BIM技術在土建施工現場布置管理中的應用

馬錦燦，周志峰

1.滕州市城市國有資產經營有限公司，山東滕州，277599；2.滕州市工程建設監理技術服務中心，山東滕州，277599

0 引言

土建施工現場布置過程中，一些土建工程項目管理人員并沒有從整體的角度出發，對各個施工區域等進行布置和規劃，這就導致施工現場布置效果較差，很多地方都出現了不合理的情況。例如：造成環境混亂；施工操作工序沒有辦法有序進行；工期的拖延；經濟的損失等，因此，探究出一種有效的、可靠的施工現場布置方法將發揮出重要的作用。

1 BIM技術的特點及優勢

BIM技術通過將建筑工程施工的各類信息構建三維模型，這一技術具備多種優勢，即（1）BIM模型可以直接觀察和呈現出施工現場的一些主要參數，方便施工人員開展有效的施工管理。（2）模型參數與實際參數進行對比，其已經構成BIM技術的主要應用基礎。施工單位構建專門的模型時，保障收集到的一些信息更具全面性。（3）BIM模型中，每一個建筑構件在調整參數時，其相關聯的構建需要開展自動改進，這樣做的目的就是減少傳統施工設計、施工管理的工作量、使工作效率得到提升。（4）BIM軟件中所輸入的信息具有一定的共享性，能對建筑不同部分模型開展有效的建構。傳統的管理和傳統的設計過程中，施工的信息一般都是在一項文檔之中、一張圖紙之中進行呈現，很容易出現信息孤島的情況。而自從應用BIM技術之后，其共享性的特點能對其存在的問題進行有效解決，使得建筑信息保持一致性。

總結這一特點，土建施工現場安置過程中，其所發揮出的巨大優勢可以表現為：第一，施工現場布置效率顯著提升。傳統施工現場在布置過程中，大多是由專門的施工人員繪制二維平面圖，在繪制過程中也會結合相應的工程信息。大量的文字進行描述、位置關系表達等存在很多的不足，例如：位置關系缺乏直觀性。施工現場在布置過程中經常出現與規劃方案不符的情況，其主要與施工人員對二維平面圖存在認知偏差等有直接關系，將出現返工的情況和工期延誤的情況。但是相對于這種傳統的管理模式，BIM技術直接展示了三維模型，對現場的布置信息進行直接展示，不僅使施工現場布置變得更加精準，還能有效提升工作的整體效率。第二，傳統施工現場在布置過程中主要以靜態為主，這一傳統布置不能結合后續的施工需要變化等對施工現場布置進行動態化的調整。結合當前BIM技術的特點，施工單位可以對相關參數進行調整，并且結合施工的變化進行調整，其能有效布置好施工現場，進而為之后開展土建施工等提供更優質的服務。

2 BIM技術在土建施工現場布置應用中的作用

2.1 施工現場布置信息可以直接導入系統之中，開展可視化指導

相關人員在對施工現場布置目標進行明確后，施工單位在確定各項信息參數時需要根據各影響目標，為開展施工現場的布置工作提供可視化的指導。例如：工程量的各項參數、土建工程施工材料的各項參數、設備位置關系的各項參數，將其直接導入到BIM軟件之中，構成相應的BIM模型，該模型也能為開展施工現場的布置工作等提供可視化指導。其中設備位置關系的各項信息參數，直接決定整個運輸的效率和水平。

2.2 應用最佳的計算方法，得出更為準確的位置信息

在布置這些設備時，為了達到這一目的，可以采用BIM技術構建專門的房間連接拓撲圖，以此根據這一技術最終確定好施工現場布置模型之中設備與設備之間的關系、設備與施工道路之間的關系。在結合實際的情況對其進行優化和調整，從而設置專門的布置方案或者設計專門的施工道路方案，為開展現場的運輸等提供有效的支撐和保障。其中RCTG中，將設備設置為節點的元素，將施工道路作為主要邊界，采用二元組，G=[B（G），S（G）]。其中，節點元素的集合主要為B（G）；施工道路的集合主要為S（G）。以下對其公式進行了分析：

b1=z*，主要是指有物流條件之下所使用的臨時設備；bi=Φ代表在無物流條件之下所使用的臨時設備；Sj=I代表在有物流條件之下所使用的臨時設備；Si=o代表在無物流條件之下所使用的臨時設備。其中i主要代表每一個節點元素的個數情況；j代表節點結合的邊的個數。RCTG圖中我們可以分析，b1主要代表每一個施工的區域，bi∈B（G）主要代表不同設備之間所產需要的運輸距離。

在對其進行實際的計算過程中，為了選擇出相對距離較短的運輸的線路，可以通過設定一些約束條件的方式，以對運輸線路較多的情況進行合理的配置和安排。

技術人員還可以借助BIM軟件對模型構建的信息進行提取，使其獲取更為準確的計算結果。究其原因計算最小值時，設備的屬性和運輸的長度等都會對其產生一定的影響，為了得到相應的計算結果，可以直接應用這一模型進行計算。例如：基坑施工過程中，其元素在提取過程中主要提取的內容為：會議室、辦公室、道路、材料、倉庫、模板的堆場等。（1）在提取關于辦公室和會議室的信息時，主要收集一些形心坐標、元素編號、幾何信息等；（2）材料倉庫和模板的堆場在提取相應的信息時主要收集一些關于物料儲存量、幾何信息或者元素編號等方面的信息；（3）道路在提取信息時主要提取長度、元素編號、形心坐標等。在對這些提取的信息，借助BIM技術開展面積和非面積的研究，這樣做的目的就是保障最終的計算結果能和施工現場實際相吻合，使得計算的效率得到明顯提升，進一步減少計算算法的復雜程度。

這一軟件在進行操作過程時需要按照的程序應該為：導入BIM模型；對相應的元素等進行提取；對相應元素信息進行提?。唤Y合信息了解到道路是否連通；對使用的設備作為節點元素；節點之間的最短路徑應明確。

2.3 輔助布置

土建施工過程中對現場進行布置時，其最關鍵的部位就是挖掘工作。而挖掘工作在進行布置時會按照主體建筑的輪廓線、開挖線、圍擋、辦公區域等的順序進行挖掘。并且，為了使施工工作順利開展，保障施工安全問題，借助BIM技術開展現場施工布置的輔助工作將發揮出最大的作用。

布置的具體成果內容在開展有效的輸出時應套入已經完成的三維立體模型、CAD、CMD等文件，借助多種有效的路徑，如：工程量、BIM5D、3DS等，對相應的布置成果進行有效的輸出，相關人員做出準確的舉措。同時，BIM技術在開展有效的布置時，對工程量模板進行自主的設置，并且確定時進行廠家和單價的設置，在布置相應的模型時，也需與二維模型開展相互的對應，調整系統之中的標準、測量、平移、檢索、復制等方面的功能。另外，BIM技術輔助還能結合工程開展的情況，結合不同的地形條件等對其開展有效的調整和設置，幫助施工現場中可能潛存的風險進行及時查找和排查，從而降低風險的發生和出現。

3 BIM技術在土建施工現場布置中的應用實踐

BIM技術在土建施工現場布置中的應用，本文主要以某一建筑為案例進行分析，將BIM技術應用到實踐中，為施工單位提供重要的技術參考。本案例為一個產業園區，建筑面積共20萬平方米，其主要建筑有宿舍、職工食堂和廠房等，在開展施工現場的布置時主要對一些臨時的建筑、臨時的道路或者臨時的設備、加工區、材料堆場等進行布置。

3.1 臨時建筑的管理

臨時建筑在布置時可以借助Revitr軟件建立起專門的建筑模型，這些臨時的建筑主要有辦公室、會議室、晾曬棚等，通過將各項信息導入到軟件之中，如：施工現場的尺寸、施工現場的氣候等，借助這一軟件中的日照分析功能，能直接了解到不同時刻施工現場光照的情況，在對其開展有效的評估之后，對建筑間的間距、建筑間的朝向等開展合理的調整，使得做種的臨時建筑光照或者臨時建筑的通風效果得到最優的優化。并且，這一技術的應用，結合不同的信息或者模型等，還能合理配置相應的空調數量、照明系統的使用情況等，保障施工現場臨時建筑在布置過程中，達到節約能源，提升環保性能的目的。

另外，對于一些臨時的設施，其在應用BIM技術時，結合現場標準化圖集信息，對公告牌、消防器材、安全警示標志等相關的尺寸、位置關系等開展建模。建模后借助計算公式計算出臨時設施具體位置?，F場模型在建立過程中，還對外觀、模型尺寸、位置等開展有效的細化工作。

3.2 臨時道路的管理

施工現場中的臨時道路主要負責材料運輸的工作、基坑外線的工作、人員流動的工作。

因此，臨時道路在布置過程中，會結合施工現場的運輸需求和RCTG圖對模型之中的數據進行提取，設置專門的優化方案。例如：從基礎施工、建筑施工來看，其對運輸需求相對較大，施工單位應該設置不同的RCTG圖，將這些環節的施工上看，想要得出最短的運輸距離，應及時提取各類的特征信息。然后結合BIM模型，確定最短的運輸路徑，即通過施工現場的運輸，將基礎施工和建筑施工過程中所使用的設備、各類的車輛等開展有效模擬和分析，對車輛和設備是否能正常運行、車輛是否能夠更加順暢等開展有效的評估，在多次的虛擬實驗后，能選擇出最為適合的道路位置，進而分別在這些位置上設置警示牌或者指示牌之后，對不同的車輛、不同的設備進行分流，達到增強運輸效果和效率的目的。

因此，通過合理地應用BIM技術，在計算出最短的運輸距離后，不僅能有效的減少臨時道路建設的工程量，還能對各項設備的設置等進行合理安排，顯著提升運輸的效率，進而達到綠色施工、安全施工、文明施工的目的。

3.3 設備的有效管理

施工現場合理布置的主要目的就是方便施工、節約資源、合適位置的放置、保障施工的合理性和安全性等。因此，施工單位利用BIM技術對現場中經常使用和存在時間比較久的設備開展合理的安排和設計，例如：電梯和塔吊等設備開展BIM技術的優化布置。施工人員借助RCTG的結果、數字模型等結果，計算出怎樣才能達到節約成本的目的。并且，施工技術人員還可借助BIM技術之中的可視化功能，對加工區、施工區、材料堆場位置等開展模擬工作，對電梯的位置進行模擬放置。然后通過觀看最終的模擬效果，將選擇出適合的電梯類型，將其合理地布置到比較適合的位置上。并且，塔吊的位置還可進行動態的調整，通過結合施工中制定的進度計劃，合理周轉塔吊，從而使得設備成本投入被逐步縮減。例如：該工程在使用BIM技術進行管理時，之前所使用的6臺施工電梯逐步縮減到原來的4臺；塔吊放置的位置也逐步縮減，能達到節約成本的主要目的。

3.4 材料和堆場的管理

本建筑工程主要是針對整個產業園區工程進行的現場布置管理。該建筑工程在開展現場的施工時，應對單體建筑比較多或者建筑間距距離相對較近的建筑，由于施工現場的空間受到一定的限制，其在設置臨時施工道路時，對于后續施工工序所需的材料等堆放的區域比較小。例如：如果施工現場共占地面積15.4萬平方米，其建筑面積占到7萬平方米，臨時道路占地1.5萬平方米，其他邊緣區域的面積占地3萬平方米，其僅僅剩下的面積更少，難以滿足施工現場對堆放材料提出的各項需求。

對于這一問題，施工單位主要借助BIM技術模型，對施工開展模擬工作，通過對不同施工時段所需的材料進行計算和評估之后，提取分析RCTG，結合數學模型最終優化的結果，于塔吊覆蓋范圍之內的位置區域設置專門的材料堆放區或者材料加工區，其中材料也主要是一些鋼筋半成品、模板、加工棚等，這一合理的安排不僅能縮短施工材料到施工現場之間的距離，還能避免后期出現重復搬運的情況，使得施工現場空間利用率明顯提升。

3.5 現場構件管理和工作量的管理

現場在開展構件的管理時會通過現場布置模型，對勘察設計所得出的最終工程量數據對現場中所使用的工程量、現場構件等開展有效統計。例如：根據Revit之中的建筑結構模型數量表對現場構件進行統計，統計的內容主要有現場構件的尺寸、現場構件的數量等，這一統計不僅能有效節省人力資本還能提升現場構件管理的效率。另外，施工現場構件數量在開展參數化的管理時，結合建模要求和設計要求等，開展族類型編輯，通過設置專門的模型參數，實現對這些參數信息的實時有效檢索，這一功能也有效實現了對施工現場構件量的參數化管理。以下對施工現場構件量進行統計的情況進行了分析，如表1所示。

表1 施工現場構件量統計表

這一項目在對構件進行管理時，結合物聯網和BIM模型等，所形成的對應關系，使得施工技術人員能更直觀地了解到構件所安置的位置、構件的進出場位置等，從而使得施工現場管理的效率成倍提升。

4 結語

由此可見，信息時代背景下，施工企業為了全面增強自身的經濟效益、加強全過程成本控制，強化服務的質量等，尋求出了創新的發展道路。本文以BIM技術為案例進行分析，針對BIM技術在土建現場施工中的應用展開探究。從中了解到BIM技術憑借其可視化、多功能化等優勢，應用在施工現場的布置中，通過結合BIM技術做好各項施工的布置、加強對材料、構件和各項施工工序的準備工作等，為加快智能化施工進程、提升施工安全性和施工效率等提供重要的技術支撐。