BIM技術(shù)在建筑工程施工設(shè)計及管理中的應(yīng)用

米 麗 梅

(山西八建集團有限公司，山西 太原 030027)

BIM在不同的數(shù)字模型建設(shè)項目中，能夠保證整個過程任意時刻的數(shù)據(jù)被使用者存儲、提取并且進行參數(shù)化更改，所以能夠保證對項目的控制，并完美地設(shè)計和完成了每一項的工作，提升了對數(shù)字模型項目的管理所需要的合理性、科學性和普適性[1]。BIM作為控制整個建設(shè)項目的綜合性平臺，能夠有效地實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)共享。

隨著我國現(xiàn)代建筑工業(yè)和信息化工程技術(shù)的進步和發(fā)展，傳統(tǒng)的現(xiàn)代建筑和信息管理的理念也受到了革命性的沖擊，我國現(xiàn)代建筑行業(yè)的信息管理方法也在不斷地探索和改進。基于BIM建筑信息管理模型的軟件不斷地研究和開發(fā)了出來，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在實際的建筑工程當中，并且收到了顯著的效果[2]。

1 基本概念、技術(shù)及理論

1.1 BIM技術(shù)

BIM基礎(chǔ)信息技術(shù)是信息技術(shù)建設(shè)和應(yīng)用的一項重要技術(shù)，其基本含義是以信息技術(shù)為基礎(chǔ)，通過三維數(shù)字信息技術(shù)項目的實施，在建筑工程BIM中可以更加便利的修改基本信息，進行任意的插入與信息的創(chuàng)新。

同時，通過項目優(yōu)化，結(jié)合效益分析，按照成本控制策略，即成本最小化原則，對項目設(shè)計的全過程，其中包括項目的施工及項目的基本運營過程，進行系統(tǒng)的過程分析。

1.2 建筑工程施工管理基本內(nèi)容

建筑工程的施工設(shè)計和管理的基本要點大致可分為以下三點的內(nèi)容：安全的管理、質(zhì)量的管理、成本及建筑工程進度的管理[3]。在整個建筑工程的施工設(shè)計和管理當中，安全的質(zhì)量管理成本是整個建筑工程設(shè)計和施工所有的管理中最重要的內(nèi)容，一定要將其放在首位。

2 BIM在建筑工程施工管理中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，我國的建筑行業(yè)BIM質(zhì)量管理技術(shù)尚處于剛剛起步的階段，加強對建筑行業(yè)BIM質(zhì)量管理技術(shù)的深入研究，將其與現(xiàn)代建筑施工質(zhì)量管理技術(shù)進行系統(tǒng)的融合，可以在根本上提升建筑施工的質(zhì)量，實現(xiàn)對智能化的建筑工程實施質(zhì)量監(jiān)督和智能化管理，在當前的建筑施工項目管理中由于應(yīng)用廣泛具有一定的理論和實踐應(yīng)用意義。

2.1 質(zhì)量管理中的應(yīng)用

通過應(yīng)用BIM互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以加強對于施工以及材料的質(zhì)量控制與管理，為建筑項目的施工以及設(shè)備的管理人員施工作業(yè)提供了信息的支持，通過應(yīng)用BIM互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的質(zhì)量管理模塊可以了解項目施工的材料以及施工機械設(shè)備的信息是否與互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的信息一致，可以在最快的工程實踐中有效保障各項材料以及施工機械設(shè)備的有效規(guī)范應(yīng)用[4]。

在建筑施工的技術(shù)上從質(zhì)量等角度來說，通過應(yīng)用BIM互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以加強對于建筑施工的流程、技術(shù)手段的控制與其模擬，可以有效的構(gòu)建一個標準化的流程和規(guī)范施工作業(yè)流程，進而為建筑工作人員嚴格執(zhí)行施工作業(yè)的規(guī)范奠定了基礎(chǔ)，從根本上有效的保障了施工的質(zhì)量與其效果。

2.2 安全管理中的應(yīng)用

為了有效的避免各種現(xiàn)場施工安全事故和問題的頻繁出現(xiàn)，必須要大幅度的提升企業(yè)對現(xiàn)場的施工安全和管理工作的高度重視，通過先進的BIM技術(shù)模擬現(xiàn)場施工的安全管理流程以及施工的環(huán)境，及時的識別在施工現(xiàn)場中可能存在的各種現(xiàn)場施工安全隱患和事故問題，通過對現(xiàn)場施工細節(jié)的處理進行模擬和再現(xiàn)，加強對現(xiàn)場施工安全管理方案的分析以及檢驗，了解施工現(xiàn)場中可能出現(xiàn)的各種危險安全問題，進而有效的做好了預防和處理，在根本上有效的避免了安全隱患和事故問題的頻繁出現(xiàn)[5]。

同時，BIM這樣的信息技術(shù)服務(wù)平臺可以對于企業(yè)施工人員及其崗位設(shè)置進行精準的管理定位，加強對于企業(yè)施工現(xiàn)場的管理信息化和系統(tǒng)化的監(jiān)督，這樣也就可以為一個企業(yè)的所有施工現(xiàn)場管理者及從業(yè)人員提供一個完全可視化的企業(yè)施工現(xiàn)場管理問題解決方案，對一個企業(yè)在每次施工的進行過程中一些沒有及時發(fā)現(xiàn)的問題等進行反饋，這樣才可以使一個企業(yè)施工有效的及時解決各種個體的問題，及時的預測一個企業(yè)每次施工的實際效果，對其崗位進行一個系統(tǒng)的管理調(diào)整。

2.3 成本及進度管理中的應(yīng)用

建筑工程的施工要想如期的開展，首先必須要對建筑工程進度以及計劃進行系統(tǒng)的監(jiān)控，從成本及進度對施工過程進行管理[6]。進度管理系統(tǒng)設(shè)定了模擬進度執(zhí)行方式，動態(tài)顯示實體任務(wù)進度和執(zhí)行的情況，對于滯后的工作情況及時提出了預警和提示，確保了實體進度任務(wù)的按時順利完成。項目管理計劃的進度與項目實際的進度對比通過云端管理平臺自動實現(xiàn)了信息的共享，方便施工項目的每個人隨時查看自己的進度管理計劃，并根據(jù)項目進度管理計劃做好相應(yīng)的進度管理工作，再將施工項目進度日報的相關(guān)數(shù)據(jù)和內(nèi)容自動同步發(fā)送到項目進度管理計劃后，實現(xiàn)項目管理計劃的進度和項目實際施工進度的自動對比。這就需要對圖紙問題以及其信息來源進行系統(tǒng)的實時調(diào)整優(yōu)化處理；對于實際施工的進程中與實際施工圖紙矛盾的各種問題也進行了調(diào)整與優(yōu)化，進而有效的保障了施工如期的開展，加強對于施工的成本及進度的有效控制與監(jiān)督管理[7]。

3 BIM在項目管理中的應(yīng)用——以A項目為例

A工程項目主樓上部結(jié)構(gòu)為鋼—混體系，豎向結(jié)構(gòu)為核心筒，水平結(jié)構(gòu)為鋼梁、桁架和組合樓板。塔樓沿高度可以分為裙房、辦公用房、高檔酒店、公寓式酒店和開放觀光區(qū)9個區(qū)域，地下為5層，采用箱型基礎(chǔ)(見圖1)。

A項目基于BIM信息處理技術(shù),對結(jié)構(gòu)、日照、能耗、建筑聲學進行了合理的分析，同時對水暖電進行了合理設(shè)計，對實際情況的建筑圖紙、效果圖、工程算量和施工管理進行了詳細修正，協(xié)同現(xiàn)場工作人員一起，為整個項目的合理進度保駕護航(見圖2)。

3.1 建模方式

利用BIM軟件直接建模，使用建筑模塊初設(shè)建筑圖、使用結(jié)構(gòu)模塊對結(jié)構(gòu)部件進行設(shè)計以及使用水暖電模塊保證管道設(shè)計的合理性。建模時，可根據(jù)實際情況進行客觀調(diào)整。另外可根據(jù)實際情況在進度管理中增加時間維度，從而建立三維模型，實現(xiàn)大幅度提高工作效率的目的。通過將電氣、給排水、暖通等工程導入基本模型后構(gòu)建綜合建筑信息模型，實現(xiàn)了整個模型的建立，BIM三維形態(tài)CAD建筑圖見圖3。

通過整合不同建筑元素，進而構(gòu)建出總體的建筑效果圖。運用BIM通過組合模型、視圖和標注元素，進而建立起3D模型，另外通過輸入元素各項參數(shù)可以對構(gòu)建進行更為合理的表現(xiàn)。用Revit建立3D模型后，通過Navisworks打開，由此實現(xiàn)3D模型的管理。BIM綜合建筑信息模型見圖4。

應(yīng)用BIM能夠最大限度減少設(shè)計的誤差，實現(xiàn)更加精確化的測量與數(shù)據(jù)計算。BIM項目設(shè)計技術(shù)的優(yōu)勢是能夠針對具體的設(shè)計項目以及根據(jù)相應(yīng)的項目設(shè)計任務(wù)完成與實施情況進行自動化的測量與計算，其中對任何一項數(shù)據(jù)可以更改與處理進行優(yōu)化，其他的后續(xù)數(shù)據(jù)處理進程都是能夠自動的進行并及時的根據(jù)需要計算與處理進行優(yōu)化。BIM技術(shù)在設(shè)計與建模上的技術(shù)優(yōu)勢更是能充分體現(xiàn)在具體的項目建模設(shè)計當中，它的使用為項目節(jié)約了大量的時間，以及大量的人力、物力等等資源。

3.2 碰撞檢測

BIM可以對項目現(xiàn)場各項設(shè)備或者結(jié)構(gòu)各項構(gòu)件進行碰撞檢查，防止各種元素在施工現(xiàn)場的空間中發(fā)生構(gòu)件“打架”現(xiàn)象。如圖5所示，分別是排煙風管和消防水管碰撞、消防管道與空調(diào)水管碰撞、給水管道與結(jié)構(gòu)框架梁碰撞沖突及解決方案圖。可以看到當碰撞問題發(fā)生后，首先要對幾種碰撞構(gòu)件進行優(yōu)先級排列，即大型、重要、主要構(gòu)件優(yōu)先級要高于小型、附屬、次要構(gòu)件。BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用以施工模擬為例，其能夠更好的進行成本控制。

3.3 成本控制

A項目的決策第一階段工程成本的控制中需要運用的BIM相關(guān)技術(shù)的數(shù)量統(tǒng)計內(nèi)容：在初期設(shè)計A項目通過的工程量成本統(tǒng)計需要首先采用與BIM相關(guān)的軟件——Revit的軟件數(shù)量統(tǒng)計明細表功能。通過初步的BIM模型，可以充分利用初步的Revit相關(guān)軟件的公共建筑數(shù)量統(tǒng)計明細表的功能，快速的統(tǒng)計得出A項目建筑的工程量和建筑面積，該信息為15 840 m2，結(jié)合公共建筑成本估算經(jīng)濟指標，便可以快速計算得出初步的建筑施工成本規(guī)模約為1.2億元。A項目估算出了投資額在1.2億元人民幣。通過數(shù)據(jù)確定最優(yōu)的方案，工程成本間接的得到有效控制。

傳統(tǒng)的CAD方式工作人員要設(shè)計施工圖紙，并運用傳統(tǒng)的分布式BIM模型進行設(shè)計。設(shè)計當中要運用設(shè)計基礎(chǔ)方法，計算工作量較大，程序較為繁瑣，需要進行多次的計算與檢驗才能實現(xiàn)，且其需要不斷的優(yōu)化。在設(shè)計當中的每一次優(yōu)化，都需要重新進行多種計算與核實。不但給工作人員與設(shè)計者帶來巨大的工作量。更重要的是需要對設(shè)計好的CAD圖紙，進行核實以及具體的模型構(gòu)建。并根據(jù)模型進行成本計算，通過具體的定額計算，清單匯總，最終實現(xiàn)計算成本優(yōu)化。

3.4 施工進度控制

首先必須從實際情況出發(fā)調(diào)查研究，掌握各施工方面的情況，進行針對性的反復調(diào)查分析比較、改進和完善，同時要想有效地做好對進度的控制，必須綜合分析各施工階段的全過程(或關(guān)鍵工序)，繪制和設(shè)計出合理的包絡(luò)圖，找出能夠完成決定質(zhì)量和工期的關(guān)鍵工序和關(guān)鍵的線路；同時可以借助先進的斑馬統(tǒng)籌法和進度計劃管理軟件編制的網(wǎng)絡(luò)圖，不斷地優(yōu)化施工網(wǎng)絡(luò)進度計劃，選擇最優(yōu)的方案，尋求最優(yōu)的工期(一般指能夠完成決定進度計劃的施工階段時間相對較短且消耗費用最小的質(zhì)量和工期)，并在對施工進度計劃制定和執(zhí)行的過程中有效地控制與進行監(jiān)督，不斷完善，保證以最小的時間消耗成本獲得最大的社會經(jīng)濟效益。工程施工的過程中，各個作業(yè)工種總是要通過交叉的流水線來完成各個作業(yè)。但是若相互間的協(xié)調(diào)不好，停工或者臨時窩工的現(xiàn)象就有可能會發(fā)生(見圖6)。

3.5 竣工驗收核算

竣工驗收需借助于BIM可視化技術(shù)對竣工材料以及圖紙進行詳細的審核，協(xié)助項目工作人員將實際情況和可視化結(jié)果進行對比，解決了使用者對可視化與可對比性的部分需求。

在竣工驗收的階段，BIM技術(shù)能夠更好的進行審核最終竣工驗收圖紙。同時，借助于BIM成本管理技術(shù)更好的對施工進行了成本核算，進行對成本的控制。BIM成本管理技術(shù)能夠更好的集成所有的模型，整合成最終的竣工驗收模型，確保最終的竣工驗收模型真實的反映了在施工驗收階段的所有工程設(shè)計變更，及施工現(xiàn)場的情況，可提可視化的成果，有利于竣工驗收管理。

4 結(jié)語

利用BIM技術(shù)能夠創(chuàng)新和集成建筑工程項目各個環(huán)節(jié)，并能夠通過具體的計算與分析，對項目進行發(fā)散性構(gòu)思，并選擇合適的方案。對項目進行全過程的設(shè)計，其中包括建模方式、碰撞檢測、成本控制、項目的施工進度控制及竣工驗收核算，進行系統(tǒng)的過程分析。BIM技術(shù)的核心價值不斷地得到應(yīng)用。通過將BIM技術(shù)整合，利用BIM建筑信息模型能更好在項目的全過程中使用。