BIM 技術在公共建筑主體結構施工管理中的應用研究

劉 虎 王亞格 李 偉 杜紅強 毛朋朋

隨著城市化進程的加快，公共建筑的施工質量受到了社會各界的關注。在公共建筑施工過程中，要結合項目的實際作業需求，借助BIM 技術，搭建完整的作業規劃模型，建構更加合理的作業流程，提高項目管理工作的整體效能。

1 BIM 技術概述

BIM 技術是基于建筑學、工程學和計算機科學建立的綜合型技術。此技術支持可視化處理，能夠有效反映建筑工程項目全壽命周期的相關內容，統一控制預決算、預制化設計、生產準備、過程與生產以及信息管理等，如圖1 所示。BIM 技術具備數據庫功能，能夠在立項后進行動態化數據分析和匯總，在呈現建筑工程結構信息的同時，搭建立體化研究模式，并結合3D 技術實現3D 信息模型的處理，更好地為建筑工程項目的綜合控制和統一管理提供保障。此外，BIM 技術還能進行設計變更管理[1]。

圖1 BIM 技術管理內容（來源：作者自繪）

2 BIM 技術在公共建筑主體結構施工管理中的應用

為提高公共建筑主體結構施工管理水平，要落實全過程管理機制，發揮BIM 技術的應用優勢，搭建完整的工程施工作業管理體系，及時發現問題并采取整改措施，從而提升工程項目的綜合效益。

2.1 質量管理

對于公共建筑而言，工程質量是其項目管理的核心內容。只有提高質量管理水平，才能確保工程的施工質量和安全。因此，在工程質量管理過程中，要充分發揮BIM 技術的優勢，在施工工藝和施工技術等方面實施標準化模式[2]。相較于傳統的計算機輔助設計（Computer Aided Design，CAD）軟件，BIM 技術可以進行可視化分析，建立完整的數據共享模式，實現項目各參與方的高效協作，提高施工設計的質量。通過BIM 軟件的可視化處理模塊，能夠在模型中集中展示設計細節，精準對比工程實體和模型，使施工管理人員可以根據對比結果及時糾偏，從而提高項目的綜合管理水平，具體為：

1）在公共建筑給排水、暖通空調和電氣等專業的管線設計環節，BIM技術能夠對橋架進行碰撞檢查和分析，評估設計方案的可行性，選取最合理的管線布置方式。這樣能夠在設計階段最大限度地避免管線碰撞等問題，降低施工難度，節約施工成本。

2）BIM 技術支持產品管理和技術管理等功能，可以建構完整的系統管控體系。BIM 軟件能夠及時存儲建筑構件和設備的信息，集中展示主體結構施工作業單元的相關細節，使施工部門僅通過模型就能清晰了解施工難點。最關鍵的是，可視化技術能夠為各參與方的技術交底提供支持，減少人為因素的干擾，提高工程項目的施工質量。

3）BIM 技術支持全過程質量管理，從設計、施工到竣工驗收環節，實現各參與方的數據和信息共享。此外，還可以借助BIM 技術進行質量檢查，依據實際情況對不符合要求的施工作業內容提出整改建議，保證公共建筑主體結構的施工質量滿足預期。

2.2 進度管理

對于公共建筑主體結構施工而言，合理的進度管理是保證工程項目整體效益的關鍵。因此，要對工程項目進度計劃中的施工合同、進度目標和施工方案等進行集中管理，通過BIM 技術可實現：

1）BIM 的可視化分析功能，可模擬項目完成效果和作業難點，并進行可視化展示。這種呈現方式能夠使施工管理人員更加直觀地了解工程項目的施工進度，從而提高工程項目的進度管控效率，提升綜合管控效能[3]。

2）BIM 技術還支持網絡時標驗證分析，能夠模擬和分析施工要點和現場平面設計等內容，以便在提高計劃可執行性的同時，確保工程項目協同控制的科學性和穩定性，從而更好地落實施工計劃。基于BIM 模型的3D 進度計劃模擬如圖2 所示。

3）BIM 技術在進度管理方面具有突出的應用優勢。例如，工程項目的關鍵作業節點管控和工期規劃進度管理都可以借助BIM 技術進行。此外，依據規范和相關規定，編制合理的施工進度控制方案，有助于確保進度管理的相關成效。

2.3 成本管理

在公共建筑主體結構施工過程中，為提高項目全過程管理水平，要按照標準流程逐步落實成本管理工作。對于成本管理而言，工程量清單的計算非常關鍵。相較于傳統手工計算分析的方式，BIM 技術能夠調節和分析動態信息，自動統計工程量，統籌設計和工程量計算環節的相關數據，確保模型能夠支持后續的成本監督管理工作[4]，具體為：

1）在BIM 軟件中增加、刪除和調整模型的成本信息數據，能夠有效實現實體扣減，有助于準確計算復雜形體的成本數據，保證工程量清單的及時性和準確性。例如，在項目墻體的工程量清單計算過程中，要先在BIM 軟件中匯總設計階段建筑墻體材料的相關數據，包括墻體體積、面積和材質等，再計算對應的工程量。采購部門可以結合計算和分析結果，制定項目采購計劃，以此提高施工質量管控的實效性水平。

2）將采購計劃導入BIM 模型中，可以分析和預測未來可能會出現的問題。在解決問題的同時調整采購設計，能夠確保計劃的可靠性和可行性。

3）對比和分析實際采購材料與模型中的原設計材料，能夠檢查材料是否存在偏差，以便及時制定相應的整改措施，逐點逐面地落實質量管理方案。

4）基于BIM 技術建立的實時信息匯總管控體系，能為工程變更提供依據。一旦出現設計變更，BIM 模型能夠隨著工程的修改而自動修改，這樣能夠減少項目的統計工作量，提高工作效率，及時了解造價的變化情況，維持資金的穩定性。

5）BIM 技術支持參數化模型處理，可在建模時賦予模型材質、尺寸和型號等內容的約束參數，通過多次驗證和修改，提高設計的可實施性。正是BIM 技術的參數化處理優勢，使其被應用于項目的概算分析、預算評估和決算處理等環節，精準計算公共建筑主體結構施工的相關數據，在優化數據管理效果的同時，提高計算的準確性。

6）BIM 技術能夠提高成本管理部門計算和分析的實效性。通過相應技術手段和處理機制，在公共建筑全壽命周期，實現造價的動態監督和管理，確保投資收益的合理性和安全性。

2.4 安全文明管理

近年來，公共建筑的綜合管理質量受到了廣泛關注。相較于傳統的管理方式，基于BIM 技術的安全文明管理更能夠發揮實效性，從場地整體管理到安全防護措施，更加精準地落實管理機制，保證綜合控制環節更加合理且有效[5]。

施工部門可以結合工程項目的實際情況，通過BIM 技術進行安全防護模擬，匯總施工作業的危險源，著重分析其關聯內容。在模型中標記危險源的實際位置并設置防護設施，建立無死角的管控體系，直觀地展現防護措施，降低公共建筑主體結構施工的危險性。

應用災害分析模擬軟件，分析可能存在的問題，并針對問題進行現場災害模擬，分析災害產生的原因，并制定一系列合理的控制措施，保證出場控制、安全控制和工作面控制等均滿足動態運行管理要求，為安全文明管理工作的順利落實提供保障。此外，借助BIM 軟件的仿真模擬功能，能夠更好地進行安全交底工作。

3 案例分析

河南省周口市眼科醫院（周口市第七人民醫院）新院區建設項目一期建設工程，主要采用多標高基礎筏板施工方案。此項目存在基礎筏板和樓板標高布置不均勻不對稱、質心和剛心不重合引發扭轉以及錯層樓板不連續等問題，會引起結構整體地震作用復雜分布，結構構件內力分配不均勻。

由于建設項目的基礎多標高和錯層結構，項目在施工方法和質量控制等方面不同于普通結構。因此，施工部門決定采用BIM 技術來優化施工作業內容，分析不同施工方法對經濟性、施工速度和施工質量的影響，以便提高基礎多標高結構的施工效能。

3.1 應用BIM技術的目的

本工程項目應用BIM 技術的目的是建立更加合理的工程項目全過程管理機制，管理多標高基礎筏板技術的應用過程，獲取項目的施工情況，提高技術實施的規范性，具體為：

1）在多標高基礎筏板技術的應用過程中，使用BIM 技術能夠搭建更加完整的質量控制體系，進行精細化設計，嚴格監督施工的各個環節，落實質量控制制度，提高項目的整體施工水平。

2）借助BIM 技術可以建立更加完整的技術體系，嚴格管理施工參數和施工技術等，在減少施工隱患的同時，最大限度地發揮技術優勢[6]。

3.2 具體應用

BIM 技術的具體應用可以體現在以下3 個方面：

1）將BIM 技術應用于多標高基礎筏板技術優化中，針對基礎和地下結構工程，重點分析多標高測量放線、基坑清槽尺寸和標高準確性控制、多標高位置模板加固方法、混凝土結構質量保證以及防水工程施工技術。借助BIM 技術精準分析相關參數，搭建可視化設計模型，聯合設計、施工和監理部門，共同完成多標高基礎筏板技術交底工作，精準評估相關作業的關聯性，確保施工工序完整，提高質量控制水平。

2）將BIM 技術應用于多標高基礎筏板技術建模環節，輸入工程項目施工相關參數，建立全壽命周期節點處理模式。這樣能夠更加精準地建立建筑模型，及時根據設計變更動態調整模型，評估外界因素對施工環節的影響，更好地體現技術的應用價值。

3）將BIM 技術應用于質量管理環節，可以在一定程度上提高工程的施工速度、施工質量和經濟效益。應用BIM 技術還有助于解決施工現場的復雜問題，有效降低施工難度，提高施工人員對施工意圖的理解，提升現場作業的靈活性。

4 結語

BIM 技術在公共建筑主體結構施工中具有重要的應用價值。在主體結構施工過程中，要利用BIM 技術，結合項目的實際情況，搭建完整的進度管理和成本管控平臺，有效約束施工流程，維持工程項目文明施工管理的科學性，以提高質量管理水平和施工效率，提升項目經濟效益，為公共建筑的可持續發展奠定堅實的基礎。