土建施工深化設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)應(yīng)用與工序協(xié)調(diào)探究

【摘要】在土建施工深化設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)的應(yīng)用與工序協(xié)調(diào)起著關(guān)鍵作用。文中對(duì)當(dāng)前土建行業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查和分析，探討了其在工序協(xié)調(diào)中的潛在優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)。研究發(fā)現(xiàn)，BIM技術(shù)在土建工程中能夠提高信息共享、協(xié)同設(shè)計(jì)和工序規(guī)劃的效率，有助于減少工程變更和沖突，并提升整體施工質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；土建工程；深化設(shè)計(jì)；工序協(xié)調(diào)；施工質(zhì)量

【中圖分類號(hào)】TU17 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2024）07-0164-03

0 引言

隨著科技的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)在土建領(lǐng)域的應(yīng)用日益普及。在土建施工深化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，BIM技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，發(fā)揮了重要作用[1]。BIM技術(shù)不僅能夠?yàn)橥两üこ烫峁┤娴男畔⒅С?，還能在工序協(xié)調(diào)中發(fā)揮重要作用。因此，本文通過(guò)探討B(tài)IM技術(shù)在土建深化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，闡述其對(duì)深化設(shè)計(jì)的積極作用，并對(duì)土建深化過(guò)程中BIM技術(shù)的應(yīng)用與工序協(xié)調(diào)進(jìn)行探究。

1 土建行業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 BIM技術(shù)基本概念

BIM技術(shù)作為一種基于數(shù)字化模型的工程管理方法，將建筑、結(jié)構(gòu)和設(shè)備等各項(xiàng)信息整合到一個(gè)統(tǒng)一的模型當(dāng)中，以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑項(xiàng)目全生命周期的綜合管理和有效控制[2]。其核心構(gòu)成為建筑信息模型，其中包含了建筑物的幾何形狀、空間關(guān)系、屬性信息及各項(xiàng)工程數(shù)據(jù)等重要信息。

1.2 BIM技術(shù)在土建工程施工中的作用

在土建類項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，BIM技術(shù)能夠提前進(jìn)行施工模擬、優(yōu)化復(fù)雜節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)各專業(yè)之間的碰撞等工作[3]。通過(guò)對(duì)項(xiàng)目全過(guò)程中的問(wèn)題進(jìn)行模擬與優(yōu)化處理，可以顯著提高工程施工效率，并為工程管理提供極大便利。

2 深化設(shè)計(jì)及BIM施工深化設(shè)計(jì)

2.1 深化設(shè)計(jì)

在工程設(shè)計(jì)中，對(duì)于條件圖或原理圖的深化設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的一環(huán)[4]。深化設(shè)計(jì)后的圖紙經(jīng)過(guò)審查，保證了圖形的一致性，從而可以直接用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)和安裝施工。BIM技術(shù)在這一過(guò)程中展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢(shì)，尤其在機(jī)電管線綜合技術(shù)的應(yīng)用方面?？梢猿浞钟涗浐捅磉_(dá)工程中各種管線和設(shè)備的信息，為深化設(shè)計(jì)提供豐富的數(shù)據(jù)支持，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)計(jì)軟件和系統(tǒng)的無(wú)縫連接。

2.2 BIM施工深化設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)院提供的施工圖通常達(dá)到LOD300級(jí)別，這一級(jí)別的圖紙?jiān)谡故窘ㄖＰ蜁r(shí)已經(jīng)較為詳細(xì)，但在實(shí)際施工過(guò)程中，施工單位往往需要進(jìn)行進(jìn)一步的深化設(shè)計(jì)[5]。這種施工前深化設(shè)計(jì)的主要目的在于確保施工操作的順利進(jìn)行。具體的LOD對(duì)應(yīng)土建工程階段如表1所示。

3 BIM技術(shù)土建深化設(shè)計(jì)應(yīng)用

3.1 鋼筋節(jié)點(diǎn)及機(jī)電工程BIM深化設(shè)計(jì)

基于BIM技術(shù)的管線綜合技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域具有顯著的應(yīng)用潛力。此技術(shù)將建筑、結(jié)構(gòu)和機(jī)電等專業(yè)的模型整合為一個(gè)統(tǒng)一的綜合模型，從而為深化設(shè)計(jì)提供便利。這一綜合模型可以進(jìn)一步導(dǎo)入相關(guān)軟件進(jìn)行機(jī)電專業(yè)與建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)之間的碰撞檢查，以發(fā)現(xiàn)并解決可能存在的管線沖突問(wèn)題。

在鋼筋節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)方面，通過(guò)BIM模型，可以對(duì)鋼筋節(jié)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)建模，明確各節(jié)點(diǎn)的鋼筋布置情況。設(shè)計(jì)人員可以使用BIM軟件進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的三維可視化模擬，從而更直觀地看到鋼筋的交叉和連接情況，避免傳統(tǒng)二維圖紙中可能出現(xiàn)的疏漏和誤解。通過(guò)碰撞檢查功能，能夠提前發(fā)現(xiàn)鋼筋與管線、機(jī)電設(shè)備之間的沖突，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，確保施工過(guò)程中不會(huì)因?yàn)樵O(shè)計(jì)問(wèn)題導(dǎo)致返工。此外，BIM技術(shù)可以自動(dòng)生成鋼筋下料表和施工詳圖，提高設(shè)計(jì)的精確性和施工效率。

3.2 預(yù)留洞口及預(yù)埋件位置深化

在建筑工程中，墻體預(yù)留洞口的深化設(shè)計(jì)具有關(guān)鍵性意義，傳統(tǒng)上常采用CAD二維圖紙進(jìn)行三視圖繪制。然而，這種方法存在著位置對(duì)應(yīng)不精準(zhǔn)、施工偏移等問(wèn)題，可能導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)出現(xiàn)洞口位置偏移等情況。為解決這一問(wèn)題，BIM技術(shù)提供了一種更為精確和高效的解決方案，以確保圖紙的準(zhǔn)確性和一致性。

3.3 BIM技術(shù)二次結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)排版

利用Revit軟件進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建是一種常見(jiàn)的實(shí)踐方法，其中包括設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)砌塊族、裁切砌塊族、門窗配塊族等砌體排布構(gòu)配件。這些構(gòu)配件的設(shè)置需要嚴(yán)格按照項(xiàng)目選材和相關(guān)規(guī)范進(jìn)行，以確保模型的準(zhǔn)確性和可靠性。在建模過(guò)程中，將砌體排布規(guī)則納入考量范圍，以滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工程要求。在完成砌體排布建模工作后，對(duì)墻體進(jìn)行編號(hào)標(biāo)注和砌塊規(guī)格的注釋編碼，有助于后續(xù)的工程管理與監(jiān)督。特別是利用明細(xì)表功能，可以輸出每堵墻的用料表，詳細(xì)列出所需材料的種類和數(shù)量，為后續(xù)的集中下料、定點(diǎn)運(yùn)輸及現(xiàn)場(chǎng)砌筑提供重要的參考依據(jù)。

3.4 多專業(yè)施工工序協(xié)調(diào)

施工現(xiàn)場(chǎng)情況、設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)、專業(yè)差異和其他變量有時(shí)會(huì)導(dǎo)致建筑工程實(shí)踐中出現(xiàn)局部和隱蔽的專業(yè)交叉問(wèn)題，影響到機(jī)械、電氣和其他專業(yè)。利用傳統(tǒng)的建筑知識(shí)往往很難及時(shí)找到解決這些問(wèn)題的辦法。

通過(guò)BIM模型，可以提前預(yù)見(jiàn)各專業(yè)預(yù)埋管線的位置。例如在土建階段，可以通過(guò)BIM模型確定電氣管線、給排水管道和暖通管道的預(yù)埋位置，避免后續(xù)安裝時(shí)的交叉沖突。在樓板澆筑前，利用BIM技術(shù)模擬各類管道和設(shè)備的安裝高度，確保各類管道之間的間距符合規(guī)范要求，避免施工中因高度不匹配造成返工。

另外，基于BIM技術(shù)的4D施工管理方法可以在實(shí)際施工之前模擬建筑過(guò)程，將時(shí)間維度加入BIM模型中。例如，通過(guò)4D模型可以模擬機(jī)電設(shè)備的安裝順序，確定最佳的施工路徑和時(shí)間節(jié)點(diǎn)，避免不同工序之間的相互干擾。通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用，施工現(xiàn)場(chǎng)的專業(yè)交叉問(wèn)題可以提前發(fā)現(xiàn)并解決，確保各專業(yè)工序的順利進(jìn)行，提高施工效率和質(zhì)量。

3.5 施工模擬

在實(shí)踐中，動(dòng)態(tài)跟蹤可視化施工組織設(shè)計(jì)（即4D虛擬建造）的應(yīng)用，對(duì)于及時(shí)預(yù)警材料和設(shè)備的到貨時(shí)間具有重要意義。通過(guò)施工進(jìn)度管理，將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)影響施工進(jìn)度的因素進(jìn)行深入分析，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并作出相應(yīng)調(diào)整，以確保施工進(jìn)度的有效控制和管理。

3.6 BIM綜合管線的實(shí)施流程

設(shè)計(jì)交底和圖紙會(huì)審是項(xiàng)目啟動(dòng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過(guò)這一階段，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠充分了解項(xiàng)目的合同技術(shù)要求，并與業(yè)主進(jìn)行溝通，以確保設(shè)計(jì)方案符合業(yè)主的期望。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)須確定BIM深化設(shè)計(jì)的內(nèi)容和深度，制定出BIM出圖的具體細(xì)則和標(biāo)準(zhǔn)，以及各專業(yè)管線的優(yōu)化原則，為后續(xù)的深化設(shè)計(jì)工作奠定基礎(chǔ)。

4 BIM技術(shù)在土建工序協(xié)調(diào)中的應(yīng)用與挑戰(zhàn)

4.1 工序協(xié)調(diào)中的BIM技術(shù)應(yīng)用案例分析

以某大型土建項(xiàng)目為例，項(xiàng)目在啟動(dòng)和施工階段采用BIM技術(shù)進(jìn)行工序協(xié)調(diào)實(shí)踐。在項(xiàng)目啟動(dòng)階段，各專業(yè)人員充分利用BIM軟件構(gòu)建項(xiàng)目模型，并展開多次協(xié)同設(shè)計(jì)。這一過(guò)程中，BIM技術(shù)為跨學(xué)科協(xié)作提供了平臺(tái)，促進(jìn)了不同專業(yè)間的信息共享和沖突檢測(cè)。在施工階段，施工團(tuán)隊(duì)依托BIM模型制定了詳盡的施工計(jì)劃和工序安排，并利用BIM技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和管理。這種實(shí)時(shí)的監(jiān)控和管理機(jī)制，有效提升了施工過(guò)程中的協(xié)調(diào)性和效率。最終，通過(guò)BIM技術(shù)的有機(jī)運(yùn)用，成功地完成了施工任務(wù)，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

4.2 BIM技術(shù)在工序協(xié)調(diào)中面臨的挑戰(zhàn)

在土建工程中，總承包模式作為一種生產(chǎn)集成方式，其目標(biāo)在于通過(guò)整合各方資源，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的統(tǒng)一管理和協(xié)調(diào)。然而，在大多數(shù)設(shè)計(jì)施工一體化項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)方和施工方往往會(huì)分別建立獨(dú)立的BIM模型，導(dǎo)致了設(shè)計(jì)與施工之間信息傳遞不暢，增加了項(xiàng)目的管理和協(xié)調(diào)難度。設(shè)計(jì)方和施工方對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用需求也存在差異，設(shè)計(jì)方更注重模型成果的生成和規(guī)范性，而施工方更關(guān)注建造過(guò)程和方式的優(yōu)化。因此，在當(dāng)前情況下，BIM技術(shù)未能充分發(fā)揮其在設(shè)計(jì)施工一體化項(xiàng)目中的優(yōu)勢(shì)，反而為項(xiàng)目管理和協(xié)調(diào)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)模式下BIM應(yīng)用如圖1所示。

在建立設(shè)計(jì)施工一體化BIM模型的框架下，有效實(shí)施協(xié)同管理是確保BIM技術(shù)發(fā)揮作用的關(guān)鍵。通過(guò)一體化模型的建立，施工方得以及時(shí)向設(shè)計(jì)方提供反饋，以促進(jìn)設(shè)計(jì)與施工雙方的密切協(xié)作，從而保障項(xiàng)目的順利進(jìn)行。協(xié)同集成下BIM應(yīng)用如圖2所示。

然而，在執(zhí)行圖2相應(yīng)設(shè)計(jì)流程的過(guò)程中仍然面臨著巨大挑戰(zhàn)。

1）無(wú)項(xiàng)目需求推動(dòng)下設(shè)計(jì)人員認(rèn)知不足。項(xiàng)目上許多設(shè)計(jì)人員將BIM簡(jiǎn)單地視為軟件工具或可視化平臺(tái)，然而，BIM實(shí)質(zhì)上是一種以信息化手段為基礎(chǔ)的建設(shè)活動(dòng)管理方法。因此，BIM的有效應(yīng)用需要一個(gè)強(qiáng)有力的推動(dòng)者，促進(jìn)其在項(xiàng)目中的全面落地和實(shí)施。推動(dòng)者不僅需要具備技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)能力，還需要理解項(xiàng)目管理和業(yè)務(wù)需求，從而有效地整合BIM技術(shù)和項(xiàng)目實(shí)踐。

2）項(xiàng)目存在利益沖突與時(shí)間壓力。在項(xiàng)目中，存在著利益和使用習(xí)慣之間的潛在沖突，這可能會(huì)影響B(tài)IM的推廣和應(yīng)用。此外，BIM深化應(yīng)用目標(biāo)的制定和實(shí)施也需要長(zhǎng)期努力和持續(xù)投入，而在項(xiàng)目緊張的工期下可能會(huì)受到一定程度的限制。由于項(xiàng)目部日常工作繁忙，往往沒(méi)有足夠的時(shí)間和精力來(lái)推動(dòng)BIM技術(shù)的應(yīng)用和推廣。

3）BIM相關(guān)技術(shù)與人才匱乏。BIM技術(shù)的應(yīng)用還面臨著技術(shù)能力不足的問(wèn)題，即缺乏相應(yīng)的硬件設(shè)備和軟件支持，以及缺乏專業(yè)的技術(shù)人員。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，需要投入大量的資源和精力來(lái)建立和維護(hù)BIM平臺(tái)，以支持項(xiàng)目的順利進(jìn)行和有效管理。

4.3 工程項(xiàng)目推進(jìn)BIM技術(shù)深化應(yīng)用的思路和建議

1）解決體制相關(guān)問(wèn)題。為加強(qiáng)BIM技術(shù)在項(xiàng)目中的應(yīng)用，項(xiàng)目部可以成立專門的BIM技術(shù)應(yīng)用工作組，由項(xiàng)目經(jīng)理或?qū)I(yè)技術(shù)人員領(lǐng)導(dǎo)，負(fù)責(zé)統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)BIM技術(shù)在項(xiàng)目中的應(yīng)用和推廣工作。在項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中，為加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)的溝通和協(xié)調(diào)，項(xiàng)目部可以建立定期的周例會(huì)制度，每周召開項(xiàng)目進(jìn)展會(huì)議，及時(shí)了解和解決項(xiàng)目中存在的問(wèn)題和困難，確保項(xiàng)目的順利推進(jìn)和完成。

2）解決酬勞相關(guān)問(wèn)題。在推動(dòng)BIM技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，項(xiàng)目部可以建立相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，激勵(lì)員工積極參與培訓(xùn)并提升BIM技術(shù)水平，從而提高團(tuán)隊(duì)整體的技術(shù)素質(zhì)。BIM技術(shù)應(yīng)用需要有系統(tǒng)的任務(wù)分配和計(jì)劃制定，項(xiàng)目部可以根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況和需求，制定詳細(xì)的BIM應(yīng)用任務(wù)書和計(jì)劃表，明確各項(xiàng)任務(wù)的責(zé)任人和完成時(shí)間，確保BIM技術(shù)在項(xiàng)目中的順利推進(jìn)和應(yīng)用。

3）解決技術(shù)相關(guān)問(wèn)題。在BIM技術(shù)應(yīng)用中，項(xiàng)目部需要充分考慮計(jì)算機(jī)設(shè)備的性能和BIM軟件的兼容性，以確保工作流程的順暢和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。另外，為了提高團(tuán)隊(duì)成員的BIM技術(shù)水平，項(xiàng)目部應(yīng)該制定詳細(xì)的培訓(xùn)計(jì)劃，并指定專門負(fù)責(zé)BIM技術(shù)培訓(xùn)的人員，以確保培訓(xùn)效果和人員素質(zhì)的提升。

5 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)的應(yīng)用對(duì)工程效率的提升、變更和沖突的減少以及施工質(zhì)量的提升具有重要作用。BIM技術(shù)的應(yīng)用將不再局限于施工階段，在規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)維等各個(gè)階段都將發(fā)揮更為重要的作用。因此，推進(jìn)BIM技術(shù)在土建領(lǐng)域的應(yīng)用需要企業(yè)提前做好布局，并具備迎接挑戰(zhàn)的勇氣，通過(guò)循序漸進(jìn)的方式推動(dòng)BIM技術(shù)的應(yīng)用，從而促進(jìn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)高速可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 呂成旺.基于BIM技術(shù)的城市地鐵銜接土建施工成本管控方法[J].工程機(jī)械與維修，2024（2）：90-92.

[2] 朱鵬飛，武猛，薛攀.BIM技術(shù)在地鐵車站與暗挖區(qū)間土建施工中的集成應(yīng)用[J].中國(guó)建筑裝飾裝修，2024（1）：72-74.

[3] 李直，曾宏強(qiáng)，滕飛.BIM技術(shù)在傳統(tǒng)土建施工深化設(shè)計(jì)中的運(yùn)用[J].城市住宅，2021，28（s1）：194-195.

[4] 高睿.基于BIM技術(shù)的土建項(xiàng)目施工成本管理研究[D].揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)，2023.

[5] 馬錦燦，周志峰.BIM技術(shù)在土建施工現(xiàn)場(chǎng)布置管理中的應(yīng)用[J].新型工業(yè)化，2022，12（12）：160-164.

[作者簡(jiǎn)介]林嘉祺（2002—），男，福州人，本科，研究方向：建筑工程。