BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用探究

白鈺

（山西宏廈建筑工程第三有限公司，山西 陽(yáng)泉 045000）

0 引言

建筑工程建設(shè)規(guī)模的增大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為復(fù)雜，不同專(zhuān)業(yè)之間的有著眾多的交叉作業(yè)，施工難度進(jìn)一步增加。為提高工程施工進(jìn)度與質(zhì)量，逐漸有更多新型技術(shù)手段被應(yīng)用到實(shí)際中。其中，BIM技術(shù)在建筑施工中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，通過(guò)構(gòu)建建筑信息模型，實(shí)時(shí)掌握施工動(dòng)態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的施工問(wèn)題，并且通過(guò)各單位之間的有效溝通，隨時(shí)了解施工情況，確保可以利用更短的時(shí)間來(lái)達(dá)到預(yù)期的施工效果，減少各種質(zhì)量病害的發(fā)生。

1 BIM技術(shù)特點(diǎn)

1.1 全建筑信息

BIM技術(shù)通過(guò)建立建筑信息模型，使得工程建設(shè)的所有參與方均可以通過(guò)統(tǒng)一的平臺(tái)獲得工程相關(guān)的所有數(shù)據(jù)信息，包括設(shè)計(jì)范圍、施工動(dòng)態(tài)、施工監(jiān)測(cè)等，并以不同階段的建筑施工信息為基礎(chǔ)，掌握施工建設(shè)實(shí)際情況，為后續(xù)的施工管理提供支持。并且，通過(guò)應(yīng)用全建筑信息模型，BIM用戶可以根據(jù)自身權(quán)限來(lái)獲取對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行修改、完善、分享等操作[1]。

1.2 全周期覆蓋

工程生命周期從方案規(guī)劃階段開(kāi)始，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)以及改建拆除等環(huán)節(jié)，全程涉及的專(zhuān)業(yè)內(nèi)容非常多，這就決定了工程施工以及管理的高難度。通過(guò)BIM技術(shù)應(yīng)用，系統(tǒng)內(nèi)的用戶可以隨時(shí)根據(jù)個(gè)人需求對(duì)其含有的信息進(jìn)行查詢應(yīng)用，因此無(wú)論工程生命周期長(zhǎng)短，可以被應(yīng)用到任何階段。根據(jù)工程各階段建設(shè)需求，BIM技術(shù)可以提供一個(gè)虛擬的項(xiàng)目成長(zhǎng)過(guò)程，包括設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等全階段。BIM模型可以作為一個(gè)交流平臺(tái)，使得工程相關(guān)單位和行業(yè)通過(guò)其進(jìn)行協(xié)同作業(yè)。

1.3 全程協(xié)同管控

BIM模型為工程各參與單位提供了一個(gè)協(xié)同作業(yè)的平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)施工全過(guò)程的覆蓋，作用于整個(gè)建設(shè)周期。在BIM全過(guò)程協(xié)同管理模式中，設(shè)計(jì)單位更關(guān)注工程全周期費(fèi)用，將重點(diǎn)放在工程長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)和節(jié)約上，而不是關(guān)注一次性投資的節(jié)約。而供應(yīng)單位考慮的是工程系統(tǒng)下產(chǎn)品之間協(xié)調(diào)與匹配性，施工單位則利用BIM模型掌握全面的設(shè)計(jì)信息，施工完成后將全面實(shí)際建筑信息交付給業(yè)主[2]。運(yùn)營(yíng)單位則在工程使用階段積累信息，并與前面階段信息進(jìn)行對(duì)比，來(lái)獲得運(yùn)維管理經(jīng)驗(yàn)。利用BIM系統(tǒng)，工程各參與單位不僅僅要考慮個(gè)人需求，更是要從全周期角度，對(duì)所有參與單位提供便利，通過(guò)相互協(xié)作實(shí)現(xiàn)最大的建設(shè)效益。

2 BIM技術(shù)在建筑施工中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 可視化優(yōu)勢(shì)

工程施工作業(yè)要有科學(xué)可行的方案設(shè)計(jì)作為支持，以往大部分是以二維CAD圖紙為載體，通過(guò)顏色、圖層、線性等方法來(lái)設(shè)計(jì)表達(dá)，為設(shè)計(jì)與施工單位間的信息溝通提供途徑。但就實(shí)際效果來(lái)看，因?yàn)閷?zhuān)業(yè)不同，導(dǎo)致單位間的交流并不順暢，有較大的可能出現(xiàn)錯(cuò)誤、偏差、遺漏等問(wèn)題，增大工程設(shè)計(jì)難度，影響后續(xù)的施工。通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用，以三維數(shù)字技術(shù)為支持，通過(guò)可視化方式，以三維立體形式來(lái)更直觀的展示工程各部分立體構(gòu)造，以可視化方式實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)營(yíng)，提高項(xiàng)目運(yùn)行效果[3]。三維立體數(shù)字模型的構(gòu)建，使得施工人員更清晰明確的了解到設(shè)計(jì)意圖，為設(shè)計(jì)與施工之間建立了有效的溝通橋梁，并能夠及時(shí)就存在異議的部分進(jìn)行商討和修改，為高效率、高質(zhì)量施工打好基礎(chǔ)。

2.2 優(yōu)化性優(yōu)勢(shì)

隨著工程規(guī)模的增大，所需投入資金更多，對(duì)施工技術(shù)要求更高。面對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，施工作業(yè)更容易受到外界因素的影響，出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題以及安全問(wèn)題的可能性更大。將BIM技術(shù)應(yīng)用到工程施工中，從幾何和物理方面提供工程信息，為工程施工提供準(zhǔn)確依據(jù)。通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用，還能夠更直觀的獲得建設(shè)成品狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)并確定設(shè)計(jì)方案中存在的缺陷，并有針對(duì)性的采取措施進(jìn)行優(yōu)化，以免因設(shè)計(jì)因素而對(duì)安裝作業(yè)產(chǎn)生影響，造成工期延誤，影響資源配置效果。

2.3 協(xié)調(diào)性優(yōu)勢(shì)

對(duì)傳統(tǒng)施工模式進(jìn)行分析可以得知，工程施工過(guò)程中各參與單位之間交流比較少，沒(méi)有統(tǒng)一的信息交互標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制作為支持，面對(duì)交叉作業(yè)很多時(shí)候會(huì)出現(xiàn)分歧，對(duì)施工作業(yè)的正常進(jìn)行有一定的影響。應(yīng)用BIM技術(shù)，可以營(yíng)造一個(gè)協(xié)作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各參與單位間信息的有效交流，從根本上來(lái)解決工程不同參與單位信息斷層問(wèn)題，保證施工安裝作業(yè)的有效實(shí)施[4]。以BIM技術(shù)作為支持，為不同參與單位提供全面化、真實(shí)性的線上信息共享，使得不同單位之間可以保持同步調(diào)施工，避免因?yàn)樾畔⒉煌綄?duì)施工帶來(lái)的不利影響。

2.4 成本優(yōu)勢(shì)

BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用，在成本管理方面也有較大優(yōu)勢(shì)，包括物資管理和成本管理兩個(gè)方面。相比以往管理模式，BIM技術(shù)可以精湛計(jì)算工程施工所需物資，為預(yù)算管理提供可靠數(shù)據(jù)支持，避免資源浪費(fèi)，提高成本管理質(zhì)量。同時(shí)，通過(guò)建筑模型可以準(zhǔn)確分析每一個(gè)施工環(huán)節(jié)，從實(shí)際情況出發(fā)，分析某個(gè)階段或某個(gè)節(jié)點(diǎn)施工的成本應(yīng)用情況，及時(shí)找出實(shí)際成本與預(yù)算之間偏差產(chǎn)生的原因，然后綜合多方要素來(lái)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)施工方案的進(jìn)一步優(yōu)化，提高工程施工綜合效益[5]。

3 BIM技術(shù)在建筑施工中應(yīng)用方向

3.1 工程施工設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

建筑工程設(shè)計(jì)涉及的學(xué)科專(zhuān)業(yè)眾多，作為工程施工的重要保障，必須要保證每一個(gè)細(xì)節(jié)科學(xué)可行，避免后期施工變更帶來(lái)的不必要麻煩。面對(duì)越來(lái)越復(fù)雜的工程結(jié)構(gòu)，靈活應(yīng)用BIM技術(shù)，構(gòu)建建筑信息模型，基于其可視化特點(diǎn)，來(lái)動(dòng)態(tài)展示工程施工過(guò)程，以更直觀的方式了解每一個(gè)環(huán)節(jié)是否可行，能夠更準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)存在的不合理，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整與修改，提高方案的可行性。并且，通過(guò)BIM統(tǒng)一平臺(tái)，設(shè)計(jì)單位與建設(shè)單位之間能夠做到更全面的溝通，了解設(shè)計(jì)需求，完善每一個(gè)細(xì)節(jié)。

3.2 工程施工現(xiàn)場(chǎng)布置

建筑工程施工具有較高的復(fù)雜性與系統(tǒng)性特點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)存在著大量的物資，一般情況下非常混亂，如果不加以管理，不僅會(huì)影響正常施工進(jìn)度，而且還很容易發(fā)生安全事故。尤其是部分大規(guī)模建筑工程，周邊環(huán)境復(fù)雜，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)平面布置提出了更高的要求。借助于BIM技術(shù)手段，全面把握工程現(xiàn)場(chǎng)施工情況以及周邊環(huán)境，確定現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)物資的實(shí)際情況，綜合多方面的信息，構(gòu)建工程現(xiàn)場(chǎng)模型。通過(guò)專(zhuān)業(yè)建模，為管理人員提供現(xiàn)場(chǎng)三維平面布置圖，能夠更加靈活的安排和布置，花費(fèi)更少的時(shí)間與精力，來(lái)完成施工現(xiàn)場(chǎng)管理，避免各個(gè)方面之間的相互干擾，為高效、安全施工創(chuàng)造良好的環(huán)境條件[6]。

3.3 工程施工檢測(cè)管控

建筑工程施工需要多個(gè)單位以及部門(mén)之間的相互配合，只有真正做到信息共享，才能夠達(dá)到高效率、高質(zhì)量、高安全性的施工。其中，施工檢測(cè)也是管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容，可借助于相關(guān)技術(shù)來(lái)創(chuàng)建建筑模型，包括建筑結(jié)構(gòu)模型、機(jī)電模型等，然后將模型應(yīng)用到檢測(cè)軟件中，模擬施工情況，確認(rèn)是否會(huì)出現(xiàn)各種施工問(wèn)題，判斷設(shè)計(jì)方案是否有不合理的部分。并且因?yàn)閱挝灰约安块T(mén)之間可做到信息共享，對(duì)于模擬施工的過(guò)程均可以看到，然后及時(shí)就存在的問(wèn)題進(jìn)行討論，確定最佳處理方案，及時(shí)進(jìn)行糾正，避免了正式施工階段的問(wèn)題發(fā)生。通過(guò)前期的模擬檢測(cè)，可以減少資源的浪費(fèi)，且節(jié)省了大量的時(shí)間，不會(huì)影響到施工進(jìn)度，以免產(chǎn)生額外的損失[7]。并且，通過(guò)BIM技術(shù)，還可以對(duì)工程施工的每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，全面掌握施工情況，預(yù)防各施工問(wèn)題的出現(xiàn)，提高工程建設(shè)綜合效益。

4 BIM技術(shù)在建筑工程施工中應(yīng)用案例分析

4.1 工程概述

建筑工程位于市中心，總面積共21萬(wàn)m2，總高度為332m，地上共有66層，地下有4層。工程項(xiàng)目為酒店和商務(wù)辦公，其中4～50層為商務(wù)辦公，51～66層為酒店，地下為停車(chē)場(chǎng)與設(shè)備間。該工程結(jié)構(gòu)采用的是鋼筋混凝土框架核心筒，鋼管混凝土內(nèi)外框柱，鋼筋混凝土框架梁與鋼筋桁架混凝土樓板。其中30～51層沿外框架周圈設(shè)置外框柱轉(zhuǎn)換剛桁架。

4.2 基于BIM技術(shù)的施工管理

4.2.1 建立BIM模型

工程項(xiàng)目規(guī)模大，施工作業(yè)復(fù)雜，確定應(yīng)用BIM技術(shù)建立三維模型，用以實(shí)現(xiàn)施工全過(guò)程的動(dòng)態(tài)化管理，提高施工質(zhì)量。以施工圖紙為依據(jù)建立專(zhuān)業(yè)模型，各專(zhuān)業(yè)之間相互溝通聯(lián)系，通過(guò)配合完成模型的深化，尤其是復(fù)雜節(jié)點(diǎn)要進(jìn)行三維放樣，將主要施工工序更直觀的展示出來(lái)，以確保能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的不合理部分[8]。并且，要進(jìn)行沖突檢測(cè)，如果存在沖突要重新進(jìn)行模型優(yōu)化。基于各項(xiàng)信息參數(shù)生成施工作業(yè)模型，并對(duì)設(shè)計(jì)圖紙做全面優(yōu)化，可分階段來(lái)對(duì)模型進(jìn)行深化，并在階段性成果驗(yàn)收達(dá)標(biāo)后，繼續(xù)下一階段的優(yōu)化。最后需要根據(jù)深化圖紙進(jìn)行施工，指導(dǎo)每道工序規(guī)范落實(shí)，減少各種變更問(wèn)題的發(fā)生，確保每個(gè)細(xì)節(jié)均能夠與計(jì)劃一致，為高質(zhì)量施工打好基礎(chǔ)。

4.2.2 協(xié)同現(xiàn)場(chǎng)管理

現(xiàn)場(chǎng)施工管理需要安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)，在巡查中一旦發(fā)現(xiàn)存在質(zhì)量安全問(wèn)題，必須要第一時(shí)間通過(guò)BIM平臺(tái)上傳相應(yīng)信息，并就質(zhì)量和安全問(wèn)題聯(lián)系相關(guān)負(fù)責(zé)人及時(shí)進(jìn)行整改。以及還要將整改后的結(jié)果上傳到BIM平臺(tái)進(jìn)行反饋，然后管理人員及時(shí)就整改后的情況進(jìn)行驗(yàn)收，待驗(yàn)收通過(guò)后便可關(guān)閉問(wèn)題。整個(gè)施工過(guò)程中遇到的任何問(wèn)題均需要匯總到BIM平臺(tái)上進(jìn)行分析與統(tǒng)計(jì)，提高管理的時(shí)效性與有效性，并且還能夠?qū)κ┕と藛T提供一個(gè)警示作業(yè)，實(shí)現(xiàn)施工全過(guò)程的動(dòng)態(tài)檢測(cè)，以此來(lái)減少各種質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生[9]。

4.2.3 圖紙深化設(shè)計(jì)

通過(guò)BIM平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)多專(zhuān)業(yè)之間的共同設(shè)計(jì)，即相互之間可以做到信息共享，這對(duì)于交叉作業(yè)來(lái)講意義重大，能夠更及時(shí)的發(fā)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)間存在的問(wèn)題，并通過(guò)有效溝通進(jìn)行針對(duì)性的調(diào)整與修改，確保施工作業(yè)能夠順利進(jìn)行。以機(jī)電施工深化設(shè)計(jì)為例，在基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合管線的碰撞檢測(cè)與修正，提高建筑模型的和理性與可行性。并且BIM平臺(tái)內(nèi)調(diào)整修改的所有內(nèi)容均可以進(jìn)行標(biāo)注，明確專(zhuān)業(yè)建造管線的標(biāo)高與位置，為現(xiàn)場(chǎng)施工提供精準(zhǔn)化的指導(dǎo)。另外，因?yàn)榻ㄖこ探ㄔO(shè)需要大量的鋼材料，可以應(yīng)用BIM深化建筑模型精細(xì)化的提取各種梗菜的采購(gòu)名稱清單以及零部件尺寸，另外還有異形構(gòu)件的雙定尺度量測(cè)鋼板，這樣既可以減少材料損耗，又可以提高構(gòu)件制造精度，為后期的現(xiàn)場(chǎng)拼裝打好基礎(chǔ)，提升鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量[10]。

4.2.4 施工協(xié)調(diào)管理

通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用，為施工管理提供更加直觀的現(xiàn)場(chǎng)情況，使管理人員能夠通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的了解與分析，及時(shí)調(diào)整各環(huán)節(jié)作業(yè)，保證整個(gè)施工作業(yè)更加高效協(xié)調(diào)。面對(duì)本工程項(xiàng)目大量的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，基于BIM技術(shù)的虛擬化特點(diǎn)，將空間數(shù)據(jù)信息與時(shí)間數(shù)據(jù)信息整合到一個(gè)可視化建筑模型內(nèi)，以更加直觀、準(zhǔn)確的方式掌握各結(jié)構(gòu)的施工工序，了解施工流程中每一個(gè)細(xì)節(jié)，真正實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化和協(xié)調(diào)化管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的施工問(wèn)題以及安全隱患，確保在第一時(shí)間采取措施進(jìn)行預(yù)防和處理，避免問(wèn)題真正發(fā)生，并將損失降到最低。

5 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)在建筑工程施工中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，具有非常高的實(shí)用性，無(wú)論是對(duì)于施工作業(yè)，還是對(duì)于成本管理、資源配置等方面均有著較大的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)分析總結(jié)BIM技術(shù)的特點(diǎn)，確定其在建筑工程施工應(yīng)用的方式方法，推動(dòng)管理模式的創(chuàng)新。應(yīng)在實(shí)踐中不斷的積累總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)就存在的不足進(jìn)行調(diào)整，爭(zhēng)取為推動(dòng)建筑行業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供更大支持。