基于BIM(5D)技術(shù)在施工中應(yīng)用的設(shè)想

蔣新川

(四川省第六建筑有限公司,四川成都 610051)

BIM應(yīng)用始于美國(guó)，近年來作為新一代建筑行業(yè)創(chuàng)新技術(shù)已經(jīng)被廣泛認(rèn)可，我國(guó)“十二五”規(guī)劃總體思路和戰(zhàn)略部署中也將其作為今后發(fā)展的目標(biāo)。

可以預(yù)見，我國(guó)建筑領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步掀起B(yǎng)IM應(yīng)用的熱潮，不斷地推動(dòng)我國(guó)建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和健康持續(xù)發(fā)展。

1 目前BIM(5D)應(yīng)用存在的問題

1.1 工程量的計(jì)算困難

目前施工單位得到的圖紙均還是CAD圖紙，通過Revit建立的新模型，再計(jì)算混凝土量、鋼筋量、模板量，砌筑量是非常繁瑣的工作。需要繪出鋼筋工程量計(jì)算明細(xì)表(圖1)、繪出模板工程量計(jì)算明細(xì)表(圖2)才能獲取工程量，這樣的方式建立的模型精度高、模型大，計(jì)算機(jī)資源消耗大。模型建立周期長(zhǎng)，建模成本高，由于接口和計(jì)算規(guī)則的問題算出的工程量還不能直接套用于定額，在目前階段這是無法回避的一個(gè)問題。

圖1 BIM鋼筋工程量計(jì)算明細(xì)表

圖2 BIM模板工程量計(jì)算明細(xì)

1.2 BIM(4D)只能進(jìn)行形象進(jìn)度的模擬

目前BIM施工進(jìn)度模擬是通過將BIM模型與施工進(jìn)度計(jì)劃關(guān)聯(lián)進(jìn)行的4D動(dòng)態(tài)模擬，但由于BIM模型是按構(gòu)件建立，只能反映建筑隨進(jìn)度變化構(gòu)件的變化，并不能真正反映施工現(xiàn)場(chǎng)狀況以及各項(xiàng)數(shù)據(jù)的變化。如圖3隨著進(jìn)度變化，各個(gè)構(gòu)件慢慢出現(xiàn)直至整個(gè)建筑的形象展現(xiàn)出來。但實(shí)際上我們的施工過程并不是建筑構(gòu)件的堆砌，而是由支設(shè)模板、鋼筋綁扎、澆筑混凝土等工序構(gòu)成，這就造成模擬進(jìn)度并不能展現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的施工情況，施工管理人員無法從4D模型中獲得有價(jià)值的信息，來指導(dǎo)施工現(xiàn)場(chǎng)的管理工作。

圖3 目前常見的4D動(dòng)態(tài)模擬

表1 疊合板底板統(tǒng)計(jì)一覽表

1.3 BIM(4D)不能對(duì)裝飾裝修階段的進(jìn)度狀況進(jìn)行模擬

裝飾裝修階段是施工中最為復(fù)雜的階段，施工工序多，成品保護(hù)要求高，分包單位的穿插施工多，而BIM模型是按照設(shè)計(jì)建筑模型的效果進(jìn)行建模，例如在剪力墻繪制階段，已把內(nèi)外裝飾附著在剪力墻上，這與施工現(xiàn)場(chǎng)先主體，后裝修的施工順序完全不同，裝飾工序無法與施工進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行關(guān)聯(lián)，從而來指導(dǎo)施工現(xiàn)場(chǎng)的管理工作。

表2

1.4 BIM(5D)缺少對(duì)數(shù)據(jù)的分析功能

BIM技術(shù)是“對(duì)一個(gè)建筑工程項(xiàng)目的物理和功能特性的數(shù)字化表達(dá)；一個(gè)信息共享的平臺(tái)；一個(gè)實(shí)現(xiàn)建筑工程全生命周期管理的信息過程；一個(gè)實(shí)現(xiàn)建筑項(xiàng)目不同階段信息插入、提取、更新以及修改的協(xié)同化作業(yè)平臺(tái)。”利用BIM技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工平面、建筑三維的模擬。但這個(gè)數(shù)據(jù)模型，能夠提供大量的數(shù)據(jù)，但是卻無法幫助工程人員完成數(shù)據(jù)信息的提取、分析和最后決策的工作。就像茫茫如海大數(shù)據(jù)，直接放在任何人眼前都將失去意義，能在信息中過濾出有用的，分析出有價(jià)值的，才能發(fā)揮作用。如果可以通過BIM模型信息的分析，工程人員可以了解到下個(gè)階段人、機(jī)、料的配備數(shù)量；施工工序間是否會(huì)碰撞；總平的布置是否合理等，才會(huì)對(duì)工程的實(shí)際管理產(chǎn)生幫助。

2 基于以上問題解決設(shè)想

2.1 模型建立思路改變

2.1.1 建立輕量化的模型

BIM模型太大，對(duì)創(chuàng)建、運(yùn)行均是一件困難的事。要讓模型成為信息的搭載體，而不是讓所有信息都由模型建立。采取BIM模型輕量化能夠擺脫模型建立的困局，不在建模過程浪費(fèi)太多的資源，也能保證在手機(jī)終端運(yùn)行順暢。

2.1.2 模型應(yīng)能夠展現(xiàn)實(shí)際的施工順序

模型要能體現(xiàn)主要的施工工序，例如支模架、梁板鋼筋、砌筑、拆模、外架、安裝預(yù)留預(yù)埋管道、裝飾裝修等構(gòu)件。越接近現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況越能指導(dǎo)施工管理。每道施工工序可由簡(jiǎn)易的族代表，不需要精確繪制，不過大增加模型的負(fù)擔(dān)。以模型為載體，關(guān)聯(lián)施工過程中的進(jìn)度、工程量、質(zhì)量、安全、圖紙等信息，這里的工程量如鋼筋、模板量等可以通過其他算量軟件計(jì)算分割后，關(guān)聯(lián)在這道施工工序上。例如圖4模型中包括了懸挑架、模板架、主體結(jié)構(gòu)、塔吊、總平等工作，可以與與施工進(jìn)度中的工序一一對(duì)應(yīng)附著在一起，在進(jìn)度模擬中清晰表達(dá)目前施工狀態(tài)。

圖4 包含總平、外架、支模架的建模方式

2.1.3 模型具體建立設(shè)想

(1)地下室部分，以后澆帶為分隔線見圖5，分成相應(yīng)的區(qū)，以每個(gè)區(qū)為單元建立模型，進(jìn)行組合。按區(qū)號(hào)+樓層進(jìn)行編號(hào)。

圖5 按后澆帶分區(qū)建模的筏板基礎(chǔ)

(2)地下室以上部分，按塔樓間、單元間進(jìn)行分區(qū)，以每個(gè)區(qū)為單元建立模型，進(jìn)行組合。按幢號(hào)+單元號(hào)+樓層編號(hào)。

(3)裝飾階段與主體分開建模，增加內(nèi)墻抹灰、防水、地坪、外墻抹灰、外墻保溫、外墻涂料、屋面找坡層、屋面保溫、屋面防水、屋面保護(hù)層、屋面面磚、安裝開槽、穿線等簡(jiǎn)易族或插件，地下室部分按區(qū)號(hào)+樓層進(jìn)行編號(hào)，地上部分按照幢號(hào)+單元號(hào)+樓層+門牌號(hào)進(jìn)行編號(hào)。

(4)公共區(qū)域按單元樓層時(shí)行編號(hào)。

2.2 建立協(xié)同工作平臺(tái)

協(xié)同工作平臺(tái)搭建流程見圖6。

圖6 協(xié)同工作平臺(tái)搭建流程

(1)由生產(chǎn)經(jīng)理編制詳盡施工進(jìn)度計(jì)劃，并錄入平臺(tái)。把施工進(jìn)度計(jì)劃，與模型附著，例如A區(qū)支模架的搭設(shè)與A區(qū)支模架模型附著。實(shí)現(xiàn)進(jìn)度計(jì)劃與模型的四維展示。

(2)每個(gè)模型區(qū)附著由預(yù)算提供的成本預(yù)算工程量：如架管數(shù)量、模板數(shù)量、鋼木枋數(shù)量、木枋數(shù)量、混凝土量、抹灰量、地坪量

(3)平臺(tái)實(shí)際進(jìn)度控制：每個(gè)分區(qū)模型每道工序具備三種狀態(tài)：“等待施工”，“正在施工”，“施工完畢”，由不同的顏色表達(dá)。手機(jī)端由棟號(hào)工長(zhǎng)每天錄入，通過下拉菜單選擇工序，當(dāng)這個(gè)工序的準(zhǔn)備工作(工作間隙、人員、天氣、材料、運(yùn)輸通道及機(jī)械)都已完成，才能進(jìn)入下道工序的“等待施工”狀態(tài)，模型就在屏幕上顯示出來。如圖7所示，5#樓1單元14樓1401號(hào)基層抹灰選擇“等待施工”狀態(tài)，在模型上就呈現(xiàn)出綠色，5#樓1單元14樓1402號(hào)基層抹灰選擇“正在施工”狀態(tài)，在模型上就呈現(xiàn)出綠色，5#樓1單元14樓1403號(hào)基層抹灰選擇“施工完畢”狀態(tài)，其“下道工序準(zhǔn)備狀況”已全部滿足條件，則呈現(xiàn)下道工序“面層抹灰的等待施工”狀態(tài)，并在模型上呈現(xiàn)出綠色。如未準(zhǔn)備充分，則呈現(xiàn)“面層抹灰施工完畢”，并在模型上呈現(xiàn)出灰色。

圖7 APP手機(jī)端操作平臺(tái)

(4)平臺(tái)對(duì)工程量有匯總統(tǒng)計(jì)功能，如兩個(gè)區(qū)合并，則可以匯總兩個(gè)區(qū)的同類工程量。

(5)通過平臺(tái)可以計(jì)算出所需要的人工數(shù)量、材料數(shù)量、垂直機(jī)械負(fù)荷能不能滿足要求，為施工前的準(zhǔn)備提供支持。

(6)通過平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)際進(jìn)度與進(jìn)度計(jì)劃之間的對(duì)比，直觀了解工程進(jìn)度情況。

(7)通過平臺(tái)可以根據(jù)工程實(shí)際進(jìn)度，按照附著在模型上的成本預(yù)算生成方量，與勞務(wù)公司、分包單位上報(bào)的方量進(jìn)行對(duì)比。

(8)通過平臺(tái)可以按照工程實(shí)際進(jìn)度，按照成本預(yù)算生成進(jìn)度工程量，與項(xiàng)目實(shí)際物料進(jìn)出場(chǎng)數(shù)量(扣除庫(kù)存量)進(jìn)行對(duì)比。

2.3 平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

(1)實(shí)現(xiàn)五維管理，模型與進(jìn)度、工程量的結(jié)合，迅速了解項(xiàng)目信息。

(2)實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、料的合理計(jì)劃配置，完成對(duì)工程進(jìn)度的資源支撐。

(3)實(shí)現(xiàn)實(shí)際進(jìn)度節(jié)點(diǎn)與進(jìn)度計(jì)劃間的對(duì)比。

(4)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)工程實(shí)際成本與成本預(yù)算間的對(duì)比，隨時(shí)了解工程成本狀態(tài)。

3 結(jié)束語

金沙湖畔(一、二期)施工一標(biāo)段項(xiàng)目，目前已完成前期BIM建模工作，正擬與軟件公司合作開發(fā)建立協(xié)同工作平臺(tái)，并努力實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)。

總之，采用以上設(shè)想，通過輕量化建立BIM模型的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)較真實(shí)的模擬，再借助平臺(tái)算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過對(duì)日期或模型的選擇，直觀展示當(dāng)日、當(dāng)前工序工程進(jìn)展情況以及工程量耗用情況，最終實(shí)現(xiàn)幫助施工人員解決復(fù)雜工程進(jìn)度管理的目的，讓BIM技術(shù)真正服務(wù)到施工管理中來。