信息化管理策略在房屋建筑工程管理中的應用

王寧栽

隨著房屋建筑工程規模不斷增大，對工程管理的要求越來越高。傳統的工程管理方式已經難以滿足現代化建筑的需求。BIM 技術作為一種全新的建筑行業管理工具，以其三維建模、信息化、協同化等特點，在房屋建筑工程管理中具有廣泛的應用前景。

1 BIM 概述

1.1 BIM概念

BIM 技術在房屋建筑工程管理中的應用，是信息化管理策略的重要組成部分。在BIM 模型中，不僅包含了建筑物的幾何信息，還包含了材料屬性、設備性能、施工過程等豐富的屬性信息。這些信息通過數字化的方式進行整合，使得項目的各個參與方（如設計師、施工方、業主等）能夠實時地獲取項目的詳細信息，提高溝通效率，降低錯誤率和成本[1]。BIM 技術的應用，有助于實現房屋建筑工程的智能化管理。通過BIM 模型，可以進行各種模擬分析，如結構分析、能耗分析、光照分析等，為項目的設計和施工提供科學的依據。同時，BIM 技術還可以實現項目的信息化管理，如進度管理、成本管理、質量管理等，提高項目管理效率。

1.2 BIM技術特征

BIM 技術特征具體為：第1，三維建模。BIM 技術的核心是三維建模，它能夠直觀地展示建筑物的外觀和內部結構，使得設計者和施工者能夠更直觀地理解項目的設計和施工要求。第2，信息集成。BIM 模型不僅僅包含了建筑的幾何信息，還包含了大量的非幾何信息，如材料屬性、設備性能、成本預算等。這些信息與模型緊密關聯，使得模型成為一個全面的項目管理工具[2]。第3，協同工作。BIM技術支持多人在線協同工作，各參與方可以在同一模型上進行查看和修改，實現了項目信息的實時更新和共享。第4，模擬分析。BIM 技術可以進行各種模擬分析，如結構分析、能耗分析、光照分析等，幫助設計師和施工者更好地優化項目設計和施工方案。第5，智能化。BIM 技術支持自動化和智能化的施工管理，如自動生成施工圖、自動計算材料用量等，提高了施工的效率和準確性。

2 BIM 技術在房屋建筑工程管理中的應用價值

2.1 設計階段應用價值

BIM 技術允許設計師創建一個數字化的建筑模型，這個模型不僅包含建筑的幾何信息，還包含了材料屬性、設備性能、結構分析等豐富的屬性信息。通過BIM 模型，設計師可以進行各種模擬和分析，如結構分析、能耗分析、光照分析等，以預測建筑在實際建造和使用過程中的表現。

此模擬能力使得設計更加科學合理，可以及時發現和解決設計中的問題，從而提高設計質量。與傳統的二維CAD 繪圖相比，BIM 技術支持三維建模，使得設計工作更加直觀和易于理解。設計師可以更加直觀地看到建筑的空間關系和細節，便于溝通和修改。

此外，BIM 模型是參數化的，一旦修改了模型的某個參數，與之相關的所有信息都會自動更新，大大減少了手動修改的工作量。這些特性使得BIM 技術在設計階段可以顯著提高設計效率[3]。并且在房屋建筑工程中，設計變更較為常見，BIM 技術可以有效管理設計變更，當設計需要變更時，只需在BIM 模型中進行修改，所有的相關資料和信息都會自動更新，避免因為設計變更而產生的錯誤和遺漏，提高工程管理的效率和質量。

2.2 施工階段應用價值

通過BIM 模型，施工人員可以對建筑物的各個部分進行詳細的模擬，提前發現設計中的問題，避免在實際施工中出現差錯，確保施工人員制訂出更加合理、高效的施工方案，提高施工質量和效率，并且BIM 技術可以對工程中的各種資源進行有效管理，包括人力、材料、設備等。通過BIM模型，施工人員可以實時了解工程進度，合理分配資源，避免資源浪費。

3 工程概況

3.1 項目介紹

本研究案例取材于上海市A 地塊項目，建筑面積134604.4 m2，租賃住房為25 層，高度77.9 m；可售住宅為12 ～13 層，高度38.1 ～41.15 m；保障住宅為8層，高度25.5 m；會所兩層，高度9.6 m；四層配套商業高度為18 m。建筑物采用了一級防火標準，建筑的防水策略保持了嚴謹性，屋面和地下室均采用高級別的防水標準，均為一級規格。在結構設計上，采用創混合模式，即框架-核心筒結構，特別加強對八級地震沖擊的抵御能力，對于地下空間，底層的框架-剪力墻系統設定了較高的抗震防護等級為三級，而地上的所有樓層則提升到了更嚴格的二級標準。BIM 技術的應用策略聚焦于項目的關鍵環節，特別是在1 號樓及其部分地下車庫的設計中，包括了精細的土木工程、堅固的結構體系，以及高效的機電安裝系統集成，這是技術核心所在。

本項目為大規模的房建工程，其特征表現為建筑范圍廣泛、樓層聳立、時間緊迫以及涉及的參與者繁多，對施工進程提出系列嚴謹的需求：第1，鑒于工程規模宏大、建設時間跨度長、資金投入巨大，該工程不僅是個獨立的實體系統，更與周圍環境和事物形成深度互動。任何疏漏都可能導致嚴重的影響；長時間的施工期則暗示著更多不可預見的風險，決策的復雜性和壓力也隨之提升；巨額投資的同時，意味著潛在的高回報與高風險并存。第2，由于工程施工復雜性較強、成本較高，因此需強化防火設計，以保障高層人員在火災中的安全，施工期間還需應對日照、強風等自然因素的挑戰。第3，由于參與方眾多，問題解決需要多方協商，協調工作復雜，風險分擔機制也相應復雜。另外，不同參與方的標準差異可能在信息傳遞中引發混亂。

3.2 工程BIM實施路徑

3.2.1 總體目標

在BIM 策略的初始設定中，確定其整體目標至關關鍵，這將直接影響到這項技術在建筑項目中的具體運用深度和廣度[4]。首要任務是揭示BIM技術潛藏的巨大效益，例如優化作業流程、加速項目進度、節約成本并強化工程質量，這些潛在優勢對于工程實施的推進具有決定性作用。通過全面融入BIM技術，構建BIM實施框架，在投標階段能為施工單位提供撰寫標書的堅實基礎。在項目初期，BIM 技術能輔助深化設計，施工期間則作為管理和協調的核心支持，從而提升施工階段的精細管理水平，確保實物與數字模型的無縫對接。

3.2.2 實施計劃

在工程籌備階段，為了保證BIM實施目標的順利達成，擬定了全面BIM 應用執行策略[5]。項目的執行序列和建筑信息模型數據的構建流程在計劃中被明確地劃分和規定，隨著項目進度的實時更新，預先生成的數據信息將支持管理工作，確保BIM 技術的實際應用能夠有效地執行。

3.3 項目BIM模型構建

3.3.1 模型精細要求

建筑模型的構建涉及廣泛的專業合作，其標準化程度的差異可能導致效率低下。為解決這一問題，美國建筑師協會引入了LOD（發展等級）這一全球通用標準，將模型細致程度分為5 個等級，從LOD100 至LOD500，逐步提升模型的復雜性和準確性。中國BIM 研究者采納了相同的分類體系，以強化國內建筑業與國際間的無縫對接。在實際操作中，針對建筑的不同需求，可以選擇相應的LOD 級別創建模型[6]。LOD100 模型僅為建筑物的宏觀框架提供基礎框架，LOD200 則著重于表面質感、平面填充以及元數據的融入。LOD300 層次更進一步，它揭示了建筑元素和節點的詳盡設計圖紙，而LOD400 則深入探討了材料特性的深層次理解，連同制造過程和施工策略。LOD500 模型則如實地模擬了實際安裝環境。本文構建的BIM 模型核心目標是通過BIM技術的實際應用，為施工階段提供明確的導航。為了保證模型在施工過程中精準無誤的指導，我們的設計標準主要集中在LOD300 到LOD400 的精細級別上。

3.3.2 模型構建過程

結構模型。在結構設計初期，依據詳細的二維設計圖紙，精確地設定關鍵的高度數據和樓層組件等要素。鑒于項目圖紙繁多且信息密集，為了確保準確性，采取系統化策略，將各類專業圖紙和各樓層資料分類整理，采用塊圖技術進行智能化管理。借助CAD 集成功能，我們將這些圖紙無縫鏈接到建模平臺上，設定統一的測量單位為毫米（mm）。利用先進的計算機輔助技術和預設的軟件指令，實現三維建筑模型的自動化構建。在此過程中，人工核查和修正環節不可或缺，以填充可能遺漏的詳細信息和施工方法，確保模型的完整性。模型建立完畢后，嚴謹地進行精度檢驗，確保其符合預定標準，然后進行全面的模型審核，以保證最終成果的質量。

建筑模型。建構建筑模型的前提是構建結構模型，涉及到門窗、開口、墻體等非結構元素的創建。對于軟件平臺上未涵蓋的系統組件，需進行獨立重建，其繪制過程大致與構造結構模型的步驟相同。在繪圖結束后，重要的是驗證整個模型的精確度是否符合標準，并執行模型的合規性檢驗，此工程的建筑BIM 模型同樣劃分為地下和地上的兩個部分。

機電安裝模型。機電安裝的BIM模型主要涵蓋給排水、暖通空調和電氣三大領域，每個領域又細分多個子系統，在構建過程中，通過預先設定的項目模板文件和各系統顏色編碼，可在軟件平臺上繪制各專業的BIM 模型。對于給排水部分，由于缺乏明確的標高信息，所有管道通常按照緊貼梁底的高度布局，其計算公式為：高度=結構層高度-梁高-安裝間距-半徑-保溫層厚度。

暖通空調的專業特性要求在設計圖紙僅標注平面位置的情況下，需精確設定各個組件的垂直位置。利用BIM 技術的三維可視化設計，能更清晰地理解各系統，有助于施工指導，防止返工等問題。電氣系統則由強電、弱電和消防系統構成，強電通常采用電纜橋架設計，弱電則多用槽式橋架。在構建橋架模型時，若需連接縱向和橫向橋架，須先在縱向橋架生成三通配件，然后與橫向橋架對接。電纜橋架敷設遵循最高布置原則。

4 房建工程管理中BIM 技術的應用

4.1 設計階段應用

BIM 技術的應用革新了土建專業中門窗預留開口、預置物件布局以及復雜構造部分的詳盡施工圖紙設計流程。特別是對關鍵節點和質量控制環節的優化，BIM 技術解決了傳統方法中的鋼筋布置難題，以及施工步驟的混亂，精準引導現場實施，避免施工過程中可能的誤操作和返工成本。本研究將安裝工作劃分為多個區域和子系統，實現了對1457 個預留孔洞的精確定位，約帶來大約人民幣10 萬元的成本節省。

借助BIM 技術來推動機電設備的詳細設計過程，涵蓋了全面的管道布局圖和線路布置圖的深化設計。通過運用BIM 技術的沖突檢測和凈空分析等特性，能有效處理給排水、供暖、電氣、通風與空調系統的各類管道布局方案，確保為設備以及管道留出充足的作業空間，并且最小化管道的空間占用。

BIM 技術在深度設計驗證后，能生成具有高度實用價值的二維和三維可視化模型，有效地引領實際施工現場操作。在地下室的機電安裝項目中，通過精細化模擬，對管道布局進行了深度改造，采用創新標準化支架系統，重新規劃了支架的布局路徑，顯著地降低支架需求，削減超過40%的支架用量。此外，精確的三維建模使管道走向得以優化，從而在確保功能性的同時，節省了大約20%的管道材料。這項技術的應用還明確了施工步驟，極大地提高了機電設備安裝定位的精準度和效率，避免了不必要的變更和返工，顯著提升了工程效益。

4.2 實施階段應用

在建筑施工過程中，會生成大量超出常規想象的數據。在傳統的施工操作中，依賴人力來收集這些數據，而由于缺乏高效工具，數據采集往往滯后，無法充分利用，導致了施工信息管理的復雜性。另外，軟件應用的標準不一也是造成信息格式混亂的關鍵因素，進一步加大了信息管理的挑戰，為解決上述問題，將BIM 技術應用于信息化建設：第1，利用3D 信息建模技術，解決了建設難點問題；針對該工程屬于高層結構，建設過程中存在的各種難題，建立了工程BIM 的3D 建模方法，并利用BIM 對其進行建模，解決其在信息化過程中遇到的問題；在此基礎上，利用二次撞擊檢測預防工程沖突，對管線、支護布置進行優化。第2，構建一體化的基礎設施，為企業的信息化建設提供支撐。以BIM 為基礎，通過對工程建設進行動態監測，建立一體化的數據倉庫，實現與工程建設的實時同步，實現了對人員、材料和設備等各方面的全面了解。在此基礎上，對工程資源進行優化配置與調度，對所需的物資進行統計分析，對所需物資進行有效的預測，保證工程建設過程中所需的物資有計劃性地進行準備，并對各種資源進行有效的信息化管理。

在運維階段，BIM 技術的應用可以提高效率和質量，減少錯誤和返工。通過運維階段的BIM 應用，可以更好地理解建筑物的結構和功能，合理安排工作和資源，提高質量和效率。

BIM 技術在運維階段的應用主要包括以下幾個方面：第1，設施管理：運維人員可以對建筑物的各種設施進行管理和維護，如電梯、空調和照明等，提高運維的效率和質量。第2，能源管理：運維人員可以對建筑物的能源消耗進行監控和管理，如電力、水和燃氣等，提高能源的使用效率，降低能源成本。第3，空間管理：運維人員可以對建筑物的空間進行管理和分配，如辦公室、會議室和倉庫等，提高空間的利用效率，滿足各種需求。

5 結語

BIM 技術在房屋建筑工程管理中的應用具有顯著的優勢，可提高工程設計質量、施工質量和運維效率。隨著BIM 技術的不斷發展和完善，相信在未來的房屋建筑行業中，BIM 技術將發揮越來越重要的作用。我國房屋建筑行業應積極探索BIM 技術的應用，推動建筑行業的現代化發展。