BIM技術在房屋建筑工程施工中運用分析

馬曉紅

(山西二建集團有限公司，山西 太原 030000)

在建筑行業(yè)中，房屋建筑工程的施工過程往往面臨著諸多挑戰(zhàn)，例如復雜的工藝流程、工序協(xié)調(diào)和資源管理等問題。傳統(tǒng)的手工繪圖和二維設計方法已經(jīng)不能滿足對施工過程的全面控制和協(xié)調(diào)需求。因此，建筑信息模型(BIM)技術作為一種集成設計、施工和運營管理的創(chuàng)新方法，被廣泛引入并應用于房屋建筑工程的施工階段。BIM技術可以通過數(shù)字化的三維模型和協(xié)同平臺，提供精確的空間信息、實時的項目狀態(tài)監(jiān)控和沖突檢測，以及有效的資源管理和優(yōu)化，從而提高施工效率、質(zhì)量控制和項目管理水平。

1 BIM技術在房屋建筑工程施工準備階段的運用

1.1 設計審查與協(xié)調(diào)

1)模型集成，將各個專業(yè)的BIM模型進行整合，包括建筑、結(jié)構、機電等專業(yè)的模型。通過BIM軟件或平臺，將各個模型導入同一項目中，形成一個整體的施工信息模型[1]。

2)協(xié)同設計，通過BIM平臺，建立多方之間的協(xié)同工作環(huán)境。不同專業(yè)的設計師可以同時訪問和編輯BIM模型，實時協(xié)同工作。他們可以通過標注、注釋等功能進行交流和溝通，共同解決設計問題，確保設計符合各項要求，并滿足施工過程中的需求。

3)設計文件更新，在進行設計審查與協(xié)調(diào)后，需要及時更新設計文件。BIM模型中的調(diào)整和變更應反映在施工圖紙和相關文件中，以便施工團隊準確理解和實施最新的設計要求。

4)文檔共享和版本控制，利用BIM平臺進行設計文件的共享和管理，確保所有相關人員可以訪問到最新版本的設計文件。通過版本控制功能，可以追蹤和管理不同版本的設計文件，避免混亂和錯誤。

通過以上方法，BIM技術在房屋建筑工程施工準備階段可以實現(xiàn)設計審查與協(xié)調(diào)的有效支持。通過綜合利用多個專業(yè)的BIM模型，確保設計符合要求并滿足施工需求。這樣可以減少施工過程中的變更和調(diào)整，提高施工效率，降低成本，并確保項目的質(zhì)量和安全性。

1.2 施工工序制定

1)分解施工任務，基于BIM模型，在施工過程中將任務分解為較小的施工單位。例如，將墻體施工分解為砌筑、涂料、裝飾等任務。每個施工單位都可以與特定構件或系統(tǒng)相關聯(lián)，并具有相應的施工時長、人力、材料和設備需求等信息。

2)時間管理與調(diào)整，利用BIM軟件中的時間管理工具，可以將施工任務與時間表關聯(lián)起來，并設置任務的開始和結(jié)束日期。通過模擬不同的施工序列和任務安排，可以評估施工進度并識別潛在的沖突或延誤。如果需要調(diào)整工期，可以在BIM模型中修改任務日期，以實現(xiàn)更合理的時間安排[2]。

3)資源優(yōu)化，BIM模型可以與施工資源相關聯(lián)，包括人員、材料和設備。通過在BIM模型中標記和管理這些資源，可以實現(xiàn)資源的合理分配和利用。例如，模型中可以顯示每個施工任務所需的人力數(shù)量，以幫助團隊更好地安排人員和調(diào)度工作。

4)可視化演示與溝通，利用BIM模型進行可視化演示，可以向項目團隊和相關方展示施工過程和計劃。通過虛擬現(xiàn)實技術，可以提供沉浸式的施工體驗，幫助團隊更好地理解施工過程并提出意見。此外，BIM模型還可以用于與承包商、供應商和監(jiān)理單位等相關方進行溝通和協(xié)作，提高溝通效率和準確性。

通過上述方法，BIM技術在房屋建筑工程施工準備階段可以支持施工工序的制定與管理，可以實現(xiàn)施工過程的規(guī)劃和優(yōu)化，確保施工順利進行，有效利用資源，并最大限度地降低項目風險。

1.3 現(xiàn)場布置和物流規(guī)劃

1)現(xiàn)場布置模擬，利用BIM軟件的建筑場地分析功能，可以將設計模型與實際施工場地進行對比和匹配。通過在模型中標記出設備、道路、臨時建筑物等現(xiàn)場要素，并進行空間分析和碰撞檢測，可以評估現(xiàn)場布置的合理性和可行性。

2)臨時建筑物和設施規(guī)劃，基于BIM模型，規(guī)劃和設計施工期間需要的臨時建筑物和設施，如施工辦公室、倉庫、腳手架等。這些臨時結(jié)構可以與主體建筑進行關聯(lián)，確保其位置和尺寸不會干擾施工進程，并滿足安全和衛(wèi)生要求。

3)施工材料和設備管理，利用BIM軟件的物料管理功能，將施工所需的各種材料和設備與BIM模型關聯(lián)起來。這樣可以追蹤和管理材料的到貨時間、數(shù)量和存放位置，并與施工進度進行同步。通過實時更新BIM模型中的信息，可以幫助團隊準確掌握物資供應和消耗情況。

4)物流路徑規(guī)劃，利用BIM模型，建立物料運輸?shù)淖罴崖窂胶土鞒?。根?jù)施工進度和需求，規(guī)劃材料從供應商到施工現(xiàn)場的運輸路線，并考慮交通狀況、裝卸設備、臨時存儲區(qū)域等因素。這樣可以優(yōu)化物流過程，減少時間和資源浪費，并提高施工效率。

5)可視化演示和協(xié)作，利用BIM模型進行可視化演示，展示物流路徑、臨時設施和儲存區(qū)域的布局。這有助于項目團隊和相關方更好地理解和評估物流規(guī)劃，并提供反饋和建議。同時，BIM模型也可以用于與承包商、供應商和物流供應商等相關方進行溝通和協(xié)作，提高協(xié)同工作效率。

通過上述方法，BIM技術在房屋建筑工程施工準備階段可以支持現(xiàn)場布置和物流規(guī)劃。通過模擬分析、材料管理、可視化演示等功能，可以優(yōu)化現(xiàn)場布置方案和物流路徑，確保施工現(xiàn)場的有效利用和順暢運轉(zhuǎn)。這有助于提高施工效率，減少資源浪費，并為后續(xù)施工階段的順利進行奠定基礎。

2 BIM技術在房屋建筑工程施工過程中的運用

2.1 施工過程模擬和可視化

1)使用軟件，Autodesk Navisworks是一款常用的BIM協(xié)調(diào)軟件，它提供了強大的功能來模擬和可視化施工過程。其他類似的軟件包括Solibri、Tekla Structures等。

2)準備BIM模型，首先，需要準備一個完整的建筑信息模型(BIM)，其中包含了建筑設計的幾何形狀、構件屬性和施工相關信息。這個模型可以由設計團隊或?qū)ｉT的BIM團隊創(chuàng)。

3)導入模型，使用選定的BIM協(xié)調(diào)軟件，導入建筑信息模型(BIM)。通?？梢詫⒍鄠€文件格式(如Revit、IFC等)導入到這些軟件中。確保模型的幾何形狀、構件屬性和關系正確導入。

4)制定施工序列，在BIM協(xié)調(diào)軟件中，使用施工序列工具或任務管理工具來制定施工過程的順序和步驟。這可以通過設置任務的開始和結(jié)束日期、持續(xù)時間以及相關資源來完成[3]。

5)設定約束條件，根據(jù)實際情況，設定施工過程中的約束條件，例如材料的可用性、工人的數(shù)量等。這些約束條件將影響施工過程的模擬和可視化結(jié)果。

6)進行模擬，使用BIM協(xié)調(diào)軟件中的模擬功能，執(zhí)行施工過程的模擬。此時，軟件會基于設定的任務順序、約束條件和資源信息，計算并顯示每個任務的開始時間、結(jié)束時間和工期。

7)可視化展示，通過BIM協(xié)調(diào)軟件提供的可視化功能，將施工過程模擬結(jié)果以圖形方式展示出來?？梢允褂锰摂M現(xiàn)實(VR)技術，讓用戶沉浸在建筑場景中，或者生成動畫演示，以便更好地理解施工過程。

8)分析和優(yōu)化，根據(jù)模擬和可視化結(jié)果，進行進一步的分析和優(yōu)化。例如，識別沖突、瓶頸或延誤，并調(diào)整施工序列、資源分配等，以提高施工效率和減少風險。

通過使用BIM協(xié)調(diào)軟件如Autodesk Navisworks、Solibri或Tekla Structures，在準備好完整的BIM模型后，導入模型并制定施工序列。然后，在設定約束條件的基礎上進行施工過程模擬，并利用軟件提供的可視化功能展示模擬結(jié)果。最后，根據(jù)模擬結(jié)果進行分析和優(yōu)化，以實現(xiàn)更高效的施工過程。

2.2 資源協(xié)調(diào)和沖突監(jiān)測

1)信息關聯(lián)，將各種施工資源(如材料、設備、人力等)與BIM模型進行關聯(lián)，即將這些資源的信息添加到模型中的相應構件或元素上。這可以通過BIM軟件提供的屬性編輯功能或?qū)胪獠繑?shù)據(jù)表完成。

2)資源分配，根據(jù)施工計劃和資源需求，使用BIM軟件中的資源管理工具進行資源的分配和安排。這可以包括指定特定材料的類型和數(shù)量、確定所需設備的位置和時間等。

3)協(xié)調(diào)檢查，利用BIM軟件的碰撞檢測功能，對BIM模型中的施工資源進行協(xié)調(diào)檢查。這一步驟旨在識別潛在的沖突或干擾，例如管道與結(jié)構體之間的沖突，設備與電線走向的沖突等。

4)碰撞解決方案制定，針對檢測到的沖突問題，工程團隊需要制定解決方案。通過在BIM模型中調(diào)整、修改相關構件或系統(tǒng)的位置、尺寸等信息，消除碰撞并確保設計協(xié)調(diào)一致。解決方案應與相關設計師和承包商進行溝通，確保各方對變更有充分的了解和認可[4]。

5)可視化展示，利用BIM軟件中的可視化功能，將資源協(xié)調(diào)和沖突監(jiān)測的結(jié)果以圖形方式展示出來。這可以包括生成碰撞檢測報告、顯示沖突的三維圖形表示，并提供詳細的信息和建議。

通過上述操作方法，BIM技術可以有效地實現(xiàn)房屋建筑工程施工過程中的資源協(xié)調(diào)和沖突監(jiān)測。通過將資源信息與BIM模型關聯(lián)，進行協(xié)調(diào)檢查和沖突解決，并通過可視化展示和實時更新，幫助項目團隊優(yōu)化資源利用、減少沖突和延誤，提高施工效率和質(zhì)量。

3 BIM技術在房屋建筑工程質(zhì)量控制中的運用

3.1 施工工藝和細節(jié)分析

1)施工工藝規(guī)劃，根據(jù)設計圖紙和施工要求，利用BIM軟件對施工工藝進行規(guī)劃和安排。這可能包括確定施工順序、施工方法、工藝流程等。

2)細節(jié)建模，借助BIM軟件的建模功能，將施工細節(jié)和構件詳細建模。這可以包括墻體、地板、天花板、樓梯、門窗等各種構件的精確建模，以便進行后續(xù)的分析和檢查。

3)工藝分析，利用BIM軟件的分析功能，對施工工藝進行詳細分析。例如，可以利用虛擬現(xiàn)實技術在BIM模型中模擬工人的操作過程，以評估施工工藝的合理性、效率和安全性。

4)施工細節(jié)檢查，使用BIM模型的可視化功能，對施工細節(jié)進行檢查。通過將模型旋轉(zhuǎn)、放大和縮小，可以仔細審查每個構件的細節(jié)，確保其符合設計要求和質(zhì)量標準。

5)問題識別和解決，根據(jù)分析結(jié)果和檢查過程中發(fā)現(xiàn)的問題，及時識別并解決施工工藝和細節(jié)方面的不足或錯誤。這可能需要與設計團隊、承包商和供應商進行溝通和協(xié)調(diào)，以找到合適的解決方案[5]。

6)實時更新，隨著施工的進行，及時更新BIM模型中的施工工藝和細節(jié)信息，確保模型與實際情況保持一致。這可以幫助項目團隊實時了解施工工藝和細節(jié)的變化，并做出相應的調(diào)整和決策。

3.2 質(zhì)量檢查和缺陷預防

1)質(zhì)量標準定義，根據(jù)項目要求和行業(yè)標準，制定詳細的質(zhì)量標準和規(guī)范。將這些標準納入BIM模型中，以便后續(xù)的質(zhì)量檢查和評估。

2)模型協(xié)同和審查，利用BIM軟件的協(xié)同功能，多個團隊成員可以同時訪問和編輯BIM模型。各專業(yè)團隊可以對模型進行審查，識別潛在的質(zhì)量問題和沖突，并提出解決方案。

3)施工過程監(jiān)控，基于BIM模型，實時監(jiān)控施工過程中的質(zhì)量控制。通過將實際施工情況與模型進行對比，及時發(fā)現(xiàn)和糾正潛在的質(zhì)量問題。

4)缺陷管理，利用BIM軟件中的缺陷管理系統(tǒng)，記錄和跟蹤施工過程中發(fā)現(xiàn)的缺陷。每個缺陷可以關聯(lián)到相應的構件或位置，并指定責任人進行處理和解決。

4 結(jié)語

綜上所述，對BIM技術在房屋建筑工程施工中的運用進行了深入分析。通過對BIM技術在施工過程模擬與可視化、協(xié)調(diào)與沖突檢測、資源管理與優(yōu)化以及施工質(zhì)量控制等方面的應用進行研究，發(fā)現(xiàn)BIM技術能夠極大地提升施工效率、優(yōu)化資源利用、改善項目協(xié)同和質(zhì)量控制。然而，也意識到BIM技術在實際應用中仍面臨一些挑戰(zhàn)，例如數(shù)據(jù)共享與隱私保護、技術標準和人員培訓等方面的問題。因此，進一步的研究和探索是必要的，以推動BIM技術在房屋建筑工程施工中的更廣泛應用，并為行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供支持。