BIM技術在項目施工材料管理中的應用研究

劉兆興，張琪新，陳金

（中核華辰建筑工程有限公司，西安 710000)

1 引言

數字化項目管理正在逐步進入建筑市場，在項目施工過程中，針對鋼筋、砌體、模板等主要材料進行數字精細化管理，對以BIM作為項目數字化管理的核心內容進行研究，可以使項目在材料精細化管理過程中獲得更加精確的管理數據，提供項目在數字化轉型及項目BIM技術融入項目日常管理工作中的突破點，為BIM技術作為項目數字管理核心模式提供管理思路。現針對BIM技術在項目施工過程中的材料管理問題進行論證說明。

2 BIM模型數據的來源

2.1 模型創(chuàng)建

數字化材料管理主要依托于BIM信息模型，在模型的建立過程中，應充分考慮現場施工過程中存在的問題，使模型與現場施工成品符合1∶1的比例。模型建立后，可以針對施工節(jié)點內容、實際排布內容進行數字化模擬，使模型在模擬過程中最大限度地還原現場鋼筋綁扎過程、模板鋪設與模板排布、砌體裁切、砌體皮數桿排磚等情況，通過項目BIM模型，使模型完全還原現場施工現場所需要的內容。

2.2 數據提取

完成建模后，針對鋼筋、砌體排布、模板排布需求，可對軟件中的相關計算內容進行計算調整，使其能夠滿足現場加工、安裝的需求，例如，鋼筋下料、鋼筋安裝排布模式，砌體排磚、馬牙槎留置，模板裁切拼裝方式等，細化BIM模型中對應材料的出量內容，從而獲取更加貼近項目所需的實物工程量，根據BIM模型中的實物材料數據進行材料量提取，將材料量與造價進行校核，取造價管控的最小量，分析造價最小量能否滿足項目施工的全部需求，最終確定模型實物量的取值范圍，明確BIM模型實物量的工程量清單。

3 技術管理

BIM項目材料管理的核心管理內容為技術管理，模型中的圖紙問題篩查、排布模擬、排布優(yōu)化、交底等內容均由技術人員進行技術校核。項目模型策劃準備階段，由技術專業(yè)人員參與BIM模型的建立與優(yōu)化過程，同時根據項目的實際進度情況，制訂項目整體材料使用計劃，并根據模型相關內容編制對應的材料管理紅線，將現場的實際材料用量以模型實物量作為管理的上限量進行控制，通過模型模擬項目的穿插施工，對施工節(jié)奏進行整體調節(jié)，從而提供更加準確的材料需求計劃。在材料需求計劃中，針對材料加工、材料管理、材料使用、廢料出廠等相關管理內容整體結合項目施工節(jié)奏，利用BIM技術對材料計劃與模型進度進行模擬，校核相關材料進場計劃與實際材料進場的材料量差[1]。

4 材料進出場管控

4.1 原材管理

材料管理過程中，嚴格按照材料管理實施方案與材料管理紅線，對進場材料量進行控制。

鋼筋原材管理：針對進場鋼筋的質量、長度等，嚴格按照鋼筋材料的驗收標準進行材料驗收。再對照相關工期節(jié)點進度，比算模型提取的實際工程量與當前進度的匹配情況，同時對照未使用模型的項目單體材料進場數據，整體分析材料用量情況，對材料用量進行更精細的管理。

模板原材料管理：嚴格按照模板需求尺寸、張數進行數量驗收，保證原材料的質量，對變形或受潮嚴重的模板進行退場處理。

砌體原材料管理：嚴格按照材料驗收標準對砌塊進場的數量、材料尺寸、材料強度進行驗收及管控。針對質量不佳、強度不足的砌塊不予以驗收，并要求廠家對相關數量進行補充。

4.2 廢料管理

在BIM材料管理整體環(huán)節(jié)中，材料的進場管理、廢料的出場管理會影響材料加工過程的損耗比例，在進場質量控制的前提下，應對進場材料的外觀、物理性質進行驗收管理，加工過程按照BIM模型提供的加工數據、加工參數進行。

鋼筋管理：按照模型出具的鋼筋用量噸數，加工后的廢料評估重量，對施工段的鋼筋廢料進行綜合管理。

模板管理：按照配圖優(yōu)化的裁板率進行控制，在整體裁切率為60%的情況下規(guī)定勞務可自由調整裁切率20%～30%。

砌體管理：在裁切過程中，對良品率較低的材料進行統(tǒng)計并進行材料清退，通過模型出具的排布圖對砌體進行裁切，將材料浪費率控制在1%～1.5%。

制定實際超出模型優(yōu)化廢料量的管理與獎懲制度，對材料的控制進行更加合理的管理，從材料源頭與材料的加工階段對材料的使用情況進行整體管理，利用BIM技術對材料進行精細化管理，優(yōu)化材料加工與材料的進場計劃，為現場實際加工、安裝提供最優(yōu)方案。

5 勞務管理

5.1 優(yōu)化溝通

將按BIM模型提取的材料量，按照施工工藝進行區(qū)分，以鋼筋、模板、砌體為例進行工藝分類。在材料管理過程中針對BIM模型提取的材料量，由項目管理人員與勞務人員進行溝通，對模板優(yōu)化、裁切方案、鋼筋加工方案、砌體排布、裁切方案等進行模擬，與技術人員充分溝通模擬施工過程中的技術難點，可操作性，要求施工人員按照對應的材料管理方案，對項目施工過程的材料進行合理使用，在管理方案中明確材料的加工用量與計劃用量，如模板裁板率、砌體裁切率等內容，在完成模型內容調整后，由分包方與項目管理人員確認，確認完畢后根據優(yōu)化后的模型出具對應的施工圖紙，分包方嚴格按照優(yōu)化后的圖紙進行施工。

5.2 分包管理

分包方需按照項目部提供的BIM模型工程量進行現場施工，其中，砌體工程、模板工程出具對應的排布優(yōu)化圖紙、對應的砌體模板規(guī)格和尺寸，勞務在施工過程中根據提供的排布優(yōu)化圖紙直接進行項目的現場施工，同時制定相關的獎懲機制，對勞務在施工過程中造成的材料浪費、未按圖施工等因素進行相應的扣款和處罰。

6 管理過程中的數據對比

某項目通過BIM材料管理相關應用，分別對鋼筋、砌體、模板3個項目主材進行材料管理對比，其中，18#樓采用BIM技術及配套施工工藝，17#樓使用傳統(tǒng)施工工藝，通過在BIM技術的模擬排布、數據提取等功能，對材料進行用量對比管理后，分別形成鋼筋、砌體、模板的材料用量對比分析數據，見表1。

根據表1可知，使用BIM模型管控現場減少了因為鋼筋制作過程和綁扎過程中浪費的鋼筋量共計2.308 t，鋼筋按照5 500元/t計算，共計節(jié)約2.308×5 500=12 694元。

表1 鋼筋材料對比表

通過表2數據分析比較得出，相比傳統(tǒng)工藝施工，運用BIM技術對砌體工程進行模擬排布，以直觀的三維模型，減少了排磚過程中的空間想象成本，有效降低了因排布不合理而導致的返工，本層砌筑工效提高10%～12.5%，節(jié)省人工費800元。利用模型導出的二維白圖進行施工，確保砌筑質量的同時以便施工班組能夠將更多精力專注于提升砌筑觀感。

表2 砌體管理整體數據

通過表3數據對比分析，18#樓2層計算量與實際量對比，現場實際用量略大于計算用量，主要是由于建立的模型是基于理想狀態(tài)下的排版，未能考慮現場模板切割的施工誤差以及施工過程中的損耗，造成實際用量略微偏大；而對比在利用BIM技術管控下的18#樓2層實際模板使用量與非BIM技術管控下17#樓2層實際使用量，基于BIM技術的過程管理下模板用量降低了52.6 m2，材料費節(jié)省2 900元，仍能有效降低模板的損耗率，實現模板高效利用。

表3 模板材料管理

統(tǒng)計18#樓2層及18層，17#樓2層及18層整體采用新板進行配板、安裝所需時間，各投入17名木工（300元/d）及4名雜工（200元/d），其中，18#樓2層及17#樓18層利用BIM技術模擬排版圖指導施工，18#樓18層及17#樓2層采用傳統(tǒng)施工工藝施工。

通過表4數據對比分析，采用BIM模擬排布圖指導現場進行切割板材及安裝，相比較傳統(tǒng)工藝，能有效地縮短模板工程施工時間，減少人工測量及空間想象成本，避免因計算錯誤導致模板無法使用的情況，本次配板及安裝工效提高20%，人工費節(jié)省8 850元。

表4 完成情況

7 結語

通過BIM材料管理的整體實現了對項目工期，成本的節(jié)約管理，并對項目精細化材料管理提供了相關的管理依據與參考模式，為BIM技術的應用落地提供了新的管理思路，為BIM技術的數據與項目結合提供了應用思路。