基于BIM的項目管理課程教學實踐研究

劉雪莉 劉建斌

摘 要：BIM教學過程中更強調知識的應用，讓學生應用BIM軟件解決實際的工程問題。本文利用BIM實驗室，將實際建設項目引入課堂。結合某社區地下管線布置工程案例教學，提取需要的模型標準數據。通過讓學生分組完成模型建立、碰撞檢查、優化設計并出圖、4D施工仿真模擬，并與實際建設行為比較分析等教學任務，來真正鍛煉學生應用BIM的能力，滿足應用型高校培養目標要求。

關鍵詞：BIM;管線;案例式教學

1 緒論

BIM（Building Information Modeling）是一種應用于建筑項目施工、成本、管理的數據化工具，是用來形容以3D可視圖形為主、物體導向、建筑學有關的電腦輔助設計[1]。BIM技術指是在建筑物從策劃、設計、施工及營運的整個生命周期中，所使用的數字信息及其工程應用技術[2]。BIM技術的應用，為建筑行業帶來了巨大的變革，基于BIM的數字化模擬可以實現3D可視化查看，多專業協作，碰撞檢查，模型漫游，根據實際情況，為模型做出更適合的調整，甚至能夠用3D模型的數據來分析以及管理，提高建筑各方的施工效率[3]。

隨著城市建設的不斷深化，管線布置在建筑項目中的重要性越來越大[4]。傳統上對管線綜合布置是通過獲取相關數據并對各類信息進行匯總，最終以表格和圖紙的形式呈現。但是我們通過這些數據只能夠看到建筑一些局限性的信息，數據實用價值不能夠直觀體現。傳統的管線設計，設計者需要保證各類管道與設備之間布置具有足夠的空間，還要滿足各自的使用規范，而設計者需要從結構角度出發，并綜合多方面因素，來進行設計實現。最終可以繪制二維立體平面圖、立面圖、剖面結構圖、詳細草圖、設計說明、材料表等[3]。而在實際二維設計圖中，平面、立面、剖面結構圖之間仍然出現互相矛盾，管線與機械設備、管線與建筑墻體之間出現互相碰撞、錯位，尺寸圖的標注定位錯誤等諸多問題仍然難以避免，傳統的二維CAD設計方式在設計表達形式上和設計協同上仍然具有很大量的問題。這種傳統設計方式是一個相對獨立的組成部分表現在一張圖紙上，沒有辦法整合為一個的中央數據庫，這些分散的信息資料必須完全依靠相關專業技術人員的深入解讀，才能有可能發展成為一個完全可以被理解的信息整體[47]。

2 工程項目概況

某社區總占地面積為80586mm2。本文將以地下室的管道布置研究為主，該工程的地下建筑面積有48305.44mm2。建有一個擁有1613個停車位的大型停車場，以及配套的通風機房。該地下室有16個防火分區，需要配備相應的防火器械以及防火管道，設自動噴淋系統。

3 BIM技術應用的主要教學內容

把整個班級分成4組，每一組選出一個組長，帶領同組成員分別完成建立模型、碰撞檢查、優化設計和出圖、4D施工模擬任務，真正在BIM實驗室動手操作，把項目管理理論知識應用到實踐。

3.1 模型建立

在項目施工前期，BIM設計第一組成員通過Revit軟件建立BIM模型，將二維管線圖紙，轉化成為3D管線模型，模型綜合了地下室的所有管線，也包含了圖紙中管道閥件和各種構件，模型都采用1∶1實體仿真模型，同時也包括了地下室的建筑和結構模型，立體展現施工現場管路（見圖1）。通過建模，可以發現圖紙中的不合理之處。在正式施工前進行溝通。通過設計的調整或變更避免了返工。

模型建立的好壞是決定BIM其他工作的前提，在模型的基礎上，BIM第一組成員利用BIM技術可視化和數據協同性強的兩大特點，建立了一個數據庫，為施工方和用戶提供一個進行信息共享交流的數據平臺，系統地分析細化整個的管道綜合布置以及施工進度流程，從而管道的施工質量得以整體提高。對施工成本、進度流程計劃和施工質量直觀進行調控，提高項目工作效率，降低施工差錯率，減少缺料返工，縮短整個工程準備工期，經濟效益得到最大化。

3.2 碰撞檢查

碰撞檢查是在模型構建完成之后進行，正式施工前的重要環節，借助Navisworks軟件的功能和作用，生成報告，并對碰撞檢查的基本情況、問題、解決對策等做出詳細說明。此項工作由BIM第二組成員完成。數據顯示，該選區管線硬碰撞就有1235處，管線碰撞示意圖如圖2所示。

經過老師跟同學多次協同研究，依據生成的碰撞報告找出碰撞的具體位置，在完全滿足建筑無線電碰撞施工要求的技術前提下，以及兼顧美觀和功能合理布局，在建筑有限的使用空間內，將地下室的管線進行排布有序，進行協商，調整。減少在建筑施工中可能出現的不必要的施工難題和被動的尷尬局面，實現建筑空間結構優化。從而提高工作效率，且使得安全更有保障。調整后示意圖如圖3所示：

3.3 優化設計及出圖

在BIM技術和相關軟件的操作下，暴露出原設計圖紙許多的問題。比如，管線重疊、機電設備空間不足，不能滿足地下室高度的需求、功能的需要。在項目實際施工前期，BIM第三組成員對圖紙的設計進行全面深入的分析和模擬，提出一些可能存在的問題，并給出相應的解決措施，通過這些措施來實現圖紙的優化和調整。特別是針對管線的排布、重疊等普遍性的問題。通過模型發現的問題，在模型中及時修改，并借助其清晰、直觀的優勢特點對具體項目施工進行現場指導。

3.4 4D施工模擬技術

4D指的是在3D模型的基礎上，引入時間的概念，形成四維對項目形成施工模擬。BIM第四組成員利用Project軟件按照管線的安裝順序以及機電設備的連接順序編制施工進度計劃，此計劃還包括了臨時設施的搭建，材料的進程計劃，拆除計劃。對已經完成的地下室管道模型進行集合歸類。在將Revit模型導出為NWC格式的文件，導入到Navisworks軟件中，最終將此施工進度計劃表導入到Navisworks軟件中，構成了四維建筑信息模型，實現實時仿真模擬。施工前期對項目進行全方位、多角度觀察，實時查看工作進度情況，空間以及構件的信息，合理利用資源。通過BIM的技術平臺及交流，能有效地進行科學管理，將建設單位、設計單位、施工單位、監理單位、材料供應商等和諧聯系一起，大大提高了工作效率。

4 結語

此次有學生共同完成的BIM技術在管線布置建筑模型應用中包括實體構件、項目成本估算、成本控制、質量控制、進度控制、信息管理、安全與環境管理、合同管理等項目管理知識，很好地將理論知識應用到實踐中，用理論知識解決了實際問題。以后教學過程中可以加強校企合作項目，并購進工程案例庫，用實踐數據作為BIM的支撐資源，建立案例庫，共享資源，真正實現BIM案例式教學，提高教學質量。

參考文獻：

[1]俞宏.淺談建筑信息模型[J].科技風，2009，16：259.

[2]胡永家，楊勇.BIM技術在綠色建筑生命周期中的應用研究[J].科技資訊，2017，03：22+24.

[3]彭曙光.BIM技術在基坑工程設計中的應用[J].重慶科技學院學報（自然科學版），2012，05：129131.

[4]黃青.基于BIM技術的建筑設備管線優化[J].工程技術研究，2019，12：7273.

[5]張學斌.BIM技術在杭州奧體中心主體育場項目設計中的應用[J].2010，4：5054.

[6]史育童，方項偉，謝會雪.BIM技術在某大型商業綜合中心工程中的應用[J].建筑技術，2013，10：898900.

[7]羅成希，邱晨，朱能.BIM技術在商業廣場施工中的應用[J].智能建筑與智慧城市，2020，08：6870.