1、BIM 技术在施工阶段的应用研究【摘要】：近年来，政府和建筑企业对 BIM 技术的关注逐渐升温，在建设行业内，尤其是资源消耗量最多、现场环境变化最复杂、周期最长的施工阶段，BIM 技术带来的价值日益凸显。BIM 技术也被认为是提升工程项目精细化管理的核心竞争力。【关键词】：BIM 技术 施工阶段 模型 BIM5D1.引言BIM 的全称为 Building Information Modeling，中文名叫做建筑信息模型，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。XXX 项目自投标阶段开始运用 BIM 技术，技术标以较大优势
2、获得第一。在项目施工阶段，作为南通五建第一个 BIM 应用试点项目，项目部从人力、物力、资金上积极投入，为 BIM 实施提供保障。目前，项目已全面进入装饰装修施工阶段。在主体实施阶段，项目部 BIM 团队主要针对全专业 BIM模型建立、施工现场三维平面布置及动态管理、管线综合及碰撞检测、钢结构深化设计、4D 施工模拟、基于广联达 BIM5D 的项目管理（进度、质量、安全）和二次结构砌体自动排砖等方面的应用，团队勇于探索，不断实践，积累了丰富的施工阶段 BIM 实战经验，取得了阶段性的成果。2.工程概况工程简介 表 1工程名称建设规模本工程由体育中心和文化中心两大建设区域组成，总建筑面积约880
3、80.2 m 2。工程地址建设单位投资单位设计单位监理单位管理公司施工单位勘察单位质量目标 国家施工验收规范合格标准，确保“扬子杯”安全目标 安全无事故，施工现场安全率达100%文明施工目标 江苏省建筑施工标准化文明示范工地工期目标 650日历天。开工日期：2016年8月2日；竣工日期：2018年5月12日工程概况 表 2单位工程 工程概况 BIM效果图体育馆体育馆建筑面积23145m 2，地上3层，地下1层，建筑高度27m。钢结构+钢筋砼框架结构。体育馆设有标准篮球场和游泳馆，能满足大中型体育赛事及训练的要求。全民健身中心全民健身中心建筑面积12448m 2，地上3层，地下1层，建筑高度14
4、.9m。钢筋砼框架结构。全民健身中心设有健身房、羽毛球馆、乒乓球馆等，是如东县内规模最大、功能最全、性能最优的健身场馆。图书 图书馆建筑面积28670.3m 2，地上馆 4层，地下1层，建筑高度22.9m。钢筋砼框架结构。一层为展览大厅，二三四层为儿童阅览室、期刊阅览室，科技阅览室、艺术阅览室和各类书库等。博物馆博物馆建筑面积9954.7m 2，地上3层，建筑高度21,8m。钢筋砼框架结构。内设227人报告厅和各类如东特色文化展厅。文化馆文化馆建筑面积13861.9m 2，地上3层，建筑高度17.8m。钢筋砼框架结构。内含435人观演厅、美术书法培训教室及音乐舞蹈排练大厅。3.BIM 技术应用
5、体系3.1 BIM 应用组织结构项目部建立以项目经理为 BIM 应用小组组长的 BIM 应用组织结构，统一协调项目各部门 BIM 技术工作，落实 BIM 应用奖罚制度，项目 BIM 负责人具体落实项目部 BIM 技术的应用，BIM 应用划分为模型创建组、技术应用组、生产应用组、商务应用组四个小组。模型创建组由公司 BIM 中心建模师和集团公司各部门各项目部后备 BIM 人才组成，公司 BIM 中心选派建筑建模师、机电建模师各 1人常驻现场，后备 BIM 人才兼职项目部各专业模型的建立。技术应用组、生产应用组、商务应用组由项目部相应部门的技术人员组成，公司 BIM 中心提供 BIM 技术指导。3
6、.2 BIM 应用系统结构文体中心 BIM 技术应用采用广联达“三端一云”系统结构（桌面端、手机端、网页端、广联云平台） ，通过 Revit、广联达 BIM 算量等建模软件建立全专业三维模型，导入项目管理软件 BIM5D 对项目实施阶段的进度、质量、安全进行过程管控。BIM 应用系统结构图见图 1。图 1 BIM 应用系统结构图3.3 BIM 应用流程BIM 应用流程见图 2。图 2 BIM 技术应用流程图4.BIM 技术应用4.1 全专业 BIM 模型建立根据二维 CAD 图纸，利用 Autodesk Revit 软件建立全专业的模型文件，将梁、板、柱、门窗、管道、设备等构件以三维立体的形式
7、在计算机中体现出，使现场施工管理人员可以清晰理解设计师意图，指导施工作业。文体中心单体 BIM 模型见图 3、图 4、图 5、图 6、图 7。各专业模型建立过程中，会发现设计图纸中存在很多问题，例如节点图与平面图尺寸不对应、构件标高错误、建筑图与结构图做法不一致等情况。以往工程中，施工技术员在施工前期往往根据经验只关注图纸中经常出现的问题，不能面面俱到，致使这些问题无法在图纸会审中体现。通过前期模型的创建，提前发现二维 CAD 图纸中的问题，实现可视化的图纸会审，便于建设方、设计方、施工方等单位的沟通。在施工准备阶段即解决了设计图纸中存在的问题，提高了工程建设的效率，减少返工。图 3 体育馆建
8、筑、机电模型图 4 全民健身中心建筑、机电模型图 5 图书馆建筑、机电模型图 6 博物馆建筑、机电模型图 7 文化馆建筑、机电模型4.2 施工现场三维平面布置及动态管理依照施工场地的布设方案建立 3D 模型，对实际施工过程中的施工路径、大型设施、材料堆放、人员安全通行、防火设施布置等进行仿真模拟。文体中心三维施工平面布置图见图 8。从施工全过程角度出发考虑施工场地布置，根据施工进度的推进，针对不同的施工阶段进行场地布置。建立带有场地布置的 BIM 模型，将模型进行施工模拟，找到产生冲突的关键位置。根据进度，演示场地内的永久、临时建筑、材料堆场、施工机械运行等过程中的冲突，合理进行施工平面布置和
9、施工交通组织，避免现场混乱，减少二次搬运。图 8 施工现场三维平面布置图4.3 管线碰撞检测及综合布置利用 Revit 建立全专业 BIM 模型，导入 Navisworks 软件，进行碰撞检测，通过三维方式发现图纸中的错、漏、碰、缺与专业间的冲突。从而预检施工过程中可能出现的问题，提前解决，避免工期延误或返工。例如在全民健身中心机电模型建立中，通过碰撞检测找到了桥架与喷淋的 54 处碰撞点（见图 9） ，根据碰撞项目 ID，直接在 revit 模型中提前解决碰撞点，大大减少了后期的返工。图书馆机电模型见图 10、图 11。图 9 全民健身中心碰撞检测报告图 10 图书馆机电模型图 11 全民健
10、身中心 BIM 模型指导现场施工4.4 钢结构深化设计BIM 模型可以进行土建、机电、钢结构、幕墙专业的深化设计，对关键复杂的节点位置进行放样分析，明确节点细部做法，用模型指导加工制作及现场施工。文体中心项目根据工程的结构形式及构件特征，选择 Tekla 设计软件作为深化设计软件，并使用 AUTOCAD 辅助出图。使用 Tekla 不仅是考虑到能方便、快捷的进行整体模型、能准确快捷的导出深化图纸，而且可以与参与本工程的相关单位共享数据。钢结构屋面梁 BIM 模型见图 12，钢结构张弦梁见图 13。图 12 钢结构屋面梁图 13 钢结构张弦梁4.5 4D 施工模拟3D 模型配合预定的施工流水段划
11、分和施工进度计划将工地现况在计算机中进行仿真，找出施工中会产生的空间设计及时间冲突，及时调整施工总体方案，让拟定的施工流水段更科学，施工进度计划更合理、完整。文化中心流水段划分见图 14。图 14 施工流水段划分进度管理系统自身根据模型进展情况、进度计划执行情况，动态显示进度执行情况，不仅对实体工作任务跟踪，同时能将施工日报的数据内容同步到进度计划后，可以查看计划进度和实际进度的对比，对滞后工作及可能滞后的工作提出预警提示。文化中心 4D 施工模拟见图 15。图 15 4D 施工模拟4.6 基于广联发 BIM5D 的进度管理4.6.1 PC 端通过结合 project 编制而成的施工进度计划，
12、导入 BIM5D 直观的将 BIM 模型与施工进度计划关联起来，自动生成虚拟建造过程，简单直观，通过对虚拟建造过程的分析，合理的调整施工进度，更好的控制现场的施工与生产。体育中心进度模拟见图 16。图 16 体育中心进度模拟进度管理系统自身根据模型进展情况、进度计划执行情况，设定模拟方式，动态显示进度执行情况，对滞后工作提出预警提示，确保实体任务的按时完成。 项目计划进度与实际进度通过云平台实现信息共享，方便项目每个人查看进度计划，并根据进度计划相应的管理工作，再将施工日报的数据内容同步到进度计划后，实现计划进度和实际进度的对比。 同时，根据项目的推进，利用 BIM 模型能够快速、准确、精细地
13、计算并提取出某一时间段工程量信息（见图 17） ，并以表格的形式输出，大大减轻了工程量计算的负担，方便工程量按照不同要求进行统计汇总与整理。在施工过程中，将实际施工过程中的消耗量录入到 BIM 模型中，并以日、周、旬、月、季度、半年、年等不同单位时间生成相应报表，方便各个管理部门进行统计和对比，掌握项目的实际产值。5D 施工模拟见图 18。图 17 各流水段构件工程量汇总图 18 5D 施工模拟（工程量动态曲线图）4.6.2 手机移动端通过手机移动端将每日现场生产情况以照片+文字的形式采集录入，有效提高了现场信息采集的效率（见图 19） 。手机信息通过互联网汇总至云端，不同管理岗位可通过 PC
14、 端和 WEB 段随时调去项目即时进度、劳动力等生产信息，简单便捷，提高管理效率。图 19 手机移动端进度管理4.6.3 WEB 网页端项目经理和集团公司领导通过网页账号就可以随时查阅项目各个单体的即时进度情况、劳动力等信息，为项目决策者提供决策依据，保证既定工期内完成施工任务（见图 20、图 21、图 22、图23） 。图 20 项目进度总览 图 21 单体形象进度图 22 每日进度信息上传 图 23 每日劳动力信息汇总4.7 基于广联达 BIM5D 的质量安全管理施工项目质量安全过程管理，是通过三维模型用移动通信设备随时对发现的质量安全问题进行定位并记录问题，对发现的问题进行责任人分派并实
15、时跟踪问题处理状态，实现质量安全过程管理的可视化、可追溯，达到统一管理、形象展示和实时监控的目的，具体可以实现问题定位、问题记录、问题跟踪、问题展示等目的（见图 24、图 25） 。图 24 利用 BIM 手机移动端发现、定位、跟踪整改、闭合质量问题图 25 BIM 手机移动端质量、安全管理电脑 PC 端和网页端自动汇总各部位质量安全问题，将出现问题按部位、性质等自动归类，总结出质量、安全问题最容易出现的位置及出现频率最多的问题（见图 26） ，在后期施工中根据 BIM 技术得出的问题分析汇总（见图 17） ，对出现频率最多问题及位置制定针对性的施工方案并加强过程管控，达到有的放矢的效果。图
16、26 各流水段质量安全问题汇总图 27 WEB 端质量、安全分析汇总表4.8 基于广联达 BIM5D 的自动排砖广联达 BIM5D 软件提供基于 BIM 技术的自动排砖功能（见图 28） ，通过设置砌体砖、塞缝砖的尺寸、导墙高度、灰缝厚度、构造柱位置、圈梁位置、洞口管槽位置，对排砖方案进行模拟设计，自动排砖导出排砖图（见图 29） ，提高现场施工人员排砖方案的合理性与科学性。通过形象出图，避免传统模式交互不畅造成砌体拆迁和不必要的浪费。通过最大损耗量的计算结果配置最优的方案，减少用料，生成准确的物料表，更精确地提供材料用量，在高层或超高层项目施工中，降低二次搬运的成本。同时，所有部位砌体均按排
17、砖效果图砌筑，可以提升二次结构整体整理，提高观感度。图 28 BIM5D 自动排砖图 29 BIM5D 自动排砖指导现场施工5.BIM 技术应用成果总结5.1 基于广联达 BIM5D 的自动排砖1）模型搭建：模型是 BIM 技术应用的基础，关系到整个 BIM 项目的成败，建模阶段应根据需要严格按照建模规范搭建各专业模型，保证后期应用的数据兼容性。同时建模人员必须熟悉现场施工规范、具有现场实际施工经验，提高模型使用的可行性及现场施工可操作性。2）施工模拟：利用 BIM 模型进行施工模拟，并进行关键节点、重难点（钢结构）施工阶段的模拟，做到提前发现、及时处理。BIM 技术应用必须在项目中标后立即实
18、施开展，所有施工模拟必须在现场施工前完成，提升 BIM 应用的实际价值。3）进度管理：利用广联达 BIM5D 实现对项目进度的精准控制，通过手机移动端每日上传工程形象进度信息，天气信息，劳动力信息等，达到实时统计、信息共享的目的，确保项目如期竣工。4）质量安全管理：利用手机移动端对质量、安全等进行管控，提高工作效率，问题可追溯性强，使工作有的放矢，提高项目精细化管理。5）全员参与：BIM 技术应用必须强调人的作用，BIM 只是辅助性技术，提高项目部人员对 BIM技术应用的执行力为 BIM 技术在施工阶段成功落地应用的关键。实施过程中，可制定相关管理制度、奖罚制度，规范 BIM 技术应用流程，以制度保障及促进 BIM 技术的落地式应用。5.2 BIM 体验区项目部在全民健身中心安全通道处设置 BIM 体验区（见图 30） ，供项目部所有管理人员了解及学习 BIM 技术，进一步推动项目部全员参与 BIM 技术应用。同时作为 BIM 技术应用示范项目，推动BIM 技术在全公司的推广。图 30 全民健身中心 BIM 体验区
