民用建筑全過程項目管理BIM技術(shù)應(yīng)用與研究

林乙玄

（福建林業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 建筑工程系，福建 南平 353000）

在工業(yè)化發(fā)展的模式下，越來越多的項目借助BIM技術(shù)進行全壽命周期的管理，以達到管理的高效性；依托信息化和可視化的優(yōu)勢，充分發(fā)揮管理的能動性和協(xié)同性，實現(xiàn)信息交互。本文以實際項目入手，結(jié)合工程項目管理的實際效果，剖析BIM技術(shù)的全過程項目管理應(yīng)用措施，旨在推動BIM技術(shù)的改善，使之更能發(fā)揮低投入、高產(chǎn)出的效益。全面了解民用建筑建設(shè)施工管理制度、管理辦法、實施細則及應(yīng)急預(yù)案等，為基于BIM技術(shù)的項目管理平臺的設(shè)計和開發(fā)奠定基礎(chǔ)。以往雖然存在一些基于BIM技術(shù)的工程建設(shè)施工管理系統(tǒng)，但具體針對民用建筑的可視化管理系統(tǒng)還尚未建立成熟，因而對于民用建筑，開發(fā)研究一套較完善的BIM建設(shè)可視化協(xié)同管理的應(yīng)用系統(tǒng)至關(guān)重要，也將開創(chuàng)城市民用建筑項目建設(shè)現(xiàn)代化、信息化、可視化的新篇章。

一、項目背景

建設(shè)項目位于南平市南部片區(qū)，區(qū)位良好?；匚挥谀掀绞心持袑W東側(cè)，規(guī)劃道路系統(tǒng)完善，周邊道路有待建設(shè)。項目規(guī)模較大，地上建筑面積約109 089 m2，地下建筑面積為36 468 m2。住宅建筑面積103 974 m2，公共建筑面積5 115 m2，其中商業(yè)占地2 083 m2。項目特點主要在于地形高差大、生態(tài)環(huán)境好，項目周邊生活便利、生活配套設(shè)施豐富，屬于低碳住宅和國家倡導的綠色建筑。

本項目大量應(yīng)用BIM技術(shù)，從三維可視化建模，到進行機電碰撞的優(yōu)化，對機電進行優(yōu)化并出圖，減少由于碰撞而產(chǎn)生的設(shè)計變更，隨后進行招投標階段的工程量統(tǒng)計。后期運維使用BIM技術(shù)實現(xiàn)設(shè)施、資產(chǎn)及空間的可視化三維立體展現(xiàn)和管理，通過全專業(yè)協(xié)同設(shè)計優(yōu)化整個管理流程，以實現(xiàn)BIM的實施應(yīng)用。

二、BIM技術(shù)實施

該項目在方案設(shè)計、施工圖深化、施工、運維各階段皆有不同程度的BIM技術(shù)應(yīng)用，并結(jié)合BIM技術(shù)的二次開發(fā)，利用鴻業(yè)BIMSpace、品茗等平臺進行了項目全生命周期的應(yīng)用與管理。

（一）方案設(shè)計階段

本項目采用鴻業(yè)BIMSpace平臺對本項目全生命周期進行管理協(xié)同，提供了信息交流、協(xié)同工作平臺。［1］圖1為項目土建BIM模型圖，顯示清晰，易于交流。包括錄入項目基本信息、分配項目角色、設(shè)置項目樣板、設(shè)置項目目錄、制定項目里程碑和任務(wù)計劃、設(shè)置項目流程、多專業(yè)模型合并、附加文件，并進行模型分享。

圖1 項目土建BIM模型圖

綠色建筑性能分析主要是利用專業(yè)的模擬軟件對于室外聲環(huán)境、室外風環(huán)境、建筑通風等進行分析，以達到提高建筑舒適、安全、綠色的目標。［2］圖2所示為項目的光環(huán)境模型，圖3所示為項目的日照投影效果分析。BIM性能化分析通過對項目日照投影、光環(huán)境、氣象環(huán)境的分析模擬，幫助設(shè)計師調(diào)整設(shè)計方案。

圖2 光環(huán)境

通過BIM全專業(yè)協(xié)同設(shè)計，構(gòu)建場地景觀、建筑、結(jié)構(gòu)、機電、幕墻等各專業(yè)三維可視化初步模型，優(yōu)化設(shè)計流程，縮短設(shè)計時間，減少設(shè)計變更，節(jié)約人力和物力成本。［3］在一定時間段對項目進行檢查，內(nèi)容包括設(shè)計文件的深度，質(zhì)量能否滿足工程建設(shè)的需要，施工、監(jiān)理、建設(shè)單位對設(shè)計圖紙的意見，施工時對圖紙的修改情況及原因等，隨后將以上內(nèi)容形成設(shè)計回訪文件上傳至平臺。平臺提供供各方聯(lián)絡(luò)的設(shè)計聯(lián)絡(luò)單文件，聯(lián)絡(luò)單內(nèi)容包括項目名稱、項目編號、聯(lián)絡(luò)原因、聯(lián)絡(luò)內(nèi)容、建設(shè)單位、監(jiān)理單位、設(shè)計單位、施工單位意見等。

利用BIM軟件可以研究建筑的疏散情況。將BIM模型通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換導入到pathfinder，進行房間、疏散出口、疏散樓梯、人員參數(shù)設(shè)置。再將BIM模型與疏散模擬軟件結(jié)合，通過模擬動畫，可以觀察人員疏散路徑、疏散時長、疏散速率，以及最后一個疏散人員通過疏散出口的時間。研究結(jié)果：該項目12#號樓共有36戶住戶，設(shè)置每戶四人，總疏散人數(shù)為144人，總疏散時長為193.4秒。

（二）施工圖深化階段

1.可視化及碰撞。通過Revit軟件可視化圖紙表達，通過BIM軟件協(xié)同正向設(shè)計，創(chuàng)造了直觀的溝通環(huán)境，方便項目各參與方的溝通和交流。在Revit軟件中，直接出圖，實現(xiàn)三維模型和二維圖紙表達的互通。［4］通過BIM技術(shù)的可視化空間展示，以及機電專業(yè)空間優(yōu)化的優(yōu)勢，進行深化布置，在施工圖階段提供合理優(yōu)化意見。通過Navisworks碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)及解決問題約兩千多條，如圖4所示。由圖4可以清晰地看出碰撞點的位置以及不合理的設(shè)計，從而進行修改，避免施工時再出現(xiàn)碰撞而導致復(fù)雜返工。

圖4 Navisworks碰撞檢查

2.工程量清單生成。平臺按照國標清單規(guī)范，將建筑安裝多個專業(yè)的工程量數(shù)據(jù)與模型構(gòu)件綁定，進行計算統(tǒng)計，生成標準報表樣式的工程量清單。平臺生成的工程量清單可直接在線查看，也可在線篩選查看。工程量清單可按照標準報表模式導出，為項目造價管理提供基礎(chǔ)的、有價值的信息化直觀數(shù)據(jù)。

（三）施工階段

通過BIM軟件對砌體墻磚塊規(guī)格設(shè)置，合理排布磚墻施工砌筑順序，指導現(xiàn)場施工。本項目在施工前，先建立機房的深化模型，進行管線深化，指導施工，可減少因設(shè)計失誤在施工中帶來的變更所引起的工期延誤等問題，同時也減少了因返工造成的經(jīng)濟損失。以品茗軟件算量為技術(shù)指標測算，在施工階段的各個時間點自動生成列表，并將施工時的消息實時推送到相關(guān)部門，方便各部門主持和參與自身負責的驗收工作，以此來細化施工現(xiàn)場的每一道工序，確保質(zhì)量合格。同時，在施工驗收時將模型驗收與現(xiàn)場驗收結(jié)合起來，對鋼筋、防水卷材進行管理，并進行進度填報。把控原材料質(zhì)量，質(zhì)量合格的原材料實行入庫管理。質(zhì)檢員發(fā)起原材料報驗申請，填寫驗收信息后提交平臺，監(jiān)理單位復(fù)核確認后提交最終驗收結(jié)果至平臺。

竣工驗收時，通過PC端和移動端將驗收情況與BIM構(gòu)件關(guān)聯(lián)，并根據(jù)驗收規(guī)范創(chuàng)建驗收臺賬，附相關(guān)文檔、圖片等證明文件，以對驗收工作量進行統(tǒng)計。驗收通過后，平臺自動對驗收資料進行歸檔。

（四）運維階段

1.構(gòu)件生產(chǎn)標準化。運用BIM模型，在建好樓板模型中，采用BeePC設(shè)計中批量拆分功能，自動對樓板進行合理拆分。［5］點擊BeePC深化欄中板布置功能，對配筋完成的疊合板進行自動編號出圖，可直接完成施工圖繪制。根據(jù)結(jié)構(gòu)配筋圖，對梁柱節(jié)點等位置的負責鋼筋節(jié)點進行三維建模，可直觀地指導現(xiàn)場在復(fù)雜節(jié)點位置綁扎鋼筋?；贐IM技術(shù)的技術(shù)交底，將施工復(fù)雜節(jié)點通過工藝模擬動畫展示給施工人員，使交底的內(nèi)容更加直觀，提高了施工人員的工作效率，使工程施工流程更加簡單，極大地提高了項目交底的質(zhì)量。

2.BIM與一體化裝修?；谕两?、機電的BIM模型，構(gòu)建重點部位的室內(nèi)精裝模型并渲染，指導、協(xié)調(diào)內(nèi)裝修專業(yè)的設(shè)計。圖5為室內(nèi)精裝渲染效果，同時也便于展示室內(nèi)裝修效果。圖6為室內(nèi)精裝模型，有利于室內(nèi)精裝設(shè)計進行正向深化設(shè)計、出圖。

圖5 室內(nèi)精裝渲染

圖6 室內(nèi)精裝模型

3.景觀。景觀漫游表現(xiàn)的特點是交互性強，以多維全景、實時互動的方式讓人們感受現(xiàn)場參與，能夠全方位、直觀地給人們提供各種具有真實感的場景信息，讓項目場景更加豐富多彩。

4.二維碼信息運用。在現(xiàn)場各區(qū)域設(shè)立多個二維碼掃描點，對構(gòu)件信息、工地巡檢記錄、施工工藝等可直接通過掃描二維碼獲取。

三、BIM協(xié)調(diào)平臺

要實現(xiàn)在工程全壽命周期應(yīng)用BIM技術(shù)，增大應(yīng)用點，突出技術(shù)優(yōu)勢，需要建立BIM協(xié)調(diào)平臺。平臺通過融合匯聚建設(shè)過程中的各類信息，方便管理和執(zhí)行者實時掌握，同時整合建設(shè)過程中的各類事務(wù)，形成一個順暢運行的機體。

（一）管理平臺的應(yīng)用功能

基于BIM技術(shù)的項目管理平臺將為民用建筑的建設(shè)工作構(gòu)建一套數(shù)字化、可視化、一體化的解決方案。在系統(tǒng)的建設(shè)過程中，圍繞兩個要點：第一，切實有效地應(yīng)用BIM技術(shù)，充分利用既有信息資源，將BIM成果運用到民用建筑的建設(shè)管理過程中；第二，強化對民用建筑的全生命周期管理，通過此管理平臺銜接、閉合設(shè)計與建設(shè)甚至后期運維環(huán)節(jié)，做好民用建筑建設(shè)信息化管理。

（二）項目管理平臺的應(yīng)用優(yōu)勢

在民用建筑工程建設(shè)施工的節(jié)點，應(yīng)用BIM的集成項目交付模式同步實施信息化，填補建設(shè)施工階段的信息化斷層。另外，項目管理平臺具有集成的優(yōu)點，能夠?qū)⒃摰貐^(qū)或該市域所有的項目類型結(jié)合起來，便于政府部門從宏觀層面進行監(jiān)管。項目管理平臺的應(yīng)用是BIM技術(shù)的深層次應(yīng)用，將簡單的翻模應(yīng)用擴展成為建筑項目的全壽命周期應(yīng)用，更為項目建成后的運維環(huán)節(jié)打下堅實的基礎(chǔ)。隨著信息化技術(shù)日新月異的變化，項目管理平臺的功能也越來越多元化、豐富化。

1.信息的快速整合與查詢。由于BIM模型能整合民用建筑規(guī)劃、設(shè)計、施工階段所有數(shù)據(jù)，使得民用建筑監(jiān)理方、施工方、建設(shè)方能夠通過BIM模型快速全面地掌握該民用建筑建設(shè)管理階段的所有信息，包括施工進度、分項管理情況、現(xiàn)場狀況等。

2.信息的有效共享和傳遞。基于BIM模型，將多方數(shù)據(jù)進行有效整合，使得多方的數(shù)據(jù)可以在一個統(tǒng)一的平臺上進行有效共享和傳遞，減少了由于信息孤島導致的信息失真與損耗問題。

3.建設(shè)信息的綜合管理?；贐IM技術(shù)的項目管理平臺，整合所有施工相關(guān)業(yè)務(wù)流程，包括進度計劃安排與計劃調(diào)整、施工任務(wù)分發(fā)、現(xiàn)場監(jiān)督管理等。

4.結(jié)合BIM模型的預(yù)警預(yù)案。結(jié)合施工BIM模型，實現(xiàn)對施工現(xiàn)場突發(fā)事件的應(yīng)急處置。結(jié)合BIM模型模擬出的最佳疏散路徑，能夠輔助突發(fā)事件的處理。在事故發(fā)生第一時間發(fā)出預(yù)警，指導人員疏散，減少因發(fā)生重大危險事故造成的人員傷亡和經(jīng)濟損失。

（三）平臺創(chuàng)新應(yīng)用

品茗CCBIM軟件技術(shù)具有模型輕量化、圖紙文件管理、現(xiàn)場應(yīng)用、項目看板等特性，借助互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)技術(shù)，能夠梳理出民用建筑建設(shè)施工及管理流程，并制定了標準化管理流程，研究出一整套符合民用建筑建設(shè)施工管理的數(shù)據(jù)庫，整合了設(shè)計交付的BIM模型數(shù)據(jù)以及監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)，研究出BIM模型輕量化與數(shù)據(jù)集成技術(shù)。BIM的三維可視化施工信息展現(xiàn)與交互模式技術(shù)以及工程進度信息化管理與協(xié)同技術(shù)的整合應(yīng)用，研發(fā)了一整套“可視化”“可監(jiān)控”“可支撐決策”的建設(shè)管理一體化的信息管理解決方案。

平臺支持項目管理平臺的相關(guān)數(shù)據(jù)遷移與共享到后期的運維管理平臺；支持在GIS地圖上展示民用建筑全生命周期信息；支持將信息數(shù)據(jù)與三維BIM模型綁定且在三維可視化界面上通過點擊任意一段民用建筑，可以彈出菜單顯示其相關(guān)信息。遷移的建設(shè)信息包括用地規(guī)劃、施工許可、建設(shè)、建設(shè)單位、施工單位、監(jiān)理單位、使用單位、權(quán)屬單位、使用年限、投入使用時間、養(yǎng)護記錄、維修加固記錄、報警記錄、報警處置記錄、報廢記錄、改造記錄等數(shù)據(jù)，尤其是項目管理平臺集成施工階段的所有建設(shè)資料，包括設(shè)計方案、施工圖紙、結(jié)構(gòu)方案、開挖方案、質(zhì)量驗收等資料。支持將建設(shè)階段資料遷移到運維管理系統(tǒng)中，與后期運維階段產(chǎn)生的文檔資料一起構(gòu)建電子資料管理庫，實現(xiàn)資料的無紙化管理、高效流轉(zhuǎn)與快速查詢，并最終實現(xiàn)了本項目的高效管理，達到了項目預(yù)期的經(jīng)濟效益和社會效益。

四、結(jié)束語

本文基于南平市西南角地塊的民用建筑項目，深入研究了民用建筑全過程項目管理BIM應(yīng)用技術(shù)。能夠看出，在信息化高速發(fā)展的時代，BIM應(yīng)用技術(shù)在民用建筑全過程管理中優(yōu)勢突出。在方案設(shè)計階段，BIM技術(shù)建模清晰，輔助性能好，優(yōu)化設(shè)計，利于發(fā)展綠色建筑。在施工圖深化階段，能夠進行碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，生成工程量清單。在施工階段，可為施工提供更為直接的交底與參考，便于監(jiān)理單位的檢查與復(fù)核。協(xié)調(diào)平臺的優(yōu)勢突出，能夠快速整合信息，進行共享傳遞。本項目在全生命周期運用BIM技術(shù)，將小區(qū)內(nèi)各類信息系統(tǒng)和資源進行了重組，對豐富社區(qū)居民的生活服務(wù)起到越來越重要的作用。由此，將BIM技術(shù)應(yīng)用于工程項目的各個建設(shè)環(huán)節(jié)，通過技術(shù)整合，使得BIM技術(shù)的核心價值發(fā)揮更大優(yōu)勢。