基于BIM技術的公共建筑應用實踐及改善策略分析

閆艷艷

(中國地質大學(武漢)，湖北 武漢 430074)

1 概述

在建筑工業化大發展模式下，越來越多的在建項目借助BIM技術進行全壽命周期高效管理。根據2020年全國BIM技術應用現狀調查分析數據顯示，大型建設項目中應用BIM技術的企業達到71%；中型建設項目中應用BIM技術的企業達到62%。依托于信息化和可視化優勢，BIM技術在方案優化、場景模擬、用材計劃和造價狀態分析、建材信息分類管理等方面充分調動項目參建者的主觀能動性，發揮管理優勢，提高協同合作及信息交互效率。

但受制于傳統建設行業項目管理思維的影響，BIM技術的推廣幅度及發揮效益的模式仍有待加強，本文基于BIM技術在中國地質大學(武漢)新校區體育館建設項目施工階段的應用實踐，論證BIM技術的施工管理應用優勢，結合項目管理實際效果，剖析BIM技術在應用上存在的問題并提出改善策略，旨在推動BIM技術的普及，促進BIM技術在項目建設中充分發揮“低投入、高產出”的應用效益[1]。

2 BIM技術應用實踐

中國地質大學(武漢)新校區體育館建設項目總建筑面積22 250 m2，地上4層、地下1層、建筑高度24 m，鋼筋混凝土框架結構、GRC外飾面及玻璃幕墻，建筑外飾面造型新穎獨特、室內不同區域裝飾風格迥異，建筑外立面效果詳見圖1。體育館主要分為三個功能單元：籃球館、游泳館、訓練館，三個功能單元統一布置于建筑形體內，通過觀眾大廳和走道進行連接。場館內設置有舒適性中央空調系統、泳池水處理系統、泳池熱回收恒溫恒濕空調系統、太陽能熱水系統、座椅送風、弱電智能化、大空間體育設施及照明工藝系統等多個專項機電安裝工程。

場館內機電工程荷載需求龐大、空調熱濕環境控制標準嚴格、機電管線布局走向復雜、管道管件尺寸種類煩瑣、裝飾工程與安裝工程交叉作業、吊頂上方施工空間狹窄、專業分包數量眾多、施工協調工作量巨大、局部區域采用無機玻璃鋼、不燃復合纖維織物風管等特殊材質，安裝難度大、拆改成本高。為強化現場管理、保證施工質量，學校引入第三方BIM團隊在施工階段提供BIM技術支持[2]。

2.1 三維模型建立

基于Revit搭建結構、建筑及機電專業模型，包括：柱、門、窗、梁、樓板、樓梯、坡道、風管、水管、消火栓、電氣橋架等。利用Fuzor第一人稱漫游視圖對建筑結構模型進行精細化處理，排布機電設備末端擺放。借助3D max對模型進行渲染，完成建設項目可視化。通過可視化模型逼真展示項目建設完成后的效果，方便建設單位統籌了解場地布置、建設規劃、指導施工場地布置、定位、放線、現場控制網測量、施工道路、管線、臨時用水用電設施建設，施工材料進場及調度等。體育館項目外立面以及三個主要場館單元的3D效果模型詳見圖2～圖5。

2.2 管線碰撞模擬及優化

在進行BIM模型碰撞檢查時，標記出管線碰撞點、圖紙描述不詳或明顯筆誤點，組織設計單位進行專業技術會商，對碰撞點的構件進行優先級排序，按照小型附屬構件避讓大型重要構件、電管避讓水管、水管避讓風管、小管避讓大管、冷管避讓熱管、有壓管避讓無壓管、重力排水管優先的原則，在模型內多次嘗試調整管線排布或構件標高，將模型反饋結果與設計單位進行設計變更可行性確認。如圖6所示分別是在BIM模型中暴露的部分區域水管與建筑墻體碰撞、桁架結構與建筑結構碰撞。

2.3 進度動態監控和預警

利用BIM 4D信息模型的施工進度動態監控與管理系統，對施工人員、材料、機械等各項資源的進場、出場時間實時記錄、管控，直觀展示體育館的形象進度。對比傳統的橫道圖進度控制方法，BIM技術能有效避免施工方案進度較抽象、網絡計劃編制不合理、參與者溝通不暢等問題。通過對比BIM模型形象進度與實際完成情況，分析導致偏差原因，合理糾偏并調整進度計劃，避免出現返工、窩工、進度拖延等現象。圖7是根據施工組織計劃模擬的不同施工節點、同一樓層的機電、建筑施工形象。

2.4 數據高效管理與共享

在體育館BIM模型中錄入了整個施工過程中的建筑材料、構件、設備的詳細信息,包括產品規格、型號、合同價格、供應商名稱、質保期、售后信息等。通過對產品信息的全面分類整理，快速準確定位建筑設備組件，有效解決建筑供應鏈結構中的數據交互，極大地提高信息共享效率。BIM技術的空間定位和記錄數據的能力，在運營期內更能發揮強大運行管理優勢，通過對材料進行可接入性分析、預防性維護，從而制定行之有效的維護計劃。圖8是體育館空調機房的水泵、冷水機組的詳細信息。

3 BIM實踐存在的問題及改善策略

在根深蒂固的傳統建設工程管理思維模式下，中國地質大學(武漢)主動嘗試引入BIM技術指導項目施工管理，這本身就是工程管理方式的突破和創新。在管理風險點密集、施工工序復雜、溝通協調難度集中的體育館建設項目中，通過BIM技術的合理引入，體育館的建設效果超出設計預期并獲得較高的社會評價。但這次BIM技術的首次嘗試仍存在一些問題：

1)未在項目設計階段借助BIM技術進行方案比選，導致用于指導現場施工的藍圖中存在設計筆誤、建材選型不標準、部分尺寸與現場實際不協調等問題，僅在施工階段利用BIM技術進行方案優化，不可避免會引起合同變更，不利于控制整體工程造價。

2)現場問題反饋回應稍有滯后，從BIM工程師發現問題、提出優化方案、監理單位認可、設計單位審核、建設單位審批直至發出變更指令，存在一定的時間周期，對現場工期存在制約。

3)建設單位缺乏BIM技術經驗豐富的管理人員，大多仍依賴常規的人工識圖及二維管線大樣圖進行現場施工管控，管理效率較低。

傳統觀念與載體的局限性、反饋機制效率低下、借助BIM技術進行工程成本控制的意識淡薄、BIM技術專業人才數量不足……這些都是制約體育館項目發揮更高管理效益的主要因素，只有借助市場的引導和政策的支持，改變傳統行業習慣，加強先進技術和優秀案例推廣宣傳，BIM技術的應用實踐才能實現新的突破。

3.1 強化BIM數據OA反饋機制

在推廣BIM技術的同時引入BIM+協同管理平臺，即可充分調動項目參建單位的參與力度，發揮頭腦風暴，強化反饋機制，又可規避組織線下會議可能產生的時間冗長、效率低下、論證不全面等一系列問題[3]。

通過系統平臺實時調取現場影像資料，從時間和空間上為參建單位解決現場問題提供在線技術支持。通過平臺分級授權、層層審批，從BIM工程師發現問題并提出待辦事項，涉及決策意見的參建單位技術人員可借助手持終端平臺，遠程進行變更方案探討、費用調整報表查閱、工期影響數據查詢、可行性論證、簽署并流轉電子決策意見，大大提高了現場問題反饋機制的流轉效率。

3.2 推動全壽命周期BIM應用

全壽命周期BIM技術項目管理可從源頭優化施工方案并進行動態造價比選，提高部門之間協同合作和信息交互效率，確保工程工期、質量、成本始終處于平衡狀態。在設計階段進行方案的對比和分析、招投標階段進行項目造價控制、施工階段進行方案優化及進度管理、運營階段通過大數據技術提供售后支持。

受設計師專業水平、項目復雜程度、工作時間等因素影響，不同專業之間常因溝通不完備產生很難快速識別的交叉碰撞點，等到施工階段再通過BIM技術發現碰撞點并提出優化方案，勢必會引起合同工程量增減，對控制整體造價不利，且可能引起工期滯后。針對因客觀環境發生變更、建設單位需求調整、不可抗力引起的工程變更及現場簽證，可將BIM技術與廣聯達相結合，借助BIM快速建模優勢，實現“量價合一”，精確核定變更費用，使建設單位始終掌握項目造價動態變化的第一手資料。

3.3 加強BIM技術政策引導

BIM 技術的應用涉及不同學科，技術的推廣和應用需要政府和行業共同推動，打破傳統二維視圖項目管理模式，以BIM技術作為項目管理的輔助手段，在技術應用、專業交叉、信息融合方面進行改革和創新。

政府應出臺相關政策以規范軟件平臺的開發和應用，明確技術運作核心，完善技術管理框架，打通學科間的數據孤島，確保平臺信息及時調取，達到資源共享標準化、規范化。教育行業應充分借鑒國外成熟教學經驗和教育案例，以解決工程需求為出發點，積極開展多學科交叉及社會實踐，將BIM技術與工程管理相融合，完善應用型人才的培養機制，改革教育教學方法，建立專項科研技術攻關，為工程實際應用提供技術支持，支撐BIM技術的落地，促進高層次BIM技術人才的培養[4-5]。

4 結語

利用BIM技術可以集成和創新建筑工程項目的各個建設環節，通過全過程的模型分析及技術整合，使它的核心價值不斷得到應用，并發揮效益優勢。隨著建筑行業整體技術水平的提升、傳統觀念與新思想的交替更迭，BIM技術的價值效益得到越來越多的認可，但思維模式的徹底轉換以及技術知識儲備水平的增長需要一定的時間周期，所以，借助BIM推動建設行業實現高效運轉仍需要整個行業共同努力。