BIM 技術在建設項目主體結構中的應用

王 凱

（陜西鐵路工程職業技術學院，陜西 渭南）

引言

BIM 技術通過吸取各個行業信息技術的優點，為土木建筑行業在信息化方向發展提供了新的思路，為建筑全生命周期提供了準確且詳實的知識資源和共享信息[1]。BIM 運用數字化的方式來表達建筑的物理特征和功能特征，從建筑物的誕生伊始就進行數據記錄，對建設項目中不同專業和階段的信息實現集成和共享，并將這些信息統統儲存到這個覆蓋整個生命周期的數據庫中，這就是BIM 技術實施的理念及優勢。利用BIM 技術可以對建設項目中不同階段從軟件上體現出來的問題加以解決，基于BIM 建模軟件的BIM 模型中包括了很多的信息，其中幾何數據、空間位置、地質情況以及一些建筑元素的屬性使工程設計人員和施工技術人員在此基礎上可以相互協調、共同工作，并且他們可以通過研究建筑的各種信息對當前的建筑情況做出正確的技術判斷，更好地進行協同工作。

1 工程概況

中韓（長春）國際合作示范區電子信息產業研發中心建設項目位于長春市，總建筑面積為73 117.72 m2，其中地上建筑面積為58 624.93 m2，地下建筑面積14 544.53 m2。地下一層主要為地下停車庫，1#區地上為19層，主要為辦公等；2#區、3#區地上為3 層，主要為辦公、餐飲等。

本工程屬于一類高層建筑，建筑主體93.5 m，結構為框架核心筒結構，裙房高度為21.7 m，結構形式為框架結構，基礎形式為筏板基礎，獨立基礎。人防工程總面積為3 043.39 m2，人防工程類別為甲級，抗力等級為核6，防化等級為丙級，平戰結合。平時功能為車庫，戰時功能為二等人員掩蔽所。防火分類等級：地上高層為一級，裙房為二級，地下為一級。項目效果如圖1 所示。

圖1 項目效果

2 工程重難點

工程為樁基+筏板基礎，主樓為框架核心筒結構，兩側附樓為框架結構。綜合分析，本工程具有以下重難點：

（1）緊：本工程為EPC 項目，合同工期653 天，為了保證合同工期，施工圖紙分部位、分階段提供。其中樁基工程施工量大，施工現場地質環境復雜（場地積水泥濘，土層為淤泥性粉質黏土，且含水率高），施工要求嚴格，強度大、工期緊，要求施工組織和各項資源的配置嚴密充足。先期只提供樁基圖紙及建筑總平面圖，再按照基礎工程-主體工程-人防工程-給排水工程、電氣工程等逐步出圖。

（2）難：本工程為辦公性建筑，包含（土建、弱電、強電、人防、暖通、空調、消防、給排水、裝飾裝修、設備安裝、鋼結構、綠化、海綿工程等）種類繁雜。施工過程中各專業銜接比較密切，圖審工作困難動角度大，對轉動體系的精度要求也高。

（3）專：施工專業性強。要求工程技術人員及現場作業負責人有較高的綜合專業知識和經驗，以便在專業理論指導下理性地組織施工。

通過BIM 技術的應用，以期能夠有效地解決工程中存在的重難點，順利地完成工程項目的建設。

3 BIM技術在項目施工中的應用

3.1 BIM 技術精細化建模發現圖紙問題

該施工項目的建模工作是在項目施工開始之前完成的。在BIM 建模工作開始之前，BIM 專業各建模人員根據本項目特點，組織分析施工圖紙、數據資料和施工方案，決定BIM 應用研究軟件選AutoDesk 公司的Revit軟件，建立建筑、結構、機電等各專業BIM 模型。

本工程嚴格按照施工圖，使用Revit 建筑樣板和族文件組合，準確、高效地建立中韓（長春）電子信息建設項目場地布置BIM 模型、建筑BIM 模型、結構BIM 模型、地下車庫管綜BIM 模型、鋼筋BIM 模型、鋼筋節點BIM模型、滿堂支架BIM 模型、支吊架BIM 模型、附著式腳手架虛擬爬升模型等，使施工監理、建設單位在內的各參建方更加直觀地理解設計意圖，做到準確細致地反映本項目的混凝土結構、地下車庫、地上建筑管綜、鋼筋等構造。

結構模型如圖2 所示，地上機電模型如圖3 所示。BIM 模型的建立賦予了所有模型構件信息，以便后期細化工程材料量，進行材料、質量、安全和資料管理[2]。

圖2 結構BIM 模型

圖3 地上管綜BIM 模型

從圖2 及圖3 可以看出，用Revit 建立的三維模型可以使參與項目的各方人員更直觀、更全面地了解整個工程項目，并能夠在項目施工前發現設計中的錯誤和缺陷，為圖紙會審，設計交底等工作提供三維可視化的輔助，從源頭上杜絕了返工等問題。

3.2 BIM 技術的碰撞檢查降低返工浪費

在實際施工過程中，有時會出現預留孔沒有預留或設備線路進行安裝時發生碰撞的情況。在以往傳統施工時，遇到這種情況，只能在墻體、樓板進行再次開鑿對此進行解決。而通過采用BIM 技術，圖紙進行精細化建模后，可以清晰直觀地在模型中顯示預留的孔洞，并且在結構、機電等各部分模型建立完成后，可以通過對其進行碰撞檢查，若發現問題，能夠及時與設計部門溝通，對圖紙進行修改優化。通過BIM 技術，在工程實施前期就能解決管斗問題，不僅能夠大大減少返工的情況，節約了工期，還能有效減少浪費，使得施工能按計劃如期推進。

將建好的模型導入Navisworks 中進行碰撞檢測，及時發現施工中出現的問題，可導出碰撞檢查報告。根據碰撞檢查結果提出現場優化方案和現場施工順序。最后施工人員可以利用碰撞優化后的三維模型方案，進行三維施工交底、動畫施工模擬，在提高施工質量的同時，也拉近了與業主的距離[3]。項目所有的參與方能夠協同工作實現工程項目的精細化管理、信息共享、管理以及全方位的預測和控制。

本次施工混凝土碰撞共計20 處，地下車庫管綜碰撞6593 處并出具相對應的碰撞檢查報告，配合項目部及設計院進行優化。優化后的地下車庫管綜模型如圖4 所示。

圖4 優化后的地下車庫管綜模型

三維可視化施工交底利用BIM 模型對復雜節點、鋼筋排布等輸出三維圖、剖面圖等講解給施工技術人員，使其明確掌握圖紙設計意圖和施工順序，利用BIM 模型指導工人準確定位鋼筋、模板，避免了圖紙的誤讀和不理解造成返工[5]。

以預埋件定位為例，所有模型構建將全部生成獨一無二的ID，將此ID 與現場實際構建相互關聯，可以精確出次構件所在的位置及形狀大小。精準預埋三維技術交底圖如圖5 所示。

圖5 三維技術交底圖

3.3 BIM 技術工程量統計減少材料浪費

依靠BIM 信息模型實時準確提取各個施工階段的工程量，能夠精確地制定人、機、材制定計劃，不僅能夠極大程度地減少浪費，還能為限額領料、消耗控制提供可靠地技術支持。

本項目基于所建立的BIM 精確信息模型，通過軟件快速提取并統計項目的所有鋼筋、混凝土、鋼管、工字鋼、槽鋼等材料工程量。在施工前，使用Revit 建立的精細化模型快速提取相應的工程量，與設計圖紙進行對比給出合理可靠的正確材料量，從而實現材料精細化管理，減少浪費，節約成本。

本項目利用搭建好的模型，提取統計相應部位鋼筋的工程量，快速提取出部分鋼筋混凝土工程量，并指導現場施工，有效地推進工程施工進度，減少資金浪費和工期延期。

在施工過程中，通過利用BIM 技術進行工程量的統計，與現場施工緊密結合，實現材料的限額發料和領料。通過利用BIM 三維模型，計算出精確的材料需求計劃，并進行精確的放樣下料和優化，控制材料損耗，避免材料浪費，與施工隊伍進行結算形成依據[4]。

3.4 可視化三維技術交底提高工作效率

項目采用Fuzor 軟件（VR 虛擬現實技術）進行三維技術交底可減輕技術人員和施工班組的負擔，提高施工效率，減少不必要的浪費。施工前使用Fuzor 軟件BIM 信息模型進行三維技術交底，以第一人稱視角進行任意角度，任意構建、鋼筋信息的查看三維模型，改變傳統技術交底不夠直觀清晰的模式，從而指導施工班組施工，起到準確無誤，避免了錯、漏、偏、差等，加快了施工進度，避免不必要的返工。

通過三維可視化可以加快施工，預防返工，更便于溝通，提高企業競爭力，減少信息請求，縮短施工周期，使施工人員更好地理解施工順序與方法。

3.5 現場臨建及廠區布置

施工場地的布置先通過功能對區域進行分區劃分，其次通過BIM 技術對每塊區域進行建模。通過對塔吊的位置、道路的設定等方面進行模擬，使得工作人員與車輛進出方便，塔吊工作范圍及利用率也得到了有效保障。使得整個施工場地區域分布合理，施工效率得到了保證。施工場地布置示意如圖6 所示。

圖6 施工場地布置示意

3.6 BIM 技術的施工模擬指導現場施工

利用施工模擬相關軟件，根據施工組織安排的施工進度計劃安排，在已經搭建好的模型的基礎上加上時間維度，分專業制作可視化進度計劃，即四維施工模擬。一方面可以指導現場施工；另一方面為建筑、管理單位提供非常直觀的可視化進度控制管理依據[6]。

結束語

通過在中韓（長春）電子信息建設項目工程中應用BIM 技術、BIM 平臺，大幅提升了項目綜合管理水平，尤其是技術管理水平。以前在實施信息化系統的時候碰到的瓶頸就是基礎數據的采集，通過運用BIM技術、BIM 平臺，BIM 顧問團隊提供的服務，不僅享受到了精細化管理所帶來的好處，還可為各條線、各崗位的技術管理人員提供所需數據，為技術施工管理提供指導，達到了項目精準施工、管理透明、信息共享的目的。