基于BIM的項(xiàng)目管理課程教學(xué)實(shí)踐研究

劉雪莉 劉建斌

摘 要：BIM教學(xué)過程中更強(qiáng)調(diào)知識(shí)的應(yīng)用，讓學(xué)生應(yīng)用BIM軟件解決實(shí)際的工程問題。本文利用BIM實(shí)驗(yàn)室，將實(shí)際建設(shè)項(xiàng)目引入課堂。結(jié)合某社區(qū)地下管線布置工程案例教學(xué)，提取需要的模型標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。通過讓學(xué)生分組完成模型建立、碰撞檢查、優(yōu)化設(shè)計(jì)并出圖、4D施工仿真模擬，并與實(shí)際建設(shè)行為比較分析等教學(xué)任務(wù)，來真正鍛煉學(xué)生應(yīng)用BIM的能力，滿足應(yīng)用型高校培養(yǎng)目標(biāo)要求。

關(guān)鍵詞：BIM;管線;案例式教學(xué)

1 緒論

BIM（Building Information Modeling）是一種應(yīng)用于建筑項(xiàng)目施工、成本、管理的數(shù)據(jù)化工具，是用來形容以3D可視圖形為主、物體導(dǎo)向、建筑學(xué)有關(guān)的電腦輔助設(shè)計(jì)[1]。BIM技術(shù)指是在建筑物從策劃、設(shè)計(jì)、施工及營運(yùn)的整個(gè)生命周期中，所使用的數(shù)字信息及其工程應(yīng)用技術(shù)[2]。BIM技術(shù)的應(yīng)用，為建筑行業(yè)帶來了巨大的變革，基于BIM的數(shù)字化模擬可以實(shí)現(xiàn)3D可視化查看，多專業(yè)協(xié)作，碰撞檢查，模型漫游，根據(jù)實(shí)際情況，為模型做出更適合的調(diào)整，甚至能夠用3D模型的數(shù)據(jù)來分析以及管理，提高建筑各方的施工效率[3]。

隨著城市建設(shè)的不斷深化，管線布置在建筑項(xiàng)目中的重要性越來越大[4]。傳統(tǒng)上對(duì)管線綜合布置是通過獲取相關(guān)數(shù)據(jù)并對(duì)各類信息進(jìn)行匯總，最終以表格和圖紙的形式呈現(xiàn)。但是我們通過這些數(shù)據(jù)只能夠看到建筑一些局限性的信息，數(shù)據(jù)實(shí)用價(jià)值不能夠直觀體現(xiàn)。傳統(tǒng)的管線設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)者需要保證各類管道與設(shè)備之間布置具有足夠的空間，還要滿足各自的使用規(guī)范，而設(shè)計(jì)者需要從結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，并綜合多方面因素，來進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。最終可以繪制二維立體平面圖、立面圖、剖面結(jié)構(gòu)圖、詳細(xì)草圖、設(shè)計(jì)說明、材料表等[3]。而在實(shí)際二維設(shè)計(jì)圖中，平面、立面、剖面結(jié)構(gòu)圖之間仍然出現(xiàn)互相矛盾，管線與機(jī)械設(shè)備、管線與建筑墻體之間出現(xiàn)互相碰撞、錯(cuò)位，尺寸圖的標(biāo)注定位錯(cuò)誤等諸多問題仍然難以避免，傳統(tǒng)的二維CAD設(shè)計(jì)方式在設(shè)計(jì)表達(dá)形式上和設(shè)計(jì)協(xié)同上仍然具有很大量的問題。這種傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的組成部分表現(xiàn)在一張圖紙上，沒有辦法整合為一個(gè)的中央數(shù)據(jù)庫，這些分散的信息資料必須完全依靠相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的深入解讀，才能有可能發(fā)展成為一個(gè)完全可以被理解的信息整體[47]。

2 工程項(xiàng)目概況

某社區(qū)總占地面積為80586mm2。本文將以地下室的管道布置研究為主，該工程的地下建筑面積有48305.44mm2。建有一個(gè)擁有1613個(gè)停車位的大型停車場，以及配套的通風(fēng)機(jī)房。該地下室有16個(gè)防火分區(qū)，需要配備相應(yīng)的防火器械以及防火管道，設(shè)自動(dòng)噴淋系統(tǒng)。

3 BIM技術(shù)應(yīng)用的主要教學(xué)內(nèi)容

把整個(gè)班級(jí)分成4組，每一組選出一個(gè)組長，帶領(lǐng)同組成員分別完成建立模型、碰撞檢查、優(yōu)化設(shè)計(jì)和出圖、4D施工模擬任務(wù)，真正在BIM實(shí)驗(yàn)室動(dòng)手操作，把項(xiàng)目管理理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐。

3.1 模型建立

在項(xiàng)目施工前期，BIM設(shè)計(jì)第一組成員通過Revit軟件建立BIM模型，將二維管線圖紙，轉(zhuǎn)化成為3D管線模型，模型綜合了地下室的所有管線，也包含了圖紙中管道閥件和各種構(gòu)件，模型都采用1∶1實(shí)體仿真模型，同時(shí)也包括了地下室的建筑和結(jié)構(gòu)模型，立體展現(xiàn)施工現(xiàn)場管路（見圖1）。通過建模，可以發(fā)現(xiàn)圖紙中的不合理之處。在正式施工前進(jìn)行溝通。通過設(shè)計(jì)的調(diào)整或變更避免了返工。

模型建立的好壞是決定BIM其他工作的前提，在模型的基礎(chǔ)上，BIM第一組成員利用BIM技術(shù)可視化和數(shù)據(jù)協(xié)同性強(qiáng)的兩大特點(diǎn)，建立了一個(gè)數(shù)據(jù)庫，為施工方和用戶提供一個(gè)進(jìn)行信息共享交流的數(shù)據(jù)平臺(tái)，系統(tǒng)地分析細(xì)化整個(gè)的管道綜合布置以及施工進(jìn)度流程，從而管道的施工質(zhì)量得以整體提高。對(duì)施工成本、進(jìn)度流程計(jì)劃和施工質(zhì)量直觀進(jìn)行調(diào)控，提高項(xiàng)目工作效率，降低施工差錯(cuò)率，減少缺料返工，縮短整個(gè)工程準(zhǔn)備工期，經(jīng)濟(jì)效益得到最大化。

3.2 碰撞檢查

碰撞檢查是在模型構(gòu)建完成之后進(jìn)行，正式施工前的重要環(huán)節(jié)，借助Navisworks軟件的功能和作用，生成報(bào)告，并對(duì)碰撞檢查的基本情況、問題、解決對(duì)策等做出詳細(xì)說明。此項(xiàng)工作由BIM第二組成員完成。數(shù)據(jù)顯示，該選區(qū)管線硬碰撞就有1235處，管線碰撞示意圖如圖2所示。

經(jīng)過老師跟同學(xué)多次協(xié)同研究，依據(jù)生成的碰撞報(bào)告找出碰撞的具體位置，在完全滿足建筑無線電碰撞施工要求的技術(shù)前提下，以及兼顧美觀和功能合理布局，在建筑有限的使用空間內(nèi)，將地下室的管線進(jìn)行排布有序，進(jìn)行協(xié)商，調(diào)整。減少在建筑施工中可能出現(xiàn)的不必要的施工難題和被動(dòng)的尷尬局面，實(shí)現(xiàn)建筑空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化。從而提高工作效率，且使得安全更有保障。調(diào)整后示意圖如圖3所示：

3.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)及出圖

在BIM技術(shù)和相關(guān)軟件的操作下，暴露出原設(shè)計(jì)圖紙?jiān)S多的問題。比如，管線重疊、機(jī)電設(shè)備空間不足，不能滿足地下室高度的需求、功能的需要。在項(xiàng)目實(shí)際施工前期，BIM第三組成員對(duì)圖紙的設(shè)計(jì)進(jìn)行全面深入的分析和模擬，提出一些可能存在的問題，并給出相應(yīng)的解決措施，通過這些措施來實(shí)現(xiàn)圖紙的優(yōu)化和調(diào)整。特別是針對(duì)管線的排布、重疊等普遍性的問題。通過模型發(fā)現(xiàn)的問題，在模型中及時(shí)修改，并借助其清晰、直觀的優(yōu)勢特點(diǎn)對(duì)具體項(xiàng)目施工進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)。

3.4 4D施工模擬技術(shù)

4D指的是在3D模型的基礎(chǔ)上，引入時(shí)間的概念，形成四維對(duì)項(xiàng)目形成施工模擬。BIM第四組成員利用Project軟件按照管線的安裝順序以及機(jī)電設(shè)備的連接順序編制施工進(jìn)度計(jì)劃，此計(jì)劃還包括了臨時(shí)設(shè)施的搭建，材料的進(jìn)程計(jì)劃，拆除計(jì)劃。對(duì)已經(jīng)完成的地下室管道模型進(jìn)行集合歸類。在將Revit模型導(dǎo)出為NWC格式的文件，導(dǎo)入到Navisworks軟件中，最終將此施工進(jìn)度計(jì)劃表導(dǎo)入到Navisworks軟件中，構(gòu)成了四維建筑信息模型，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)仿真模擬。施工前期對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行全方位、多角度觀察，實(shí)時(shí)查看工作進(jìn)度情況，空間以及構(gòu)件的信息，合理利用資源。通過BIM的技術(shù)平臺(tái)及交流，能有效地進(jìn)行科學(xué)管理，將建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位、材料供應(yīng)商等和諧聯(lián)系一起，大大提高了工作效率。

4 結(jié)語

此次有學(xué)生共同完成的BIM技術(shù)在管線布置建筑模型應(yīng)用中包括實(shí)體構(gòu)件、項(xiàng)目成本估算、成本控制、質(zhì)量控制、進(jìn)度控制、信息管理、安全與環(huán)境管理、合同管理等項(xiàng)目管理知識(shí)，很好地將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中，用理論知識(shí)解決了實(shí)際問題。以后教學(xué)過程中可以加強(qiáng)校企合作項(xiàng)目，并購進(jìn)工程案例庫，用實(shí)踐數(shù)據(jù)作為BIM的支撐資源，建立案例庫，共享資源，真正實(shí)現(xiàn)BIM案例式教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量。

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