程管理中的應(yīng)用

4.1 BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計階段的應(yīng)用

（1）精確的設(shè)計視覺化

利用Revit建模生成的3D模型，予以視覺化表現(xiàn)，并能實(shí)現(xiàn)視圖與實(shí)際尺寸一致。BIM技術(shù)的可視化功能可將審圖工作前置，改變了傳統(tǒng)二維平面圖紙的抽象性不足。通過BIM技術(shù)建立三維模型，能讓建筑工程的管理人員看清楚建筑實(shí)物的形狀和尺寸，幫助工作人員在施工活動開展前即能夠?qū)ㄖ恼w效果與外部形態(tài)形成直觀全面的了解，更加形象直觀。

（2）模擬施工過程

BIM技術(shù)可隨時顯示建筑物和基地的樣貌，通過可視化的三維立體模型。BIM工作小組依據(jù)BIM模型，對施工圖進(jìn)行審查，及時發(fā)現(xiàn)圖紙繪制問題，并形成問題報告反饋給設(shè)計院。通過三維模型的展示，能直觀表達(dá)會審意圖，提高參與人員對討論圖紙的辨識度，從而提高圖紙會審效率。在利用Revit的建模過程中，會對每一構(gòu)件賦予樓棟號、樓層、構(gòu)件類型及序號、截面尺寸、混凝土等級、標(biāo)高等信息，模型使用者對構(gòu)件的信息一目了然。

4.2 BIM技術(shù)在建筑工程施工階段的應(yīng)用

（1）加強(qiáng)精益建設(shè)技術(shù)的貫徹

BIM技術(shù)不單是三維建模技術(shù)，BIM信息也不僅是三維模型信息。而是利用三維信息+屬性數(shù)據(jù)+管理數(shù)據(jù)的組合，起到將實(shí)體信息化、數(shù)字化，真正對應(yīng)某一實(shí)體單元的作用。BIM技術(shù)利用程序?qū)π畔⑦M(jìn)行處理和管理，將信息化、數(shù)字化處理后的結(jié)果用于指導(dǎo)施工、服務(wù)施工，這樣不僅可以降低現(xiàn)場物料庫存的需求，避免不必要的精力浪費(fèi)，并可確保施工人員、建筑材料和設(shè)備準(zhǔn)時運(yùn)達(dá)，優(yōu)化時間成本。

（2）同步設(shè)計與建設(shè)的采購

完整的BIM模型會按設(shè)計要求提供所有（或大部分）物件和材料的準(zhǔn)確數(shù)量，施工方可以此作為采購的依據(jù)發(fā)送給供應(yīng)商和分包商。BIM技術(shù)的應(yīng)用還可以做到分區(qū)域、分階段統(tǒng)計材料和物件的用量，一次計算到位，一次運(yùn)輸?shù)轿?，避免二次采購，?jié)省運(yùn)輸成本，助力加快施工進(jìn)度。

（3）優(yōu)化安全文明施工方案

利用BIM技術(shù)中的施工進(jìn)度仿真功能，將施工時間信息與空間信息進(jìn)行整合優(yōu)化，并與4D模型相融合，施工方即可從宏觀層面直觀地對建筑施工全過程進(jìn)行觀察與分析。利用BIM技術(shù)創(chuàng)建的模型，可在施工過程中的洞口、臨邊、電梯井等存在安全隱患的位置布置安全圍欄，在進(jìn)場施工前，對施工人員進(jìn)行安全教育，形象又直觀，加深施工人員對危險區(qū)域的印象，減少施工安全隱患。

4.3 為精確化施工提供數(shù)據(jù)支撐

基于建立的BIM三維模型及搭建的各種臨時設(shè)施，可在進(jìn)場施工前對施工場地進(jìn)行優(yōu)化布置，合理安排庫房、塔吊、加工廠地和工人生活區(qū)等位置，使施工場地各區(qū)域劃分更加合理、施工現(xiàn)場布置緊湊便利、施工道路暢通、從而達(dá)到場容整潔、文明施工及防火安全各項(xiàng)要求得到較好落實(shí)的目標(biāo)。

（1）為解決對量過程中易漏項(xiàng)、查找難等問題，可利用BIM模型根據(jù)空間相對位置建立起對比關(guān)系，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件、樓層、圖元等工程量對比，分析量差產(chǎn)生的原因，提高結(jié)算工作的效率。成本預(yù)算部利用已建好的Revit模型，結(jié)合Revit to GFC插件導(dǎo)出gfc格式文件，導(dǎo)入到廣聯(lián)達(dá)量筋合一軟件中，減輕了預(yù)算員的重復(fù)建模的算量及工作量，使得預(yù)算員有更多的精力致力于現(xiàn)場成本管控，真正達(dá)到一模多用的效果。

（2）BIM5D砌體排磚限額領(lǐng)料，減少二次搬運(yùn)，通過自動排磚功能，精確計算出每層砌塊用量，可以精確到剩余磚量在5塊以內(nèi)。利用計算數(shù)據(jù)定點(diǎn)投放，根據(jù)墻面位置投放砌塊，以節(jié)省砌筑時間。統(tǒng)籌砌筑，減少建筑廢料，施工工人還可結(jié)合細(xì)分投料數(shù)據(jù)，合理安排砍刀數(shù)，增加建筑材料的利用率[5]。通過BIM排磚功能，形成從審核到砌筑再到檢查的閉環(huán)式質(zhì)量管控過程。提高信息化管理水平，可有效控制潛在風(fēng)險，降低二次搬運(yùn)風(fēng)險，節(jié)約施工成本。

（3）利用BIM5D，對二次結(jié)構(gòu)填充墻進(jìn)行排磚及優(yōu)化，輸出排磚圖紙指導(dǎo)施工，同時出具采購量清單，對施工全過程進(jìn)行動態(tài)模擬。利用工程BIM模型，結(jié)合工程計劃以及工程成本信息，可便捷掌握任意工程時間段的工程建造情況，以及物料和資金消耗情況，為施工過程中各個環(huán)節(jié)及時提供精確的進(jìn)度、物資、成本等數(shù)據(jù)。

（4）總計劃和月計劃用斑馬進(jìn)度計劃編制，通過關(guān)鍵線路進(jìn)行總工期和月進(jìn)度控制。

（5）模板和腳手架作為過程措施材料，具有周轉(zhuǎn)性高的特點(diǎn)?！案咝е苻D(zhuǎn)”“零庫存”直接等同于高效益。模架軟件提供了精確的材料統(tǒng)計用量，為項(xiàng)目部物資材料管理部門、商務(wù)部門以及現(xiàn)場管理部門解決庫存積壓、材料浪費(fèi)現(xiàn)象提供統(tǒng)計工具和基礎(chǔ)。洋房和疊墅客廳設(shè)計為中空，層高高達(dá)6.4m，屬于較大危險源分部分項(xiàng)工程。利用廣聯(lián)達(dá)模架設(shè)計軟件對客廳的模板腳手架方案進(jìn)行安全驗(yàn)算，出具安全計算書，起到為現(xiàn)場施工提供安全技術(shù)保障的作用。

5 結(jié)束語

綜上所述，目前，BIM技術(shù)因其具有可視化、靈活性等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用于施工現(xiàn)場。利用BIM技術(shù)，管理者可以建立起一個三維的立體模型，使施工過程中的各個環(huán)節(jié)都能以動態(tài)的方式呈現(xiàn)，便于管理者調(diào)整決策、設(shè)計、施工等方面的決策，并使各個部門共同努力，確保施工的順利進(jìn)行。