BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用探究

朱麗玲 黃慶明 孟馨

摘要：隨著建設(shè)項(xiàng)目的日益復(fù)雜，傳統(tǒng)的模式已經(jīng)不再適應(yīng)現(xiàn)代化的發(fā)展，BIM技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)了一場(chǎng)變革。BIM技術(shù)不僅能夠進(jìn)行各專業(yè)之間協(xié)同優(yōu)化，還能實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)部排布的優(yōu)化，節(jié)約成本。通過(guò)BIM技術(shù)在烏魯木齊市某工程項(xiàng)目施工階段的應(yīng)用研究，運(yùn)用BIM技術(shù)，為項(xiàng)目提供了方案優(yōu)化，以達(dá)到節(jié)約成本、提高效率和便于施工的目的。

Abstract： With the increasing complexity of construction projects， the traditional model is no longer suitable for the development of modernization， and the application of BIM Technology has brought a change. BIM Technology can not only carry out collaborative optimization among various disciplines， but also realize optimization of internal layout of buildings， saving costs. Through the application research of BIM Technology in the construction stage of a project in Urumqi， BIM Technology is used to provide scheme optimization for the project， so as to achieve the purpose of saving cost， improving efficiency and facilitating construction.

關(guān)鍵詞：BIM;施工模擬;碰撞檢查;施工技術(shù)

Key words： BIM;construction simulation;collision check;construction technique

中圖分類號(hào)：TU73? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）20-0239-03

0? 引言

在建筑行業(yè)，隨著建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)愈發(fā)復(fù)雜，建設(shè)速度日趨加快，對(duì)協(xié)同設(shè)計(jì)的要求越來(lái)越高。單純利用平面二維圖紙進(jìn)行各專業(yè)間協(xié)同設(shè)計(jì)的方式，已不能滿足信息化進(jìn)程不斷發(fā)展的趨勢(shì)[1]。在建造過(guò)程中，建筑的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，施工項(xiàng)目數(shù)量明顯增加，這使得施工難度加大，質(zhì)量問(wèn)題不易發(fā)覺(jué)，施工管理存在漏洞，就可能導(dǎo)致安全事故和不必要的返工，影響工期，浪費(fèi)資源。目前傳統(tǒng)的基于CAD平臺(tái)，利用二維視圖展示各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)方案的方式，僅僅局限于平面線條，各個(gè)專業(yè)無(wú)法進(jìn)行關(guān)聯(lián)性，同時(shí)信息交流單一、局限，無(wú)法展現(xiàn)全面的信息交流，造成專業(yè)沖突。隨著建筑行業(yè)信息化的快速發(fā)展，BIM技術(shù)受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注，對(duì)BIM的技術(shù)研究和應(yīng)用均取得較大進(jìn)展[2]。本文闡述了BIM技術(shù)在實(shí)際項(xiàng)目施工階段的應(yīng)用，并且與傳統(tǒng)方式進(jìn)行了對(duì)比，以期為BIM技術(shù)的應(yīng)用提供指導(dǎo)與借鑒。

1? BIM技術(shù)應(yīng)用于施工階段的實(shí)現(xiàn)

BIM提供的是一種更接近現(xiàn)實(shí)世界的設(shè)計(jì)思維模式，采用模擬真實(shí)物體的方式，以三維設(shè)計(jì)思維為基礎(chǔ)將傳統(tǒng)的二維圖紙完全轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)的工作[3]。BIM技術(shù)的模擬化是對(duì)建造過(guò)程進(jìn)行模擬，其間三維模型和時(shí)間進(jìn)度以及資金變化相結(jié)合，管理人員對(duì)這一過(guò)程進(jìn)行分析，找出關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)行技術(shù)交底;BIM技術(shù)的集成化是對(duì)各個(gè)專業(yè)的圖形集中到一起，進(jìn)行三維碰撞檢查和綜合管線排布，為項(xiàng)目方案的優(yōu)化和決策提供依據(jù);BIM技術(shù)的信息化就是把建筑模型信息集成起來(lái)，把所有的信息儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，必要時(shí)，我們就可以隨時(shí)提取這些信息來(lái)達(dá)成我們的目的。因此利用BIM技術(shù)建立三維模型實(shí)現(xiàn)二維圖紙與三維的轉(zhuǎn)換，同時(shí)利用信息化技術(shù)，把信息與建筑模型進(jìn)行結(jié)合，大大提高了信息的集成化。借助這個(gè)含有建筑信息的模型，通過(guò)一定的技術(shù)進(jìn)行模擬工程在實(shí)際中的動(dòng)態(tài)變化和漫游觀察，以此來(lái)發(fā)現(xiàn)建筑過(guò)程中的關(guān)鍵點(diǎn)、施工難點(diǎn)和碰撞點(diǎn)，利用這些信息對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行分析和方案對(duì)比優(yōu)化，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約成本，縮短工期，提高施工質(zhì)量以及在整個(gè)項(xiàng)目壽命周期提高效率，降低風(fēng)險(xiǎn)的目的。BIM技術(shù)可以從根本上解決建筑工程中信息溝通交流的問(wèn)題，能夠從工程的最初圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段到最終的完工階段有效進(jìn)行信息化管理，全面的提升施工企業(yè)的信息化管理水平，在如今的信息化時(shí)代，這些都是企業(yè)亟需解決和提升的方面[4]。

2? BIM 技術(shù)在實(shí)際工程施工階段過(guò)程的應(yīng)用

2.1 工程概況

烏魯木齊市第二十中學(xué)綜合樓建筑總面積為8099.92m2，地上五層，建筑總高度為23.1m，建筑結(jié)構(gòu)形式為框架（采用減隔震技術(shù)），基礎(chǔ)形式為獨(dú)立基礎(chǔ)。

2.2 建立模型

主要運(yùn)用魯班一系列軟件（魯班鋼筋、魯班土建、魯班安裝）根據(jù)最新的新建筑、結(jié)構(gòu)二維平面圖紙進(jìn)行建模，建模完成后使用魯班works進(jìn)行碰撞檢查、管線綜合、漫游，對(duì)模型進(jìn)行檢查修改。魯班安裝分為五個(gè)部分：電氣、暖通、消火栓、弱電和給排水工程，可以進(jìn)行分專業(yè)建立模型，獨(dú)立建模能夠加快進(jìn)度，避免圖紙之間的影響。（圖1～圖2）

2.3 可視化分析

利用BIM的可視化特點(diǎn)對(duì)建立的三維模型進(jìn)行分析，按照建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)多種方案的對(duì)比，使得建筑設(shè)計(jì)方案的溝通、討論、決策在可視化的三維場(chǎng)景下進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)方案決策的直觀性和高效性[5]?？梢暬治鲂枰芾砣藛T從全面角度出發(fā)，認(rèn)真觀察模型，找出其中的關(guān)鍵點(diǎn)，做到日后施工心中有數(shù)。在本工程中，利用魯班works的三維模型可以清晰的知道哪些地方不滿足凈高的要求，其次對(duì)地上部分預(yù)留足夠高度給后期裝修吊頂，避免管道重新調(diào)整。

2.4 動(dòng)畫漫游

建筑信息模型具有信息化、模擬化的特點(diǎn)，在房屋建設(shè)過(guò)程中，通過(guò)三維漫游可以觀察結(jié)構(gòu)內(nèi)部的構(gòu)造，對(duì)關(guān)鍵部位的施工工藝和施工要點(diǎn)進(jìn)行展示，對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行技術(shù)交底，并對(duì)其進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，避免盲目施工和不必要的返工。其次，在建筑施工管理過(guò)程中，通過(guò)使用BIM能夠很好的對(duì)施工工程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)的銜節(jié)進(jìn)行早期的預(yù)測(cè)，對(duì)可能發(fā)生的緊急情況進(jìn)行預(yù)防和控制[6]。本工程利用三維漫游，對(duì)建筑內(nèi)部進(jìn)行分析，找到其中的關(guān)鍵點(diǎn)和主要控制點(diǎn)，讓施工人員對(duì)其中的重要項(xiàng)目進(jìn)行標(biāo)記，大大提高了生產(chǎn)效率。

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2.5 碰撞檢查

現(xiàn)在的二維CAD平面圖紙各專業(yè)都是分開設(shè)計(jì)，而且建筑結(jié)構(gòu)和形狀越來(lái)越復(fù)雜，審圖的時(shí)候很難真正意義上把各專業(yè)的圖紙綜合起來(lái)進(jìn)行分析考慮。利用BIM技術(shù)，把魯班軟件建立的模型輸出PDS上傳到魯班集成應(yīng)用，通過(guò)建立工作集，進(jìn)行漫游、碰撞檢查、孔洞預(yù)留和凈高分析，即可分析各專業(yè)的關(guān)鍵點(diǎn)，進(jìn)行全面的審查，提前發(fā)現(xiàn)圖紙中的問(wèn)題，最后與設(shè)計(jì)單位協(xié)商并進(jìn)行修改，確定實(shí)施方案，避免對(duì)施工帶來(lái)不必要的麻煩。本項(xiàng)目中，（如圖4）給水管道和消防管道發(fā)生了碰撞，把給水管道進(jìn)行優(yōu)化（如圖5），并留出足夠的操作空間，避免了施工中的麻煩。利用BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞檢查，大大節(jié)約了變更成本，解決了5～10%的成本。

2.6 4D模擬施工

4D模擬是由三維模型配合施工順序的時(shí)間形成的，通過(guò)時(shí)間和空間的呈現(xiàn)，更能給人直觀的感受。而傳統(tǒng)的施工過(guò)程，大多使用文字配合甘特圖及二維圖來(lái)表達(dá)，空間表現(xiàn)性不足，不能完全反映出施工過(guò)程中的情況，往往會(huì)發(fā)生一些問(wèn)題。因此通過(guò)4D施工模擬技術(shù)在項(xiàng)目建造中精確定位、協(xié)調(diào)相關(guān)工程進(jìn)度，合理的利用資源并對(duì)資源進(jìn)行科學(xué)的場(chǎng)地布置，對(duì)整個(gè)工程的施工進(jìn)度、資源和質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)一的管理和控制，以縮短工期、降低成本、提高質(zhì)量。通過(guò)對(duì)綜合樓的施工分析，編制進(jìn)度計(jì)劃并將三維模型的相應(yīng)構(gòu)件參數(shù)、進(jìn)度點(diǎn)計(jì)劃相匹配，通過(guò)魯班進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行4D模擬施工，通過(guò)4D可視化動(dòng)態(tài)模型的手段對(duì)總計(jì)劃進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)整。

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3? BIM 技術(shù)在實(shí)際工程施工階段的具體應(yīng)用

3.1 混凝土構(gòu)筑物的合理布置

在構(gòu)造柱的施工過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)由于構(gòu)造柱定位不準(zhǔn)確而造成的工程質(zhì)量問(wèn)題，因此帶來(lái)返工工期等問(wèn)題。此時(shí)可以通過(guò)魯班土建準(zhǔn)確快速的定位構(gòu)造柱，編制構(gòu)造柱平面定位圖就顯得尤為重要。因此我們就需要在建立模型的時(shí)候熟悉規(guī)范并準(zhǔn)確的在模型中體現(xiàn)出來(lái)，然后再通過(guò)編制構(gòu)造柱平面定位圖，快速、精確的定位每一個(gè)構(gòu)造柱。以這種方法來(lái)按圖施工，與現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行交底;可以加快施工進(jìn)度、提高工程質(zhì)量、縮短工期。

3.2 砌塊墻排布

魯班排布支持魯班算量LBIM與revit模型導(dǎo)入，多樣化的文件兼容，可以減少前期建立模型帶來(lái)的時(shí)間成本。充分考慮二次結(jié)構(gòu)構(gòu)件如構(gòu)造柱馬牙槎、圈梁過(guò)梁等影響，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)與規(guī)范要求，使砌塊排布結(jié)果更貼近現(xiàn)場(chǎng)。排布完成后，利用BIM模型對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行技術(shù)交底，說(shuō)明詳細(xì)的施工順序，施工要點(diǎn)以及專業(yè)配合等內(nèi)容。報(bào)表可以輸出多種統(tǒng)計(jì)方式，可以按照樓層匯總、按規(guī)格匯總、按主規(guī)格斷料組合匯總。通過(guò)報(bào)表對(duì)現(xiàn)場(chǎng)限額領(lǐng)料，以對(duì)應(yīng)的編號(hào)進(jìn)行定點(diǎn)投放，對(duì)于半磚、三分之一磚、四分之一磚等非標(biāo)準(zhǔn)磚集中加工，運(yùn)送到對(duì)應(yīng)的位置，減少二次搬運(yùn)以及人工加工的時(shí)間，節(jié)約成本。本工程采用的是加氣混凝土砌塊，利用魯班排布進(jìn)行砌塊排布，依據(jù)施工規(guī)范及現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)砌塊型號(hào)、灰縫、搭接長(zhǎng)度等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，通過(guò)軟件自動(dòng)生成砌體排布圖，提前模擬出符合施工現(xiàn)場(chǎng)的砌塊排布方案，并且能夠計(jì)算出所有砌塊的用量，生成墻體立面排布圖，平面編號(hào)圖，幫助施工技術(shù)人員合理安排砌筑施工計(jì)劃，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

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通過(guò)軟件進(jìn)行砌體排布，可以對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)磚統(tǒng)一配置，避免了砌塊的浪費(fèi)。本次的用磚量統(tǒng)計(jì)，與傳統(tǒng)的計(jì)算方法相比，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際測(cè)算，可以節(jié)省到3～4%，這個(gè)數(shù)字是非?？捎^的，因此BIM技術(shù)的應(yīng)用可以節(jié)省成本。

3.3 生成二維碼

在我們的建筑建成以后，在一些關(guān)鍵地方往往會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，并且難以去找施工單位維修，而且找別人維修不清楚其中的信息。提出一個(gè)二維碼系統(tǒng)，通過(guò)BIM模型找出容易出問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)，生成二維碼并埋在相應(yīng)的位置，將來(lái)發(fā)生問(wèn)題時(shí)，維修方就可以通過(guò)二維碼了解其中的信息，對(duì)癥下藥，這樣就可以既高效又便利的進(jìn)行維修，省時(shí)又省力。

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3.4 決算審核

傳統(tǒng)模式下，在決算的時(shí)候需要工程成本管理人員通過(guò)手工或者表格的方式進(jìn)行算量，工作量大且繁瑣，修改比較麻煩。因此應(yīng)用BIM技術(shù)，通過(guò)施工過(guò)程中的BIM模型實(shí)時(shí)更新，生成竣工模型，通過(guò)模型就可以生成工程量報(bào)告，進(jìn)行最終的核算、對(duì)量。

4? BIM技術(shù)與傳統(tǒng)模式的對(duì)比

BIM作為一種革新性的技術(shù)，已經(jīng)具有可視化性、模擬性、優(yōu)化性、協(xié)同性和可出圖性等特點(diǎn)[7]。當(dāng)然也存在一定的缺點(diǎn)和障礙，但是與傳統(tǒng)模式相比還是有一定的優(yōu)勢(shì)（如表1）。

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5? 總結(jié)

BIM技術(shù)是時(shí)代進(jìn)步的潮流，它是必然發(fā)展的，是建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的推動(dòng)者，一定會(huì)給建筑領(lǐng)域帶來(lái)巨大的變革。BIM技術(shù)也會(huì)朝著節(jié)約成本，便于施工等方面發(fā)展，并與傳統(tǒng)模式對(duì)比，顯現(xiàn)出BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是可視化、模擬化、集成化、信息化。本文以BIM技術(shù)在烏魯木齊市第二十中學(xué)綜合樓的實(shí)際應(yīng)用中，進(jìn)行三維碰撞檢查以及管線優(yōu)化，孔洞預(yù)留，凈高分析，施工模擬，砌塊排布，構(gòu)造柱的位置輸出等施工階段的應(yīng)用，為現(xiàn)場(chǎng)施工提供技術(shù)支持，便于施工并且能夠節(jié)約成本，避免浪費(fèi)，從而為企業(yè)爭(zhēng)取到了一定的工程利潤(rùn)等。

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