基于BIM 技術的房屋建筑施工過程管理研究

何余華 李夫強 周金龍

(中國建筑第六工程有限公司)

房屋建筑工程管理中，安全、質量、進度是建筑施工的核心[1]。傳統的3D 建模技術應用于建筑模型的構建，建立的模型單一，逐漸產生諸多局限性。目前建筑工程傳統管理中質量管理存在材料規范性、專業協調性不足，安全管理措施針對性不足，進度管理計劃編制、人員分配合理性不足、影響因素考慮不全面等問題。BIM 技術提供了綜合運用建筑信息和項目特點，建立全面、準確的高維模型，并且該模型能夠隨時進行可視化模擬和動態改進。此次研究由此提出一種建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術，該技術需要通過詳細的建筑信息進行3D 建模，能夠管理和設計到詳細的資源管理和進度管理的具體作業，應用于建筑施工過程施工安全、質量、進度管理中，以提高房屋建筑施工過程管理水平。

1.BIM 建模技術與傳統管理的應用比較

BIM 技術指科學整合與建筑相關的大量數據，同時對數據進行分類、歸納，并且輸入到計算機當中，進而建立一種建筑模型。BIM 的模型信息主要有三個特點，包括關聯性，工程對象之間相互聯系，互相識別；完備性，能夠對工程的全部信息進行詳細描述；一致性，建設生命周期內各階段的模型信息保持一致。模型可以自動演化，不用重復創建。

與傳統系統相比，BIM 創建的模型具有可視化、模擬性、協調性、動態性特點。能夠生成各種可視化表示，如報表，精確展示工程各個過程的詳細信息；其次，對實施工程的部分進行模擬和修正，保證工程可行性；再者，多個部門單位之間能夠互相協調、配合，有效溝通；能夠隨著工程過程中不斷改進和優化。BIM 建模技術的目的是保證施工安全與實現目標，在設計階段基于Revit 軟件進行三維建模，在施工階段構建項目綜合信息模型。

目前，由于施工單位對技術和手段的不注重，施工流程過于片面化，傳統施工質量管理上還存在著很多問題，如材料選取不規范、人員專業技術性水平不同、施工操作不嚴格、工程流程不流暢等。將BIM 技術應用至施工項目中，在技術管理方面，能夠在施工過程中選用匹配的技術進行應用，保證施工質量和水平。BIM 軟件平臺能夠通過電子技術對施工流程進行模擬以及對信息進行及時準確地傳遞，建立標準化和規范化的施工流程，專業技術人員不斷計算實際應用過程中產生的變化，進行科學有效改進和優化。通過傳統質量管理模式與BIM 管理模式，獲取項目的階段流程完成質量水平以及分別進行傳遞信息情況如圖1。

圖1 傳統質量管理模式與基于BIM 管理模式傳遞信息情況

質量控制主要包括事前、事中、事后，BIM 在這三個階段均發揮了有效、積極的作用[2]。事前階段，BIM 技術對施工過程中材料、器械、物資等信息進行存儲和查詢，嚴格準確控制施工質量。事中階段，通過運用BIM 平臺，對施工技術進行模擬和標準建立，專業人員進行科學計算后隨著施工的過程變化進行完善。事后階段，對施工的流程和計劃進行核對和檢查，并且對比實際流程情況，嚴格監控施工質量，降低發生不可控情況的風險概率。與傳統方法相比，應用BIM 技術的優勢如表1。

表1 應用BIM 技術與傳統方法的優勢情況對比

在安全管理中，風險管理是工程施工管理的重要部分之一，如圖2。BIM 技術應用至施工的安全管理中，通過對施工現場的實時監控，全面檢測施工過程的安全隱患，這為施工現場安全管理提供了有效參考依據。BIM 技術能夠針對施工安全進行自動化管理，通過可視化操作界面，對施工各個環節進行模擬，使得管理者、工程師等對安全隱患的識別更加準確，從而提高安全管理決策的科學性。BIM 技術的動態性特點為安全管理提供了施工動態安全檢查，通過三維空間對施工操作和施工人員進行定位和實時監控，不僅可以提高安全隱患的預測準確率，還能夠降低安全事故的發生率。

圖2 風險管理環節

項目進行的控制和實施是項目管理的重要一環。房建工程施工需要保證施工質量的基礎上，能夠按時完工。將BIM 應用至施工進度管理中，能夠解決傳統施工進度管理在施工流程設計、施工進度安排等方面存在一定的局限性問題，進而提高經濟效益。

目前，房間施工的進度管理存在的問題主要表現在幾個方面：包括進度計劃編寫缺少合理性，施工進度與實施雖然嚴格按照施工的方案和計劃進行，但施工人員的工作經驗、主觀因素也會對計劃的編制產生影響；其次，設計圖紙存在矛盾和錯誤，由于豐富的建筑項目圖紙需要多個專業的專家同時參與，設計圖紙的設計與審查結果也會隨著知識的局限性受到影響，從而導致施工的質量和進度受到影響。溝通不充分是導致施工進度受到阻礙的原因之一，所以進度計劃的合理性與科學性保證各項工作的協調開展和工作內容的順利銜接。BIM 技術運用可視化界面準確表達，對項目流程具體分配到個體人員，包括施工操作的相關流程。促進施工計劃的精細化、規范化管理，提高計劃的可執行性。BIM技術的模擬性能夠模擬每一棟建筑的施工情況，保證各個施工階段的有序進行和準時完工。

應用BIM 技術于項目進度管理中，基于BIM 技術的項目相關信息通過圖像描述具有詳細且直觀的特點。在實際施工過程中，BIM 建筑模型能夠詳細分配各種資源，根據施工進度變化，合理調整供應鏈，保證施工進度，對于數據信息完整性的提高具有很大的促進。在建設項目中，各部分工作能夠通過BIM 技術進行組合，以種類進行工作的分配[3]。各個參與方憑借計算機技術，相互之間的信息傳遞和數據共享得到了有效進行，不僅提高了各個方面的相互協作和溝通，還提高了工作配合的合理性。可視化三維建模是BIM技術的核心技術部分，將其應用于項目進度管理中，能夠促進可視化管理，對于檢查維護工作具有很好的可控制性，并且對施工質量的確定和對施工操作的準確執行具有科學合理的指導意義。項目施工進度管理應用BIM 技術具有很大的作用，如表2。

表2 基于BIM 技術的項目施工進度管理優勢

2.BIM 在房建施工項目的實際應用

2.1 房建工程項目概況

某市的某房建工程用于建設項目，建筑面積和占地分別為148371.76 平方米、10474.88 平方米。主要包括綜合樓、幼兒園、物管樓、地下車庫等，整個項目的建筑物總共為10 樓。該工程總體面積較大，周圍的環境在一定程度上會影響施工的進度。具體的建設計劃如表3。

表3 房建工程建筑設計

將施工涉及的所有部分、環節均運用3D 建模技術進行聯系，具體的施工管理、人員、材料、器械等都能夠通過BIM 技術創建的信息模型進行管理。由此提高項目施工的安全、質量、進度的管理以及監控工作的效率和質量。

2.2 BIM 對房建工程的具體流程應用

2.2.1 項目質量管理的BIM 應用

房建工程項目中，質量管理需要掌握施工情況和項目質量，并對施工操作要求動態控制和管理。空間沖突檢查是對工程的不同專業模型進行整合后，在可視化模型上進行碰撞和檢測，便于提前發現施工在設計階段存在的未被發現的空間沖突問題。將檢查的相關信息和沖突測試碰撞的結果進行記錄和反饋，針對其中產生的問題，進行圖紙調整，保證后期的施工質量，避免由于錯誤造成的成本浪費。同時，進行項目的空間沖突檢測，可以增加各方之間的信任和溝通，合作能夠做到有效協調和配合無間。對質量管理的提升，運用Revit 建模能夠建立項目整體資料，包括房建項目詳細的設計思路和圖紙信息，現場的施工管理人員借此對施工操作和進度查詢以及材料特性的監督。合理充分運用BIM 的可視化優勢，能夠使施工人員、管理人員、技術人員之間的溝通和信息咨詢更加順利和有效，從而促進工作協作與各個環節的有效配合，提高施工的進度和質量。技術人員通過BIM技術構建的三維模型，能夠獲取完整的模型與圖紙之間的信息聯系，進而能夠更加細致地找出里面的關聯性問題，從而便于圖紙的設計與修改，大大提高了工作的效率。另外，對于施工人員來說，通過BIM 技術建立的模型進行響應的施工模擬與實施預演，從而觀察和了解到整個實事工程的實際成果，提前預知施工的實際進度，便于后期的問題查詢和質量控制管理。

質量管理中實施重點為信息，以強大的信息流轉促進施工質量管理的力度和效率。實施過程中進行有效快捷、準確的信息傳遞，能夠保證實施環節的紐帶連接，完善施工質量信息的完整性。基于BIM 技術，材料設備與施工過程是質量管理的重點部分，將材料的檢測報告等信息與構件部位之間相互關聯，建立一種可存儲物資信息模塊，便于管理人員對器械、設備的查詢與對比。基于BIM 的項目質量管理流程如圖3。

圖3 基于BIM 的項目質量管理流程

2.2.2 項目安全管理的BIM 應用

安全管理是房建工程項目的重要內容，施工質量、施工進度、施工成本管理等存在密切的聯系，通過BIM 技術對安全管理進行科學編制，是有效降低安全隱患的重要措施。BIM 技術能夠對施工線程進行4D 模擬，然后可視化展示，幫助管理者了解施工過程中的風險和隱患，制定相關的安全管理措施，實現針對性的安全管理。

憑借Revit 軟件建立3D 建筑模型，其中包含建筑工程的全部信息，作為項目管理的信息源，然后綜合3D 模型的信息和數據，成為BIM 綜合信息數據庫，便于實現資源和信息共享。根據施工各階段的需求，通過數據庫進行相關的子信息模型提取，包括施工塔吊安全管理模型、施工場地規劃模型等，為安全管理提供模型和數據支持。利用3D、4D模型的可視化特點，組合不同專業的3D 模型，并進行碰撞測試，得出相應的結果并且調整參數，降低和防止其中發現的碰撞事故安全風險，進而實現施工過程的全面有效的動態管理。

合理將BIM 技術應用至房建工程項目安全管理中，將三維模型作為基礎，運用可視化管理對施工過程中的安全進行有效模擬。管理人員等通過技術模擬施工環境，科學規劃施工現場布局，模擬施工操作，不斷優化施工進度管理和措施，實現有效溝通和對施工安全管理的有效改進和及時優化，并能提高安全控制效果。

2.2.3 項目進度管理的BIM 應用

進度管理應用BIM 技術是在原有的3D 模型基礎上，添加一個時間維度形成4D 模型。在實際運用中，通過該模型，能夠對施工現場的各個施工階段、施工設計的材料器械有著充分的考量，并且根據施工情況隨時進行優化和改進，其他與之關聯的部分也能夠隨之改進，從而保證各個環節的有序、有效進行。應用流程如圖4。

圖4 基于BIM 的項目進度管理流程

為建立4D 模型，需要將建立建筑3D 建筑模型和建筑施工過程模型進行關聯。3D 模型建立直接基于三維模擬系統導入3D 建筑模型，將參數輸入完成相應構件的創建，最后進行組合。建筑施工模型的建立實際上是進度計劃的制定和模擬，運用WPS 將建筑結構細分，形成施工的進度任務節點，最終實現施工進度任務分配。建立4D 模型，需要通過系統中的連接工具將節點與建筑的組成構建進行一一對應，實現關聯操作，系統中相關工程構建能夠將實際的工程施工情況進行定義，根據不同的分類標準進行劃分。數據庫的構建是施工信息管理的重要部分，通過進度管理系統，能夠對相關數據進行合理、科學的管理，實現有效率的數據交換。施工管理系統為管理者提供了4D 管理模型的實際操作界面，能夠對施工進度計劃、施工現場進行控制和可視化模擬，綜合管理施工進度。4D 施工進度計劃管理主要分為兩個方面，一是對軟件中的管理界面進行操作，二是通過軟件界面進行動態管理，實時監控施工情況，便于進一步調整和優化。通過BIM 技術對房建工程項目的進度控制有很大作用，如圖5。

圖5 BIM 技術應用于房建工程項目的相關改進結果數據

3.結論

調查數據顯示，與傳統模式相比，基于BIM 技術的施工進度管理得到有效的提升，項目產出與團隊合作提高了73.04%，信息請求減少了56.08%，施工周期從30.19%減少至25.31%，減少了16.16%，與相關合作方的協調時間減少了21.54%，企業競爭力提高了38.21%。由此可見，BIM 技術對房屋建筑過程管理有著良好的作用。但是，對于BIM技術應用于房建工程項目，實驗結果證明力度還不夠充足，需要在之后的研究中，全面采集不同發展程度的企業公司項目情況，增加研究的數據支持并促進研究的深度。