BIM 技術在施工管理中的應用研究*
——以某綜合體育館建設為例

魏長專

（福建林業職業技術學院，福建 南平 353000）

基于BIM 技術構建的項目管理模擬平臺優化項目管理工作，改變了管理者的慣性思維，給傳統建筑行業帶來了一場技術革命。通過BIM 技術的支持，施工企業在項目的管理中可以建立仿真的信息平臺，模擬的施工方案能及時發現和解決施工中的技術問題，特別是在復雜的工序工藝中，使用BIM技術具有重要的指導意義，在項目的實際施工中有著更大的應用優勢。在有限資源的整合、管理過程的優化、工作方法的創新和管理水平的提高中，BIM 技術為建筑行業指明了新的發展方向。

本次研究以某綜合體育館建設為例，在綜合體育館施工管理過程中使用BIM 技術解決施工重點難點問題，在保證施工進度和施工質量的前提下，節約了項目工程造價，凸顯BIM 技術工程管理的實踐價值。

1 項目工程概況

本項目總建筑面積14 113.22 m2（其中地上主體2 層，局部4 層，建筑面積11 756.95 m2；地下室1 層，建筑面積2 356.27 m2），建筑高度23.8 m，建筑為鋼筋砼框架結構，綠色建筑設計目標為二星，獲得“省第十三屆優秀建筑創作獎”二等獎，工程總造價6 941 萬元。

2 BIM 技術模擬施工方案

施工模擬是在確定模擬的對象或者內容后，根據施工圖紙由BIM 建模軟件進行模型的創建。在施工前，同時將施工工藝、節點要求和進度安排等在BIM 建模軟件中進行虛擬建造，通過BIM 技術對施工方案進行模擬分析，模擬多套施工方案進行論證和對比，在比選中找出合適的最優解，確定最佳的施工方案。在施工過程中，管理人員通過三維模擬的施工方案，可以直觀地掌握施工方案的實施能否達到預期目標和要求，并對發現的問題做出及時的調整，降低施工難度，明確施工標準和要求，保證工程質量、工程安全、工程造價和工程進度。

本工程施工方案的難點和重點是體育館內的綜合管線布置和體育館外表面多曲面造型的鋁單板幕墻。在特殊施工工藝實施前，運用BIM 技術進行真實模擬，對施工方案進行預測、分析和優化，從中發現實施方案中的問題，并對實施方案的問題進行解決，三維模型帶給施工管理人員進行可視化的技術交底，從而指導真實的施工，做到有的放矢。

3 BIM 技術在施工管理中的主要應用

3.1 BIM 技術模擬安裝工程

3.1.1 管線布置優化原則和要點

由于體育館內管線系統相對龐大，不同專業的管線、大小不一的管線以及對接的設備復雜繁多，需根據各專業管線設備的施工圖紙創建模型，擬好構建清單，根據管線的特點在BIM 技術建模軟件中進行預裝配，管線布置遵循排布合理、安裝簡單、檢修方便和美觀整齊的原則進行協調優化，將施工中可能遇到的問題解決在施工之前，降低安裝工程的返工率。

BIM 技術綜合管線建模過程中，BIM 技術人員應與建設單位、監理單位和設計單位密切協作，更好的落實各項要求，以使用BIM 模型的工作方式進行施工管理，盡可能地發現圖紙和施工方案中存在的問題，在相關專業管線模型深化過程中，出現有矛盾和管線相碰撞、交叉重疊、銜接不當的部位及時調整和優化，提高工程質量和經濟效益，為順利施工做好準備[1]。表1 為BIM 技術模擬綜合管線優化原則。

表1 BIM 技術模擬綜合管線優化原則

3.1.2 模型創建及檢查優化

本項目安裝工程包含強電系統、火災報警、氣體滅火系統、消防設備電源、消火栓給水系統、人防給水系統、熱水系統、游泳池循環水系統、智能化視頻安防監控、籃球館場地擴聲系統、人防弱電通信系統工程等。通過BIM 技術對安裝工程進行組合建模，將二維平面圖中抽象復雜的線條轉化為可視化的模型，模擬按圖紙施工完成后的成果，施工管理人員從中能夠直觀地看到錯、漏、碰、缺等問題，減少由于施工返工造成工期和經濟的損失[2]。表2 為BIM 技術模擬綜合管線檢查部分優化內容。

表2 BIM 技術模擬綜合管線檢查部分優化內容

3.2 BIM 技術模擬鋁單板幕墻工程

3.2.1 仿真模型找碰撞點

本項目北側幕墻和西側幕墻為異形曲面幕墻，設計方案中將北側、西側兩側幕墻設計為L 狀異型的三維空間結構，對制作精度要求非常高，施工難度大。其中幕墻鋁單板跟隨建筑外形呈L 形的曲線走向，三維的雙曲面要求每一塊鋁板的弧線都不一樣，安裝時連接在鋼龍骨上，將整個鋼龍骨外形包裹起來，幕墻外表流線飄逸，十分美觀。

項目部通過對本工程的混凝土框架主體結構、屋面及墻面外圍系統鋼結構、外表面雙曲造型的鋁單板幕墻等多種形式，整合成為一個結合體。先根據設計單位提供的CAD 軟件二維平面圖建立工程線條三維圖，再通過BIM 技術軟件深化鋁板幕墻分隔、弧線調整。對多曲面幕墻骨架、鋁單板建模，核對設計提供的幕墻在圈梁連接點及圈梁坐標平面共312 點位及主龍骨頂底133 個坐標，查找碰撞點，生成高質量的渲染效果圖，更好地指導施工作業。圖1 為鋁單板幕墻三維圖。

圖1 鋁單板幕墻三維圖

3.2.2 模型指導生產施工

本項目大約需要安裝15 000 m2鋁板幕墻，約7 000 塊獨特形狀的雙曲面鋁板，為了提高工廠的生產效率，項目管理人員與工廠生產車間人員配合，改變CAD 二維加工圖生產的原模式，利用BIM 三維模型直接導出數控模型，數控軟件生成生產參數保證每塊鋁板各項尺寸精度，貼合現場安裝要求，避免出現對鋁板的二次加工，減少了由于返工造成的浪費[3]。參數化的加工確保曲面鋁板的造型效果，精確地將幕墻的雙曲面異形立面展現出來。用BIM 技術指導的工作模式下，綜合生產效率提高了3 倍，鋁板的生產設計工作量節省了60%，綜合效益降低了約25%，解決了由于造型新穎導致生產和施工難度增大的問題。

3.3 BIM 技術模擬進度管理

基于BIM 技術進度管理體系可進行可視化進度模擬，BIM 模型將結構部位、開始時間和結束時間形成一個信息集成系統，利用各施工工序之間的邏輯關系、約束條件和時間差等內容進行項目總進度計劃的編制，產生項目的進度控制目標和進度控制計劃。在施工過程中，BIM 技術的進度模型提供了當前工作內容計劃與實際時間點的對比，便于管理人員對目標計劃進行比較分析，提高項目的可預測性。隨著計劃與實際進度的變化，系統可以重新計算和修正目標計劃，并對后續完成的工作內容、工程量和資源分配進行調整，達到進度的可控性。

3.4 BIM 技術模擬場地布置

項目紅線用地面積為13 973 m2，建筑物占地面積為5 392 m2，場地的北側為一條水流，南側為高差8 m 的擋墻，現場施工環境復雜。通過開展BIM技術的應用，解決二維圖紙布置的局限性，以三維動畫對施工過程進行模擬，觀察大型施工機械進出路線、場內材料周轉效率、人員安全疏散路徑和塔吊設備運行是否會與建筑物及周邊障礙物發生碰撞等，確保布置的合理性。立體化的呈現可以讓管理人員直觀的了解現場情況，判斷場地布置方案是否能滿足施工要求，提供清晰的指導意見，避免因認知誤差為后續施工帶來不便，保證場地布置的最優化。圖2 為項目臨時設施BIM 平面布置圖。

圖2 項目臨時設施BIM 平面布置圖

3.5 BIM 技術模擬現場文明施工

本項目在進場后立即組織施工洗車臺，其中，在工程土方階段，因施工現場粉塵較大，洗車臺可有效解決施工現場車輛道路污染問題，減少了粉塵的產生。洗車臺在文明施工和防治道路揚塵污染等工作中起到了重要作用。

原洗車臺由鋼筋混凝土和工字鋼組成，在項目結束后洗車臺無法重復利用，需要全部打鑿拆除，造成了巨大的成本浪費。為解決這一問題，項目管理人員以及BIM 技術人員對洗車臺進行了探討研究，對原洗車臺進行了改良設計。

改良后的新型洗車臺由鋼構組成，可主動完結沖刷、排泥的作業，沖刷用水可循環運用，接連作業時，僅需彌補少量的水，節省了用水成本，可達到無粉塵污染的優良工程。新型洗車臺沖刷速度快，習慣高密度車流量沖刷作業，能夠節省用電成本，加速作業流程。圖3 為新型洗車臺BIM 三維模型。

圖3 新型洗車臺BIM 三維模型

4 BIM 技術總體效益分析

項目通過采用BIM 技術模擬施工、信息化管理、優化施工進度計劃等措施，在確保施工質量的前提下，加快了施工進度，較合同工期提前115 天完成，達到增加企業經濟效益的目的。

方案改良后，降低了建設單位和施工單位的項目建設成本，證明該施工方案得到了優化，優化成本為132.64 萬元，占總產值比重為1.91%，在經濟效益上取得了業主方、施工方雙贏的局面。實施優化施工的各項措施，擴大了工程的影響力，同時項目還獲得了“市優質工程獎”和“省優質工程獎”。表3 為優化施工的經濟效益比對記錄表。

表3 優化施工的經濟效益比對記錄表