基于BI M的項(xiàng)目管理模式及運(yùn)用分析

田潤(rùn)澤

（悉尼大學(xué)，悉尼 NSW2006）

1 引言

建筑信息模型（BIM）技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)建筑行業(yè)科技進(jìn)步產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，極大地改變了項(xiàng)目管理模式，實(shí)現(xiàn)了工程項(xiàng)目管理的數(shù)字化改造，具有深遠(yuǎn)影響。現(xiàn)階段，BIM技術(shù)在高層建筑物項(xiàng)目中應(yīng)用較為廣泛，無(wú)論是早期設(shè)計(jì)還是后期運(yùn)維管理，該技術(shù)都展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。因此，為了能夠順應(yīng)建筑行業(yè)發(fā)展要求，應(yīng)掌握BIM技術(shù)應(yīng)用重點(diǎn)，這也是本文研究的主要目的。

2 工程項(xiàng)目案例簡(jiǎn)介

某建筑工程項(xiàng)目位于城市東側(cè)，建筑物總建筑面積約為7.0×104m2，建筑總高度95 m，包括地上19層與地下1層。該項(xiàng)目為鋼框架-鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，項(xiàng)目施工的難點(diǎn)包括：（1）建筑采用了鋼結(jié)構(gòu)模式，在建筑施工中需要考慮的因素多，與常規(guī)構(gòu)件相比施工難度高，因此，決定采用BIM技術(shù)完成鋼結(jié)構(gòu)的快速定位與計(jì)算，降低整個(gè)項(xiàng)目施工的難度。（2）項(xiàng)目幕墻結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜，在案例工程項(xiàng)目中幕墻復(fù)雜，因此，在工程項(xiàng)目中需要通過(guò)BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化施工。

3 BI M技術(shù)的運(yùn)用模式分析

3.1 技術(shù)的整體應(yīng)用規(guī)劃

在案例項(xiàng)目中，出于對(duì)成本、進(jìn)度、施工質(zhì)量等方面的要求，應(yīng)盡量保障工程項(xiàng)目可以在合同周期內(nèi)完成全部使用內(nèi)容，并且在施工質(zhì)量管理中應(yīng)確保項(xiàng)目的施工效果合格，能夠滿足魯班獎(jiǎng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；最后從根本上杜絕施工安全問(wèn)題發(fā)生。

因此，案例項(xiàng)目中BIM技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)可以按照表1的相關(guān)資料進(jìn)行處理。

表1 BI M技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)分析

3.2 BI M技術(shù)的準(zhǔn)備與建模

3.2.1 技術(shù)準(zhǔn)備方案

案例工程項(xiàng)目在應(yīng)用BIM技術(shù)期間使用Autodesk為主體軟件，同時(shí)采購(gòu)魯班MC等模擬軟件用于支持BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

3.2.2 建立模型

在構(gòu)建模型過(guò)程中，基于從整個(gè)項(xiàng)目清單，按照樓層以及構(gòu)件的分區(qū)方式，對(duì)項(xiàng)目施工管理內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。因此，整個(gè)項(xiàng)目中按照項(xiàng)目的特性，在建模中完成了土建、安裝以及標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的建模，最后將施工資料整合在一起，利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)的三維模型結(jié)構(gòu)[1]。

3.3 在項(xiàng)目成本管理中的應(yīng)用

在建立BIM模型時(shí)需要考慮諸多因素的影響，包括工作量清單、定額清單表等，在對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行管理與監(jiān)督后，通過(guò)構(gòu)件模型把握整個(gè)施工過(guò)程，將上述資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與核算之后，信息可直接上傳至Luban PDS系統(tǒng)中，保障后續(xù)一系列工作順利開展。因此，該項(xiàng)目通過(guò)BIM模型以及清單關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，形成了符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的工程模型，通過(guò)該模型可以解決該項(xiàng)目中存在的曲線核心筒墻體、機(jī)電管線計(jì)算難度大的問(wèn)題。

通過(guò)BIM模型中的工程量數(shù)據(jù)以及相關(guān)造價(jià)信息，利用軟件估算。以該項(xiàng)目中查詢砌體工程量為例，在計(jì)算項(xiàng)目成本時(shí)根據(jù)承臺(tái)混凝土、鋼筋和模板工程量，以及基礎(chǔ)梁混凝土、鋼筋和模板工程量等，構(gòu)建了面向砌體工程量的施工進(jìn)度方案，方便隨時(shí)核對(duì)工程量。

在成本核算中，考慮到案例項(xiàng)目主要包含土建部分、機(jī)電以及計(jì)價(jià)分析部分等，在成本核算管理中通過(guò)BIM技術(shù)嚴(yán)格控制各種施工成本的支出情況，并與商務(wù)算量對(duì)比，在經(jīng)過(guò)上述成本分析后，可以避免因?yàn)閱我缓怂愣斐傻臄?shù)據(jù)誤差；在后期的結(jié)算審計(jì)中，項(xiàng)目管理單位利用累積的數(shù)據(jù)庫(kù)信息對(duì)工程成本進(jìn)行最終核算，確保成本正常[2]。以案例工程項(xiàng)目的混凝土柱的工程成本核算為例，利用BIM技術(shù)可以確定每個(gè)柱的周長(zhǎng)、模板面積、數(shù)量以及高度等，同時(shí)混凝土柱施工期間的超高模板面積、腳手架面積等也可以輸入模型中，方便更精準(zhǔn)地計(jì)算工程量，提高了項(xiàng)目成本的核算精度。

3.4 在項(xiàng)目進(jìn)度管理中的應(yīng)用

3.4.1 三維場(chǎng)地的設(shè)置方案

在BIM技術(shù)的支持下，該項(xiàng)目通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)三維動(dòng)態(tài)模擬布場(chǎng)方案與可視化漫游視頻相結(jié)合的方法，嚴(yán)格按照項(xiàng)目施工特征以及現(xiàn)場(chǎng)道路分布情況劃分加工區(qū)以及原材料堆放區(qū)等，在項(xiàng)目管理中借助立體形態(tài)觀察塔吊與鋼構(gòu)件、大模板之間的協(xié)調(diào)狀態(tài)等，實(shí)現(xiàn)了施工現(xiàn)場(chǎng)的合理規(guī)劃。同時(shí)，利用BIM模型實(shí)現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)實(shí)景的漫游布置，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)狹小空間的優(yōu)化與改造，避免因?yàn)楣ぷ魅藛T失誤而進(jìn)行二次調(diào)整；針對(duì)場(chǎng)地分布方案不符合規(guī)定的情況可在漫游場(chǎng)景中做持續(xù)調(diào)整，直至滿足規(guī)范即可。最后，通過(guò)BIM技術(shù)確定了項(xiàng)目辦公區(qū)的位置信息，使場(chǎng)地的環(huán)境更加舒適。

3.4.2 施工進(jìn)度動(dòng)態(tài)模擬

在施工動(dòng)態(tài)模擬中，通過(guò)BIM技術(shù)將施工進(jìn)度信息納入模型中，通過(guò)實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度與模型構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)，確保工作人員可以借助三維可視化查看的方法觀察施工進(jìn)度信息，而且針對(duì)模型中存在不同顏色標(biāo)簽的施工進(jìn)度分區(qū)結(jié)果進(jìn)行預(yù)警。在該模型中，用紅色代表施工進(jìn)度滯后、黃色代表施工進(jìn)度超前，這種醒目的顏色標(biāo)識(shí)可以隨時(shí)查看關(guān)鍵環(huán)節(jié)的施工進(jìn)度信息，方便施工方與業(yè)主、監(jiān)理人員等快速應(yīng)對(duì)施工進(jìn)度不合理問(wèn)題。

3.4.3 施工碰撞檢測(cè)

案例項(xiàng)目的機(jī)電工程中存在管線數(shù)量多的問(wèn)題，如何在有限的空間內(nèi)合理安排線路成為技術(shù)人員關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容，因此在施工期間，技術(shù)人員通過(guò)BIM技術(shù)的使用可以發(fā)現(xiàn)管線布設(shè)中存在的問(wèn)題，并檢查各種管線碰撞信息，尤其是在管線的交叉位置，可以通過(guò)數(shù)據(jù)檢查其標(biāo)高數(shù)據(jù)，進(jìn)而完成最終的管線調(diào)整。

首先，通過(guò)BIM軟件建立機(jī)電模型，并整合案例工程項(xiàng)目的土建、鋼結(jié)構(gòu)、機(jī)電等模型，再利用模型做分層檢查，保證機(jī)電、土建、鋼結(jié)構(gòu)各個(gè)施工方案模型的完整性以及合理性。之后將整合模型導(dǎo)入Navisworks軟件中，確定本次檢測(cè)的碰撞類型，根據(jù)設(shè)定的系統(tǒng)碰撞規(guī)則反饋結(jié)果，并且直接在模型中生成調(diào)整碰撞線路的方案[3]。經(jīng)過(guò)上述處理后即可利用BIM技術(shù)完成碰撞檢測(cè)，最終結(jié)果顯示，案例工程項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)機(jī)電專業(yè)碰撞約810處，機(jī)電與結(jié)構(gòu)碰撞約350處。例如，在建筑空調(diào)通風(fēng)平面圖上發(fā)現(xiàn)碰撞，通過(guò)調(diào)整管線的角度后解決了碰撞問(wèn)題。

3.4.5 鋼結(jié)構(gòu)的三維可視化交底

在案例項(xiàng)目中鋼結(jié)構(gòu)的施工是其中重難點(diǎn)，因此，技術(shù)人員借助BIM技術(shù)完成技術(shù)交底。例如，通過(guò)該技術(shù)直觀地展示整個(gè)施工過(guò)程，對(duì)特殊鋼結(jié)構(gòu)部位施工內(nèi)容進(jìn)行分解后，取代了傳統(tǒng)圖紙宣教的方法，可以減少后期存在的溝通障礙問(wèn)題，深化了施工人員對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的了解，最終達(dá)到了提升施工效率的目標(biāo)。

3.4.6 幕墻施工方案模擬

案例項(xiàng)目幕墻施工存在種類繁多的情況，導(dǎo)致整體施工難度大，因此，技術(shù)人員利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)施工工藝模擬。例如，針對(duì)單元體安裝整窗的密閉性問(wèn)題中，通過(guò)BIM技術(shù)詳細(xì)介紹了幕墻整窗的結(jié)構(gòu)以及安裝流程，施工人員在三維模擬中可以觀察窗戶的施工流程。

3.5 在施工質(zhì)量管理中的應(yīng)用

案例項(xiàng)目施工難度較高，借助BIM技術(shù)提升施工質(zhì)量成為技術(shù)人員研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

3.5.1 機(jī)電管綜優(yōu)化設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目調(diào)整管線碰撞方案中，根據(jù)BIM模型中的異常數(shù)據(jù)立即調(diào)整整體管綜的空間分布。期間可根據(jù)建筑物的功能定位，尤其是機(jī)房以及走廊等部位，在保障建筑物空間最大凈高的基礎(chǔ)上，采用美觀、整齊的布局方案（見(jiàn)圖1）。

圖1 案例工程項(xiàng)目的機(jī)電管綜BI M模型

3.5.2 鋼結(jié)構(gòu)數(shù)字化加工

案例項(xiàng)目中在南側(cè)與北側(cè)位置設(shè)置鋼拱橋門頭機(jī)構(gòu)，因?yàn)榘迨浇Y(jié)構(gòu)為空間彎扭，該構(gòu)件隨著高度的增加而逐漸變寬，因此，在具體操作中存在一定難度。為了解決這一問(wèn)題，技術(shù)人員最終在BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上聯(lián)合使用CAM技術(shù)解決了施工質(zhì)量問(wèn)題，即將整個(gè)施工質(zhì)量管理細(xì)分為深化設(shè)計(jì)、材料下單以及構(gòu)件制造與運(yùn)輸?shù)葞讉€(gè)過(guò)程，尤其是在前期的深化設(shè)計(jì)中先借助BIM軟件完成了彎扭空間建模，形成該構(gòu)件的空間概念后，可以顯著降低整體操作難度。

3.5.3 鋼結(jié)構(gòu)三維仿真拼裝

鋼結(jié)構(gòu)在案例工程項(xiàng)目中占據(jù)重要位置，再加之整個(gè)結(jié)構(gòu)新穎，增加了施工難度。在BIM技術(shù)的支持下，技術(shù)人員通過(guò)三維仿真預(yù)拼裝的方法提高了施工質(zhì)量。例如，在該項(xiàng)目中，首層V形柱轉(zhuǎn)換后如何實(shí)現(xiàn)各層沿放射軸線形成有規(guī)律傾角的斜柱，成為影響施工質(zhì)量的重要因素，技術(shù)人員在BIM模型下依次調(diào)整每根鋼柱的傾斜角度以及方向，順利解決了問(wèn)題。

4 應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

案例項(xiàng)目運(yùn)用BIM技術(shù)取得了滿意效果，主要表現(xiàn)為：

1）定性分析結(jié)果。BIM技術(shù)在進(jìn)度管理、成本控制以及質(zhì)量管理中取得了較好的效果，提升了項(xiàng)目各個(gè)參與方的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了施工部門與設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理部門之間的有效配合，深得廣大技術(shù)人員的認(rèn)可。

2）定量分析結(jié)果。從定量分析角度來(lái)看，案例工程項(xiàng)目運(yùn)用BIM技術(shù)取得理想效益：（1）從成本管理來(lái)看，BIM技術(shù)進(jìn)一步強(qiáng)化了施工成本管理水平，借助可視化技術(shù)手段可以降低成本，最終該項(xiàng)目的實(shí)際成本與設(shè)計(jì)成本之間的誤差小于或等于2‰，符合預(yù)期。（2）通過(guò)BIM可視化模型，使現(xiàn)場(chǎng)與工程進(jìn)度可視化，并且管線碰撞等問(wèn)題得到解決，最終達(dá)到了縮短工期的目標(biāo)，實(shí)踐結(jié)果證明，與設(shè)計(jì)方案相比，案例工程項(xiàng)目的最終工期提前12 d，取得滿意效果。

5 結(jié)語(yǔ)

在工程項(xiàng)目管理中，應(yīng)用BIM技術(shù)可以進(jìn)一步提升工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度與效率，真正實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的信息化管理，并顯著降低出錯(cuò)率，幫助技術(shù)人員快速發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目中存在的質(zhì)量問(wèn)題，直至形成解決方案，這種方法成為消除潛在質(zhì)量隱患的關(guān)鍵點(diǎn)，證明BIM技術(shù)滿足復(fù)雜建筑工程管理的相關(guān)要求，其技術(shù)方案科學(xué)有效，值得推廣。