BIM在工程施工管理中的應用

李昭夏 卞 貝 劉潔凝 劉旭斌 劉源延 陳 杰

(1.華北電力大學，北京 102206； 2.中鐵建大橋工程局集團第三工程有限公司，遼寧 沈陽 110043)

BIM在工程施工管理中的應用

李昭夏1卞 貝1劉潔凝1劉旭斌1劉源延1陳 杰2*

(1.華北電力大學，北京 102206； 2.中鐵建大橋工程局集團第三工程有限公司，遼寧 沈陽 110043)

以BIM在工程施工管理中的應用為研究對象，以目前BIM技術應用的優勢及其在國內外應用現狀為背景，對BIM技術在工程施工管理中的具體應用進行了論述，并對其應用的效益和前景進行了分析。

建筑信息模型，工程施工管理，應用效益，前景

1 研究背景

美國對于建筑信息模型的研究和應用處于世界領先地位，隨著BIM的發展，產生了各種BIM協會并出臺了各種標準，甚至在某些高校開設了BIM課程；新加坡則從政府到企業都大力推廣BIM技術，政府致力于使得建筑業企業把BIM應用于建筑全過程；英國政府要求強制使用BIM；北歐國家挪威等則擁有主要建筑信息模型軟件的廠商；日本建筑學會則發布了BIM指南，為BIM技術在日本建筑行業內的應用和發展提供了指導[1]。

近幾十年我國建筑行業有了飛速的發展，但是在整個建筑工程管理上還存在著管理粗放、專業協調能力不夠等諸多缺陷，而BIM技術的應用可以在很大程度上改善這些缺陷，使得我國的建筑行業向現代化、精細化的方向發展，實現建筑業的革新。我國使用BIM技術比較晚，技術推廣較為緩慢。但是隨著BIM技術在行業盛行，相關深入研究以及軟件運用等人才培訓都在進行，加上國家的政策扶持促進BIM在國內的推廣和發展，BIM技術的成熟廣泛運用只是時間上的問題[2]。

2 BIM概述

BIM即建筑信息模型。目前被行業廣泛接受的BIM定義來自于美國國家BIM標準(NBIMS)，該定義規定：BIM可以把一個建筑或設施的物理結構、功能、材料、價格等各種信息用數字表示出來，并形成該建筑或結構的一個數據庫。該數據庫可以實現信息的共享，在項目的各個階段，項目利益各方可以隨時在該數據庫中添加、提取、修改建筑信息，以保證項目的順利實施和項目利益各方實現利益。

BIM技術在工程施工管理中的應用優勢主要表現在：

1)可視化，即運用BIM技術建立3D模型形象直觀地將工程效果呈現出來，便于管理和施工人員理解工程細節，確保現場作業的準確和高效。

2)協調性，即利用BIM技術使各個施工單位和管理人員之間形成良好的溝通和互動，以促使工作保持高度的協調性，強化了項目整體利益的經營原則。

3)模擬性，即通過BIM信息模型模擬建筑模型和施工程序、日常緊急情況的處理方法等，達到對三維圖紙進行審核糾錯、確定合理的施工方案來指導施工的目的。

4)優化性，即通過3D建筑模型集成建筑工程項目各個工程數據，通過整合分析幫助設計施工人員提供可靠的參考，找到問題，優化項目。

5)可出圖性，即BIM信息模型可以根據實際需要將精確三維信息模型轉化為質量更高、更全面的二維圖紙。如綜合管線圖、綜合結構留洞圖(預埋套管圖)等[3]。

3 BIM在施工管理中的具體應用

3.1設計階段——三維設計與施工圖繪制

1)三維設計：通過三維協調效果圖、渲染圖和三維實時動態漫游形象直觀地表現設計效果。并且三維模型所建立的數據庫可以實現數據共享和重復利用，節省重新收集數據和創建模型的時間和成本。在施工前確定設計中存在的問題與沖突，確保設計的可施工性[4]。如西安地鐵五號線工程，利用虛擬現實技術增強BIM模型的互動性和二次利用價值。

2)施工圖繪制：利用3D模型完成結構條件圖，對結構進行分析從而得出合理的結構施工圖，可以實現協同設計和數據聯動，避免返工。并可以用3D模型直觀展現一些用二維難以表達清楚的特殊的、復雜的工程。例如2008年北京奧運會主體育場“鳥巢”，其曲線外殼的尺寸、形狀等用二維圖來表達非常困難，而使用BIM技術創建的三維模型可以直觀展現出“鳥巢”曲線鋼的3D模型，甚至可以使3D模型和計算機相關聯直接加工異型鋼構件，實現無紙化建造[5]。

3.2組織階段——總場平的布置與工藝模擬

1)總場平的布置：應用BIM軟件創建施工現場相應設備、資源的模型，區分施工現場的不同區域，如生活區、作業區、原材料設備加工區，對現場進行模擬，方便總場平的布置和可視施工方案的編制。

2)工藝模擬和施工安排：BIM技術可以在施工之前就能夠對各個施工工藝做出模擬展示，形象直觀地展示出工程實況。提高施工各個部門之間的溝通效率并結合工作面情況和資源供應情況分析后以精確地組織施工資源進行實體的修建。

3.3生產階段——成本、進度、質量和安全管理

1)成本管理：建筑所需材料的數量、種類和價格等信息都可以在BIM模型中直接生成，而且BIM數據庫中的數據會隨著設計的變更而自動變更，省去了人工變更數據的麻煩，而預算員可以根據變更后的建筑信息模型估價、評估風險等。另外，基于BIM技術可以進行“框圖出價”，即根據三維模型分樓層、區域、構件類型、時間節點等進行造價估算，工程造價管理人員可及時、準確地篩選和調用工程基礎數據。

2)進度管理：利用BIM技術建立模型，把合同和圖紙的要求關聯到數據庫中，設定相應參數，快速、準確獲得進度工程量，實現進度節點控制。同時可以基于BIM模擬動畫施工，更好地了解施工過程中的難點，合理安排工期。

3)質量管理：

a.技術交底，即應用BIM技術建立模型，形象直觀地使工人知道自己將要完成部分的技術要求、完成效果，避免不必要的材料和人工浪費，大大提高施工效率。例如長沙地鐵5號線在進行技術交底時使用BIM技術創建的三維模型，用三維動畫配以文字和語音說明，直觀展現工程各部分施工要點和技術規范要求，形成了一整套可視化交底視頻合集使得工人節約了理解施工要點所需的時間，減少了錯誤的發生[7]。

b.質量控制，即直觀了解施工質量控制關鍵點，在施工現場將BIM模型與實際作業結果進行對比，及時把發生工程質量問題的部位相關情況錄入到BIM模型中，有效地避免錯誤的發生。同時，將BIM技術與現代化新技術相結合，例如使用3D激光掃描技術對構件進行質量驗收，可以進一步優化質量檢查和控制手段。

c.提供生動全面圖紙，即利用BIM技術提供的生動圖紙使施工人員預見到建筑的最終效果，及早解決設計施工和圖紙設計有沖突的地方，進而保證產品質量。

4)安全管理：基于BIM技術的全真模擬達到對現場的可視化管理，通過這樣的方法使項目管理人員在模型中看見臨邊洞口及多作業交叉危險區域，提前對臨邊洞口做好安全防護并隔離多作業危險區域。同時BIM數據庫聯動可以對整個施工現場的危險區域做到動態更新，實現動態安全控制。

4 BIM應用在施工管理中的效益及前景分析

美國斯坦福大學綜合設施工程中心(CIEF)根據32個采用BIM的項目總結了使用建筑信息模型產生的效益初步評估：

1)減少40%變更設計預算；

2)造價估算誤差在3%精確度范圍內；

3)成本估算耗費的時間縮短80%以上；

4)通過檢查管線沖突碰撞，將合同價格降低10%；

5)項目時限縮短7%，及早實現投資回報[8]。

BIM技術所產生的效益十分誘人，但其發展也面臨許多問題：首先，由于BIM的應用在我國起步較晚，很多人不了解BIM，市場需求不足；其次，由于BIM軟件對操作人員要求較高，而重新學習BIM的高昂成本致使很多設計師放棄使用BIM軟件；第三，BIM整體市場沒有相應的指導規范，BIM市場魚龍混雜，難以管理；第四，涉及參與方雜、現存可借鑒經驗少使得BIM的應用在運維階段難以實現。我國應加快推出基于BIM技術的一系列應用軟件，并加快編制中國BIM標準；而企業層面也應建立BIM中心、培養相關人才，嘗試將BIM應用于實際工程項目上。

[1] 賀靈童.BIM在全球的應用現狀[J].工程質量,2013(3)：88-90.

[2] 尹 航.基于BIM的建筑工程設計管理初步研究[D].重慶:重慶大學,2013.

[3] 程建華,王 輝.項目管理中BIM技術的應用與推廣[J].工程質量,2012(8)：156-159.

[4] Reijo Miettinen,Sami Paavola. Beyond the BIM utopia: Approaches to the development and implementation of building information modeling[J]. Automation in Construction,2014(8)：51.

[5] 李久林,王 勇.大型施工總承包工程的BIM應用探索[J].土木建筑工程信息技術,2014(10)：181-183.

[6] 馬筠強.基于BIM的施工現場布置優化研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業大學,2016.

[7] 李祥進.BIM技術在地鐵項目施工管理中的應用[D].長春:長春工程學院,2016.

[8] Brad Hardin. BIM and Construction Management: Proven Tools, Methods, and Workflows [M]. SYBEX INC，2009.

ApplicationofBIMinengineeringconstructionmanagement

LiZhaoxia1BianBei1LiuJiening1LiuXubin1LiuYuanyan1ChenJie2*

(1.NorthChinaElectricPowerUniversity,Beijing102206,China;2.ChinaRailwayConstructionBridgeEngineeringBureauGroupThirdEngineeringCo.,Ltd,Shenyang110043,China)

The article takes the advantages of current BIM technology and its application status at home and abroad as background. All aspects of BIM technology’s application in engineering construction management and the efficiency and prospect of the application are discussed based on the application of BIM in engineering construction management.

Building Information Modeling, engineering construction management, application benefic, prospect

TU712

A

1009-6825(2017)27-0255-03

2017-07-15

李昭夏(1996- )，女，在讀本科生; 卞 貝(1996- )，女，在讀本科生; 劉潔凝(1997- )，女，在讀本科生;劉旭斌(1996- )，男，在讀本科生; 劉源延(1997- )，男，在讀本科生

陳 杰