基于BIM 技術(shù)的建筑施工項(xiàng)目管理

趙 偉

（中核華泰建設(shè)有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，建筑工程項(xiàng)目的數(shù)量越來越多，規(guī)模越來越大，同時(shí)建設(shè)質(zhì)量要求也進(jìn)一步提高，給建筑企業(yè)帶來了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。BIM 技術(shù)的出現(xiàn)為建筑工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工管理等提供了現(xiàn)代化技術(shù)支持，它貫穿建筑工程施工項(xiàng)目管理的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、施工組織、碰撞檢查及運(yùn)營(yíng)維護(hù)的各個(gè)環(huán)節(jié)，能夠直觀呈現(xiàn)建筑物的結(jié)構(gòu)、施工流程、配套設(shè)施與技術(shù)等，從而便于建設(shè)管理者進(jìn)行項(xiàng)目施工的整體把控，有效降低施工管理難度，提高項(xiàng)目管理的科學(xué)性。陳晶晶等[1]認(rèn)為BIM 技術(shù)具有提升建筑施工管理工作質(zhì)量，簡(jiǎn)化施工管理作業(yè)流程的作用，但在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些細(xì)節(jié)性問題，制訂科學(xué)的技術(shù)應(yīng)用方案是關(guān)鍵。嚴(yán)曉紅[2]指出，建筑信息化已經(jīng)成為時(shí)代特征，他以某實(shí)驗(yàn)大樓為研究對(duì)象，具體分析了BIM 技術(shù)在施工管理階段的機(jī)電深化、施工可視化管理、智慧工地等方面的應(yīng)用方法。莊智嚴(yán)[3]以廣州市國(guó)家檔案館為例，探討了BIM 技術(shù)在該工程項(xiàng)目的主體結(jié)構(gòu)施工、高支模施工、幕墻施工和機(jī)電施工等重點(diǎn)管理環(huán)節(jié)的應(yīng)用。池亞徽[4]通過研究BIM技術(shù)在丁莊新村建筑項(xiàng)目施工管理中的應(yīng)用，驗(yàn)證了BIM技術(shù)應(yīng)用對(duì)提高預(yù)制裝配式建筑施工效能具有重大價(jià)值。本文以某高校餐廳建筑項(xiàng)目為例，從BIM 團(tuán)隊(duì)組建、建筑模型創(chuàng)建、碰撞檢查、虛擬施工等方面詳細(xì)探討了BIM 技術(shù)的應(yīng)用。

1 BIM 技術(shù)概述

1.1 BIM 技術(shù)概念

BIM 技術(shù)（Building Information Modeling，建筑信息模型）是一種數(shù)字化的建筑設(shè)計(jì)和管理工具，它以建筑信息模型為核心，通過整合多種數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等環(huán)節(jié)的數(shù)字化協(xié)同工作。BIM 模型以三維模型為基礎(chǔ)，是一個(gè)包含各種建筑材料、工藝、技術(shù)、設(shè)備、構(gòu)件、工序等相關(guān)信息的組合體，在BIM 模型中建筑師、結(jié)構(gòu)工程師、機(jī)械電氣工程師、暖通工程師、消防工程師等可以進(jìn)行自己的專業(yè)設(shè)計(jì)并匯總到一起，形成協(xié)同設(shè)計(jì)。

1.2 BIM 技術(shù)作用

BIM 技術(shù)在建筑施工和管理階段發(fā)揮著重要作用。通過BIM 技術(shù)，施工團(tuán)隊(duì)可以對(duì)建筑模型進(jìn)行全面性的預(yù)測(cè)和評(píng)估，包括材料選擇、構(gòu)造、防火、安全等要素。同時(shí)，BIM 技術(shù)還可以評(píng)估施工進(jìn)度、現(xiàn)場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)等方面的數(shù)據(jù)，并提供更精細(xì)的質(zhì)量和成本控制，以確保項(xiàng)目保質(zhì)保量和項(xiàng)目目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。除了在設(shè)計(jì)和施工中的應(yīng)用，在建筑運(yùn)營(yíng)和維護(hù)階段，BIM 技術(shù)也可以提供強(qiáng)有力的支持。建筑物信息管理系統(tǒng)（Building Information Management System，BIMs）可以利用BIM 技術(shù)數(shù)據(jù)庫，自動(dòng)更新建筑物資產(chǎn)管理數(shù)據(jù)，包括設(shè)備清單、保養(yǎng)計(jì)劃、維修記錄等，并提供可視化的運(yùn)維管理，幫助各方面快速回應(yīng)問題。

2 BIM 技術(shù)在建筑施工項(xiàng)目管理各階段中的具體應(yīng)用

BIM 技術(shù)在項(xiàng)目的初步設(shè)計(jì)、施工準(zhǔn)備、施工以及安裝驗(yàn)收階段中均有廣泛應(yīng)用，它可以輔助管理人員有效地追蹤工期，減少浪費(fèi)和成本，并使項(xiàng)目進(jìn)展更為精準(zhǔn)、高效。BIM 技術(shù)的應(yīng)用貫穿于建筑施工項(xiàng)目管理的各個(gè)階段。

2.1 施工設(shè)計(jì)階段

此階段是施工方案設(shè)計(jì)和確立階段，基于建設(shè)意圖，結(jié)合各方數(shù)據(jù)信息，對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的組織形式、管理方面、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等方面進(jìn)行研究，最后得到科學(xué)、合理的項(xiàng)目建設(shè)方案。利用BIM 技術(shù)通過建立3D 模型來掌握工程項(xiàng)目的核心信息，包括項(xiàng)目所在區(qū)域的地形結(jié)構(gòu)、周邊環(huán)境等方面的信息。在該過程中，可以使用BIM 軟件進(jìn)行節(jié)點(diǎn)和任務(wù)分配，預(yù)測(cè)項(xiàng)目的成本、進(jìn)度和資源需求等重要信息，以及進(jìn)行場(chǎng)地分析，為建筑工程項(xiàng)目的總體規(guī)劃提供支持；利用BIM 進(jìn)行施工協(xié)同設(shè)計(jì)，所有設(shè)計(jì)人員在同一平臺(tái)上，明確圖層、顏色、線性、打印樣式等的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還進(jìn)行設(shè)計(jì)的沖突檢查，由此提升設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性，減少溝通障礙。

2.2 施工準(zhǔn)備階段

在該階段，BIM 技術(shù)可以用來優(yōu)化施工方案和計(jì)劃，確定開工時(shí)間，工程周期，施工所需物料、人力、技術(shù)及設(shè)備等，按照計(jì)劃進(jìn)行合理配置。在BIM 模型中除了含有建筑的空間信息和構(gòu)件的幾何信息外，還能夠反映出構(gòu)件的材料屬性，由此便于施工管理者預(yù)判工程的造價(jià)水平，為優(yōu)化限額設(shè)計(jì)和價(jià)值工程提供必要支持。

2.3 施工建設(shè)階段

在此階段，BIM 技術(shù)通過對(duì)3D 模型的實(shí)時(shí)更新，可對(duì)工程進(jìn)度進(jìn)行跟蹤和管理，然后可以檢測(cè)到預(yù)計(jì)的問題并進(jìn)行解決。還可以將BIM 模型集成到施工現(xiàn)場(chǎng)的人員或設(shè)備上，以實(shí)時(shí)上報(bào)數(shù)據(jù)并進(jìn)行維護(hù)進(jìn)行更精準(zhǔn)的管理。按照前期規(guī)劃，利用BIM 技術(shù)將建筑設(shè)計(jì)2D 圖紙轉(zhuǎn)化為三維和4D 模型，可以使用Revit 平臺(tái)建立“實(shí)時(shí)模型”，對(duì)建筑物的建設(shè)全流程進(jìn)行完整、直觀的描述，包括建筑物的空間信息、造型結(jié)構(gòu)及建設(shè)階段性狀態(tài)等。運(yùn)用Microsoftproject 軟件創(chuàng)建時(shí)間信息并導(dǎo)入進(jìn)度管理系統(tǒng)，將其導(dǎo)入4D 平臺(tái)同時(shí)關(guān)聯(lián)建筑3D 模型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)建筑工程項(xiàng)目的虛擬施工管理，包括場(chǎng)地布設(shè)、專項(xiàng)施工模擬、土建主體施工模擬等；基于BIM-4D 模型建立總進(jìn)度計(jì)劃、二級(jí)進(jìn)度計(jì)劃、日常工作計(jì)劃等對(duì)建筑工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度進(jìn)行動(dòng)態(tài)化跟蹤和管理。

2.4 安裝及驗(yàn)收階段

在該階段，BIM 技術(shù)可以用于管理安裝流程，并降低成本和時(shí)間浪費(fèi)，以便達(dá)到預(yù)算要求。同時(shí)，BIM 也可以輔助檢測(cè)項(xiàng)目的質(zhì)量和完整性，如利用BIM 進(jìn)行施工碰撞檢查、體量計(jì)算等，以確保建筑工程項(xiàng)目的順利驗(yàn)收。

3 BIM 技術(shù)在建筑施工項(xiàng)目管理中的實(shí)踐應(yīng)用

BIM 技術(shù)具有較高的技術(shù)要求，適合一些大型、復(fù)雜的建筑工程項(xiàng)目，其應(yīng)用價(jià)值也主要體現(xiàn)在施工階段的模型構(gòu)建、碰撞檢查、虛擬施工等模擬管理方面。其應(yīng)用流程如圖1 所示。

圖1 BIM 技術(shù)在施工項(xiàng)目管理階段中的應(yīng)用流程

為更加詳細(xì)地闡述BIM 技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，文章在此以某高校餐廳建設(shè)項(xiàng)目為例進(jìn)行分析。

3.1 建筑項(xiàng)目簡(jiǎn)介

某高校餐廳規(guī)劃建設(shè)面積共961.3m2，為地上兩層建筑，每層高8.7m；建筑耐火等級(jí)為二級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限為50 年。建筑物采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)計(jì)強(qiáng)度為7 度，建筑室內(nèi)+0.000 標(biāo)高相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高17.45m。內(nèi)外墻以混凝土砌塊（200mm），外墻瓷磚貼面，內(nèi)墻噴涂乳膠漆；樓板現(xiàn)澆鋼筋混凝土（120mm）；門窗全部采用塑鋼材質(zhì)。該建筑2D 圖紙一層平面圖如圖2 所示。

圖2 某高校餐廳2d 圖紙一層平面

3.2 組建項(xiàng)目BIM 團(tuán)隊(duì)

根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)需要，整合BIM 技術(shù)及管理人員組成項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，主要包括：項(xiàng)目經(jīng)理、項(xiàng)目總工，建筑、結(jié)構(gòu)及機(jī)電方面的工程師等。團(tuán)隊(duì)明確分工，在項(xiàng)目經(jīng)理的統(tǒng)領(lǐng)下，利用BIM技術(shù)進(jìn)行工程建模及更新維護(hù)，負(fù)責(zé)項(xiàng)目的施工質(zhì)量、施工安全、工程進(jìn)度及成本等信息管理，保證整個(gè)工程項(xiàng)目施工各方的有效溝通，確保項(xiàng)目高度協(xié)同、統(tǒng)一。

3.3 BIM 模型構(gòu)建

由BIM技術(shù)人員按照項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖紙分別建立建筑的土建、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等不同模型，各部分初始模型建成后交項(xiàng)目總工審查，確認(rèn)無誤后整理匯總。本項(xiàng)目利用Revit 軟件來創(chuàng)建餐廳的平面圖、立面圖和結(jié)構(gòu)圖，其建模過程包括如下內(nèi)容：首先創(chuàng)建建筑的標(biāo)高和軸網(wǎng)，其次建立建筑物的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，隨后依次創(chuàng)建結(jié)構(gòu)柱、結(jié)構(gòu)梁、墻體、門窗、樓板和屋頂、樓梯和扶手、場(chǎng)地和RPC（混凝土），最終得到如圖3 所示的餐廳三維模型。

圖3 某高校餐廳三維模型圖

根據(jù)BIM 模型可進(jìn)行施工圖紙檢查，如果建模中發(fā)現(xiàn)圖紙不符合實(shí)際情況，則需要與業(yè)主進(jìn)行及時(shí)溝通，同時(shí)將問題與溝通結(jié)果反饋給建筑設(shè)計(jì)單位，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖紙的優(yōu)化和補(bǔ)充。本項(xiàng)目中利用BIM 技術(shù)對(duì)圖紙進(jìn)行可視化會(huì)審，發(fā)現(xiàn)結(jié)施1 中的梁截面和板面厚度尺寸存在一些問題，遂將梁截面由200mm×600mm 改為200mm×800mm；將2F 板面厚度由100mm，增加到120mm，以此提高設(shè)計(jì)合理性，有效把控施工質(zhì)量。

3.4 碰撞檢查

使用以往的2D 圖紙，難以準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)和判斷建筑各部位三維空間下的碰撞問題，這些問題的存在會(huì)導(dǎo)致施工中的返工和質(zhì)量缺陷，不僅延誤工期還增大成本和安全隱患，為避免出現(xiàn)設(shè)計(jì)上的結(jié)構(gòu)性沖突，降低施工風(fēng)險(xiǎn)需要對(duì)相關(guān)部分的部件進(jìn)行碰撞檢查。利用BIM 進(jìn)行專業(yè)化圖紙查錯(cuò)，包括管線布設(shè)的碰撞檢查，管線綜合優(yōu)化等內(nèi)容。一般使用Navisworks 軟件來檢測(cè)建筑設(shè)計(jì)上的碰撞節(jié)點(diǎn)，確定碰撞部位并統(tǒng)計(jì)碰撞數(shù)量，便于管理人員在施工中進(jìn)行對(duì)應(yīng)的技術(shù)處理。

以本案暖通工程碰撞檢查為例，結(jié)合現(xiàn)有結(jié)構(gòu)和機(jī)電模型，在BIM 系統(tǒng)中先將已建成的Revit 餐廳模型導(dǎo)入到Navis works軟件中，調(diào)用其中的Clash Detective 命令，添加檢測(cè)項(xiàng)目，選中對(duì)話框測(cè)試信息并重命名“暖通與水”，實(shí)施碰撞檢查。經(jīng)檢測(cè)共發(fā)現(xiàn)37 處各種類型的碰撞點(diǎn)，將得出的檢測(cè)報(bào)告呈報(bào)給相關(guān)部門，針對(duì)性地進(jìn)行施工調(diào)整和改進(jìn)；再次對(duì)整改后的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行碰撞復(fù)查，確保相關(guān)碰撞點(diǎn)完全規(guī)避，由此可有效縮短施工周期，提升各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)效果。本案的碰撞檢查與整改情況見表1。

表1 某高校餐廳暖通部分的碰撞檢查與整改情況

3.5 虛擬施工

BIM 技術(shù)可用于建筑工程施工階段的虛擬仿真，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工進(jìn)度與施工質(zhì)量的良好控制。將已經(jīng)建立的建筑模型與施工進(jìn)度計(jì)劃等數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入Autodesk 的Navis works 軟件中，再調(diào)用該軟件中的Time Line 模塊，進(jìn)行整個(gè)項(xiàng)目施工進(jìn)度、流程的4D 施工模擬，模擬與真實(shí)的施工進(jìn)度高度一致，可以便于項(xiàng)目管理者實(shí)時(shí)、全面地掌握工程項(xiàng)目主體部分的施工建設(shè)情況，對(duì)于存在的影響施工進(jìn)度和質(zhì)量的各類問題，進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整，以保證工期和工程質(zhì)量[4]。圖4 顯示了本案部分BIM 施工進(jìn)度管理情況。根據(jù)4D 施工進(jìn)度模型能夠掌握工程項(xiàng)目各部分的具體施工進(jìn)度情況，通過與施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行對(duì)比，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)二者之間存在的差異并對(duì)實(shí)際施工進(jìn)度予以調(diào)整控制，確保項(xiàng)目按期竣工交付。

圖4 BIM 施工進(jìn)度管理情況

4 結(jié)論

BIM 技術(shù)的強(qiáng)大功能在建設(shè)工程施工階段的應(yīng)用方面具有較大優(yōu)勢(shì)，得到了項(xiàng)目方的高度認(rèn)可。文章將BIM 技術(shù)應(yīng)用到某高校餐廳的施工和管理中，通過組建BIM 技術(shù)團(tuán)隊(duì)，構(gòu)建餐廳的三維模型，對(duì)其暖通設(shè)計(jì)進(jìn)行碰撞檢查并借助虛擬仿真，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目施工過程中各環(huán)節(jié)的進(jìn)度與質(zhì)量的全面把控，以此有效提升施工管理效率及管理水平，既加強(qiáng)成本和風(fēng)險(xiǎn)控制，又保證建筑工程項(xiàng)目高質(zhì)量開展和圓滿竣工。