BIM技術(shù)在常規(guī)房建項(xiàng)目施工中的應(yīng)用研究

余 弦， 高 楊， 王 剛， 饒 丹， 胥 磊

(成都建筑工程集團(tuán)總公司， 四川成都 610000)

BIM技術(shù)在常規(guī)房建項(xiàng)目施工中的應(yīng)用研究

余 弦， 高 楊， 王 剛， 饒 丹， 胥 磊

(成都建筑工程集團(tuán)總公司， 四川成都 610000)

BIM技術(shù)是數(shù)據(jù)化城市的基礎(chǔ)，為了在大多數(shù)建筑中普及BIM技術(shù)，解決BIM技術(shù)在常規(guī)房建項(xiàng)目中應(yīng)用較少的問題，文章以常規(guī)房建項(xiàng)目為例，在施工過程中運(yùn)用了BIM技術(shù)，進(jìn)行了三維建模、施工場(chǎng)地優(yōu)化布置、碰撞檢測(cè)、三維技術(shù)交底等工作，總結(jié)了BIM技術(shù)在常規(guī)房建項(xiàng)目施工中應(yīng)用的技術(shù)路線，為BIM技術(shù)在常規(guī)房建項(xiàng)目中的應(yīng)用做好了鋪墊。

BIM技術(shù)； 常規(guī)房建項(xiàng)目； 施工

建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)，即利用三維模型對(duì)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)和管理的過程[1]。BIM技術(shù)作為一種全新的概念和技術(shù)，越來越受到國(guó)內(nèi)外業(yè)界的關(guān)注。2017年2月底，我國(guó)國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于促進(jìn)建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》，意見指出要加快推廣BIM技術(shù)在規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)全過程的集成應(yīng)用。

目前BIM技術(shù)主要應(yīng)用在工程技術(shù)難度大的項(xiàng)目中，但對(duì)于建筑行業(yè)來說大部分工程項(xiàng)目屬于常規(guī)房建項(xiàng)目。目前常規(guī)房建項(xiàng)目普遍依靠經(jīng)驗(yàn)施工，采用粗放的管理模式，施工技術(shù)和管理方法有一定的局限性，所以導(dǎo)致在常規(guī)房建項(xiàng)目中施工管理水平低下、生產(chǎn)效率和盈利能力不高的局面[2]。將BIM技術(shù)應(yīng)用在常規(guī)房建項(xiàng)目中可以實(shí)現(xiàn)圖紙三維可視化，提高溝通效率，有效整合資源，在項(xiàng)目的全生命周期管理中都可以起到積極作用。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

本工程位于成都崇州市東南方向，晨曦大道中段兩側(cè)，原唐安村、彭廟村等區(qū)域，位于明湖商務(wù)區(qū)范圍內(nèi)，屬于崇州市新區(qū)發(fā)展的范圍，凈用地面積20 544.62 m2。項(xiàng)目由5棟主體建筑組成：一棟為地上3層商業(yè)樓；一棟為地上一單元18層，二單元26層住宅樓，設(shè)地下室非機(jī)動(dòng)車庫(kù)；一棟為地上26層住宅樓；一棟樓為地上18樓住宅樓，設(shè)地下室非機(jī)動(dòng)車庫(kù)；一棟為地上18層住宅樓。

1.2 工程特點(diǎn)和難點(diǎn)

(1)本工程為5棟主體建筑同時(shí)施工，單體涉及高層、小高層、多層、附屬建筑，工程之間互相影響大，工期壓力大。

(2)本工程屬于勞動(dòng)密集型工程，幾棟單體同時(shí)開工，需要大量的勞動(dòng)力資源，而除開建筑物，場(chǎng)地內(nèi)能夠布置臨時(shí)辦公區(qū)和生活區(qū)的位置十分擁擠。

(3)本工程除了土建部分施工內(nèi)容，還有包括生產(chǎn)工藝、鋼結(jié)構(gòu)、幕墻、保溫、綠化總平等內(nèi)容為分包，需要各方協(xié)調(diào)配合的內(nèi)容多。

2 BIM組織與應(yīng)用環(huán)境

2.1 BIM應(yīng)用的目標(biāo)

由于本工程建筑面積大，工期緊，周邊可利用的場(chǎng)地有限，結(jié)合本工程的特點(diǎn)及難點(diǎn)，根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的施工圖紙，利用Revit、SkechUp、品茗系列軟件建立三維模型，主要解決施工現(xiàn)場(chǎng)三維平面布置、圖紙審查、深化設(shè)計(jì)、三維技術(shù)交底等問題。

2.2 BIM團(tuán)隊(duì)的組成

為了保證本項(xiàng)目BIM計(jì)劃的實(shí)施，特設(shè)立專門的BIM工作團(tuán)隊(duì)(圖1)。

圖1 BIM團(tuán)隊(duì)組織架構(gòu)

2.3 軟硬件配置

2.3.1 硬件配置

通常情況下，BIM建模對(duì)電腦的配置要求比較高，花費(fèi)也比較高。但由于本工程是常規(guī)房建項(xiàng)目，結(jié)合要解決的實(shí)際問題，配置在有些方面則可以盡量節(jié)省。為該BIM工作團(tuán)隊(duì)配備的5臺(tái)電腦，其具體配置可以參見表1所示。

2.3.2 軟件配置

實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)需要安裝相應(yīng)的軟件來解決問題，本項(xiàng)目用到的具體BIM軟件名稱、版本及用途見表2所示。

3 BIM模型的建立

本工程主要采用Revit2016、SketchUp2016建立三維模型。Revit建模軟件是一個(gè)綜合型軟件，可以集合建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電來建立綜合模型，以便實(shí)現(xiàn)模型展示、碰撞檢測(cè)、工程量統(tǒng)計(jì)等功能。用SketchUp軟件建立的模型，是把Revit建立好的模型導(dǎo)入3DMAX中轉(zhuǎn)換為SkechUp軟件可以識(shí)別的格式，主要用于效果展示、施工平面圖布置，這兩款軟件都可以對(duì)實(shí)際效果進(jìn)行很好的展示。

表1 硬件配置要求

表2 軟件配置

4 BIM的應(yīng)用

4.1 3D現(xiàn)場(chǎng)施工布置

土地資源稀缺是城市化進(jìn)程中面臨的主要矛盾。傳統(tǒng)的施工場(chǎng)地布置通常是相關(guān)技術(shù)人員在初步了解工程的基本情況和周邊環(huán)境的基礎(chǔ)上用CAD進(jìn)行布置的，主要考慮臨時(shí)設(shè)施的豎向投影，在實(shí)際施工過程中也根據(jù)執(zhí)行人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行改變。用這種方式進(jìn)行布置很難發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，有時(shí)候?qū)е虏坏貌恢匦虏贾茫速M(fèi)大量的人材成本。

基于此我們采用SckechUp2016對(duì)本工程施工總平圖進(jìn)行3D模擬布置，分階段對(duì)臨舍、臨道、塔吊、堆場(chǎng)等臨時(shí)設(shè)施的布置進(jìn)行優(yōu)化，最大限度地利用了施工場(chǎng)地，節(jié)省作業(yè)空間，有效解決了施工場(chǎng)地不足的問題；利用三維模型還可以更加直觀地向班組交底，使工人更深入地理解場(chǎng)地的布置情況，加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)管理；同時(shí)還可以結(jié)合周邊環(huán)境，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)形象進(jìn)行有針對(duì)性的管理(圖2)。

圖2 三維總平模型

4.2 碰撞檢測(cè)

通常情況下，平面圖紙中的沖突很難提前察覺，往往施工到?jīng)_突位置再來解決已為時(shí)過晚，會(huì)造成大量的資源浪費(fèi)。通過將各專業(yè)模型整合后可以進(jìn)行碰撞檢測(cè)分析，在施工前可以提前發(fā)現(xiàn)大量難以察覺的空間沖突，及時(shí)溝通反饋，調(diào)整圖紙，減少設(shè)計(jì)變更，保障施工質(zhì)量，避免返工造成的資源浪費(fèi)，提高設(shè)計(jì)效率。

本工程碰撞檢測(cè)所使用的軟件為Navisworks2016。這款軟件主要作用是輔助Revit軟件，實(shí)現(xiàn)模擬施工、渲染動(dòng)畫、碰撞檢測(cè)等功能。同時(shí)，在施工前建立管線結(jié)構(gòu)BIM 綜合模型可以對(duì)準(zhǔn)備在混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)留的孔洞進(jìn)行準(zhǔn)確的位置定位，從而避免二次返工，破壞整體結(jié)構(gòu)，保證工程質(zhì)量。

以其中一棟樓為例，本次碰撞檢測(cè)一共檢查出了260處有碰撞的位置，避免了不必要的返工，節(jié)省了成本和工期(圖3、圖4)。

圖3 管道與墻的碰撞

圖4 管道與梁的碰撞

4.3 3D技術(shù)交底

對(duì)一些施工技術(shù)難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高的項(xiàng)目，運(yùn)用三維施工模型進(jìn)行技術(shù)交底，可以讓施工人員充分理解設(shè)計(jì)意圖，按照方案施工，使施工成果與設(shè)計(jì)目標(biāo)一致；同時(shí)可以對(duì)施工的重點(diǎn)難點(diǎn)進(jìn)行分析，減少?gòu)?fù)雜節(jié)點(diǎn)施工帶來的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，從而提高施工質(zhì)量，保障施工安全，節(jié)約施工時(shí)間。

外腳手架搭設(shè)的質(zhì)量好壞直接關(guān)系到工程的形象及安全。本工程對(duì)外腳手架用品茗系列軟件進(jìn)行三維建模，再進(jìn)行技術(shù)交底，更加方便了施工人員對(duì)方案的理解，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，保證了工程質(zhì)量(圖5)。

圖5 品茗腳手架三維模型

4.4 材料優(yōu)化

模板工程在現(xiàn)澆混凝土工程中通常占很大比例的工程量和工程造價(jià)[3]。通常情況下，我們主要利用根據(jù)建筑面積進(jìn)行模板量估計(jì)，模板的排版也依靠人工利用CAD軟件進(jìn)行排版，估計(jì)常常不準(zhǔn)確，容易造成模板資源浪費(fèi)。本項(xiàng)目利用品茗模板軟件，建立模板模型。通過軟件計(jì)算，可以生成模板配模圖，并對(duì)配模圖進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，達(dá)到最優(yōu)化配模方案。在施工過程中，根據(jù)配模方案對(duì)模板進(jìn)行采購(gòu)，要求班組按照配模圖來進(jìn)行配模，最大程度的節(jié)約材料，減少成本(圖6)。

圖6 品茗模板三維模型

以其中一棟建筑面積為13 355 m2的樓為例，根據(jù)一位技術(shù)負(fù)責(zé)人多年的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算，需要的模板量為46 742 m2，計(jì)算系數(shù)為3.5。而經(jīng)過品茗系列軟件計(jì)算得出的精確模板量為42 792 m2，計(jì)算系數(shù)為3.2。那么如果是10×104m2的建筑，以50元/m2的木模板計(jì)算，可以節(jié)省150萬(wàn)元的造價(jià)。

5 技術(shù)路線分析

利用BIM技術(shù)可以解決的問題很多，但不可能每一個(gè)工程都需要把每一項(xiàng)功能用到，我們應(yīng)該具體問題具體分析。對(duì)于常規(guī)房建項(xiàng)目，主要可以利用BIM技術(shù)解決施工現(xiàn)場(chǎng)布置、碰撞檢測(cè)、3D技術(shù)交底和模板優(yōu)化等問題。通過在本項(xiàng)目中應(yīng)用BIM技術(shù)，我們總結(jié)出了一條適用在常規(guī)房建項(xiàng)目施工過程中應(yīng)用BIM的技術(shù)路線(圖7)，今后類似的項(xiàng)目就可以參照此技術(shù)路線應(yīng)用BIM。

圖7 技術(shù)路線

6 結(jié) 論

利用BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的可視化，大大提高管理效率，降低人力資源成本。在常規(guī)房建項(xiàng)目中運(yùn)用BIM技術(shù)要結(jié)合工程的特點(diǎn)及難點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際需求制定BIM實(shí)施方案。從本案例中總結(jié)出來的三維施工場(chǎng)地布置、碰撞檢測(cè)、三維技術(shù)交底以及模型的深化設(shè)計(jì)等可以作為一套實(shí)施方案在其他類似工程中直接應(yīng)用。當(dāng)然我們還可以考慮把工程預(yù)決算和工期考慮進(jìn)來設(shè)計(jì)BIM實(shí)施方案。

[1] 王陽(yáng). BIM技術(shù)在建設(shè)項(xiàng)目全生命周期的應(yīng)用研究[J]. 建筑與預(yù)算,2015(1):5-7.

[2] 謝斌. BIM技術(shù)在房建工程施工中的研究及應(yīng)用[D].成都: 西南交通大學(xué),2015.

[3] 毛軍,陳維平,馬宏,等. 建筑模板計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件及其應(yīng)用[J]. 施工技術(shù),2000(11):17-19.

[定稿日期]2017-06-28

余弦(1991～), 女，碩士研究生, 工程師, 主要從事施工管理與科技創(chuàng)新工作。

TU712.1

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