BIM技術(shù)在某中學(xué)施工管理中的應(yīng)用

丁霞 薛克林

摘?要：隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，土木工程施工的方式也在不斷地發(fā)生變化。大型新建中學(xué)的施工在工程領(lǐng)域也屬于復(fù)雜的項(xiàng)目，由于新建中學(xué)的施工往往具有參建單位多、施工場(chǎng)地規(guī)模大和流程復(fù)雜等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的建筑模式難以高效、優(yōu)質(zhì)地完成施工目標(biāo)。本文以某中學(xué)項(xiàng)目為例，探索施工過(guò)程中如何利用BIM技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用流程的制定和現(xiàn)場(chǎng)管理。BIM技術(shù)的應(yīng)用使得某中學(xué)項(xiàng)目的布局更加合理，節(jié)約了施工成本，加快了施工進(jìn)度，工程的建設(shè)取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)?應(yīng)用流程?應(yīng)用配合管理

中國(guó)為促進(jìn)建筑行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，提高BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目中的應(yīng)用，頒布了一系列的指導(dǎo)文件。2016年8月，住建部指出在“十三五”期間要全面進(jìn)行建筑領(lǐng)域信息化的發(fā)展，加大BIM技術(shù)在工程實(shí)踐領(lǐng)域的應(yīng)用。2017年2月，國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見(jiàn)》的通知，鼓勵(lì)BIM技術(shù)在施工階段全過(guò)程的協(xié)同應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全周期的資源共享和信息共享，通過(guò)信息化的數(shù)據(jù)模型，提高工程項(xiàng)目進(jìn)行的效率。同時(shí)制定了相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 51212-2016》和《建筑信息模型施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 51235-2017》都已順利實(shí)施。

隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程和信息化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域也得到了更多的應(yīng)用與關(guān)注，尤其是在大型的工程項(xiàng)目中發(fā)揮了極大的作用。BIM的應(yīng)用明確了項(xiàng)目參與各方的角色和責(zé)任，制訂BIM應(yīng)用實(shí)施階段的具體流程、協(xié)同工作機(jī)制和技術(shù)方案，確立工程項(xiàng)目的質(zhì)量控制原則，預(yù)估和實(shí)時(shí)分析資源消耗量，以及搭建BIM模型架構(gòu)體系。本文通過(guò)BIM在某中學(xué)項(xiàng)目施工過(guò)程中的應(yīng)用流程和應(yīng)用配合管理兩個(gè)方面的制定與實(shí)施，闡述施工單位在項(xiàng)目管理中應(yīng)該如何應(yīng)用BIM技術(shù)提高工作效率和施工精度。

一、工程概況

（一）項(xiàng)目簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目地上四層，地下一層（局部?jī)蓪樱?，建筑高?9.4米，總建筑面積22134.309平方米（其中地上15860.691平方米，地下6273.618平方米），設(shè)計(jì)合理使用年限50年。采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，連廊、部分屋面為大跨度鋼結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。主要功能為地下體育館、游泳館、多功能廳、教學(xué)樓等。

（二）BIM目標(biāo)

為了滿足項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行管理的統(tǒng)籌管理，將BIM技術(shù)應(yīng)用到項(xiàng)目實(shí)施的各個(gè)階段。利用建立的BIM信息模型，實(shí)現(xiàn)工程可視化的目標(biāo)，并為設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行管理提供科學(xué)的信息化管理方法。由于此項(xiàng)目工程較大、復(fù)雜，將應(yīng)用多層次BIM模型進(jìn)行分析，根據(jù)項(xiàng)目不同階段的需求從整體模型中提取不同的信息，實(shí)現(xiàn)多層次的模擬與管理。項(xiàng)目的整體模型由項(xiàng)目參建各方分別提供，共同整合形成，這樣既能展現(xiàn)項(xiàng)目的整體情況，也能進(jìn)行專業(yè)局部分析和多專業(yè)間的協(xié)同管理，從不同的層次和深度展現(xiàn)項(xiàng)目的情況。

二、BIM應(yīng)用流程

（一）BIM實(shí)施總流程

某中學(xué)學(xué)中心由于項(xiàng)目規(guī)模較大、設(shè)計(jì)復(fù)雜和參建單位多，提前制定好BIM實(shí)施的總體流程結(jié)構(gòu)有著重要的意義。BIM實(shí)施總流程結(jié)構(gòu)能確保項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中信息的可靠傳遞與共享，協(xié)調(diào)好各方的權(quán)力與責(zé)任，從而實(shí)現(xiàn)業(yè)主對(duì)項(xiàng)目全生命周期的BIM管理。

（二）不同專業(yè)的BIM實(shí)施流程

有了項(xiàng)目BIM實(shí)施總流程后，方便了業(yè)主對(duì)項(xiàng)目全生命周期進(jìn)行管理。而對(duì)于施工方來(lái)說(shuō)，進(jìn)一步細(xì)化的BIM實(shí)施流程結(jié)構(gòu)，有助于在項(xiàng)目的實(shí)施階段對(duì)各個(gè)專業(yè)具體的實(shí)施過(guò)程進(jìn)行目標(biāo)規(guī)劃，統(tǒng)籌管理。

項(xiàng)目BIM應(yīng)用流程的制定與執(zhí)行是一個(gè)整合各方參與的過(guò)程，各專業(yè)BIM應(yīng)用流程要與項(xiàng)目總流程相結(jié)合。相關(guān)的計(jì)劃方案也不時(shí)由某一個(gè)人或者部門獨(dú)立編制的，是項(xiàng)目各方參與的結(jié)果，因?yàn)轫?xiàng)目施工各專業(yè)分包的主要人員都應(yīng)該參與到BIM流程的制定過(guò)程。

（三）豎向凈空優(yōu)化操作流程

收集沖突檢測(cè)和三維管線綜合調(diào)整后的各專業(yè)模型，對(duì)需要凈空優(yōu)化的關(guān)鍵部位進(jìn)行確定，如體育館、連廊及其他公共區(qū)等。保證管線之間，管線與其他構(gòu)筑物之間不發(fā)生碰撞，利用BIM軟件等手段，調(diào)整優(yōu)化各專業(yè)管線的排布，盡量提高管線的凈空高度。審查調(diào)整后的各專業(yè)模型，確保模型準(zhǔn)確，將調(diào)整后的各專業(yè)模型及對(duì)應(yīng)深化的CAD文件提交給建設(shè)單位予以確認(rèn)。對(duì)二維施工圖不能清晰地表達(dá)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)等提供三維透視和軸測(cè)圖等三維施工圖形式輔助表達(dá)，為后續(xù)深化設(shè)計(jì)、施工交底提供依據(jù)。

（四）預(yù)留洞口操作流程

將凈空優(yōu)化調(diào)整后各專業(yè)模型進(jìn)行收集并整理，確定管線穿越的墻、梁、板等部位，并進(jìn)行開(kāi)洞。對(duì)調(diào)整后的各專業(yè)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，確保模型準(zhǔn)確性，將調(diào)整后的各專業(yè)模型及對(duì)應(yīng)深化的CAD文件提交給建設(shè)單位予以確認(rèn)。其中，對(duì)二維施工圖難以直觀表達(dá)的洞口部位，提供三維透視和軸測(cè)圖等三維施工圖形式輔助表達(dá)，為后續(xù)深化設(shè)計(jì)、施工交底提供依據(jù)。統(tǒng)計(jì)各分段各層預(yù)留洞口數(shù)量，并在模型中以明細(xì)表的形式體現(xiàn)。

三、BIM應(yīng)用配合管理

（一）建立模型

模型包括建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電模型等。需要明確目標(biāo)文件的名稱、構(gòu)件的名稱等;確定標(biāo)準(zhǔn)的模型色彩規(guī)則，比如水電暖模型;樣板模型的建立以及可能用到的族的搜集與建立。

根據(jù)施工圖紙和相關(guān)的信息資料，明確各專業(yè)的建模任務(wù)，熟悉相關(guān)專業(yè)的建模規(guī)范，制定專業(yè)間的協(xié)調(diào)合作方式。編制模型建立的進(jìn)度計(jì)劃，在標(biāo)準(zhǔn)的建模體系下，以及根據(jù)圖紙的問(wèn)題記錄來(lái)完成建模。組織相關(guān)技術(shù)人員對(duì)模型檢查，必要時(shí)可進(jìn)行不同專業(yè)間重合部分的互檢、交流，修改至達(dá)到模型的應(yīng)用條件。匯總成果報(bào)告，內(nèi)容應(yīng)包含建模過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題和解決方法、統(tǒng)籌協(xié)作的建模經(jīng)驗(yàn)等。

（二）項(xiàng)目場(chǎng)地規(guī)劃

主要內(nèi)容包括利用施工平面布置圖，進(jìn)行revit場(chǎng)地布置模型。利用施工平面布置圖建立revit場(chǎng)地布置模型，對(duì)建成的revit場(chǎng)地布置模型同項(xiàng)目總工匯報(bào)，優(yōu)化模型，從已建的信息模型中導(dǎo)出工程量清單，把已建的場(chǎng)地布置模型導(dǎo)入Navisworks中展示。

（三）土方平衡和施工模擬

主要內(nèi)容包括地質(zhì)地貌、土方工程等數(shù)據(jù)的建立。利用勘察的數(shù)據(jù)，建立Civil 3D地質(zhì)地貌模型，根據(jù)Civil 3D地質(zhì)地貌模型進(jìn)行土方計(jì)算、線路規(guī)劃等，將Civil 3D地質(zhì)地貌模型導(dǎo)入revit，然后生成NWC模型，并用Navisworks軟件進(jìn)行三維模擬渲染和工作流程模擬。將Civil 3D地質(zhì)地貌模型通過(guò)Infra Works 360完成大場(chǎng)景顯示，得到結(jié)果數(shù)據(jù)，并以此進(jìn)一步驗(yàn)證。將完成的模型在現(xiàn)場(chǎng)施工中應(yīng)用，明確各階段施工任務(wù)。

土方開(kāi)挖階段有著施工場(chǎng)地大而空曠，可以利用的場(chǎng)地多，但由于樁基剛剛施工完成，現(xiàn)場(chǎng)地面的淤泥較多而使得環(huán)境變差，并且場(chǎng)地太大容易導(dǎo)致方向感缺失。所以在施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置時(shí)，應(yīng)綜合考慮土方開(kāi)挖的難易程度、工程量、余土外運(yùn)和管線布置等施工因素。這就要求在土方開(kāi)挖的過(guò)程中將施工界限模型、管線模型和樁基模型等導(dǎo)入到當(dāng)前階段的BIM模型中，利用BIM模型可視化的特點(diǎn)，對(duì)布置不合理的部分進(jìn)行優(yōu)化處理，其中包括設(shè)備的位置以及運(yùn)輸路線等，初步規(guī)劃好當(dāng)前階段的施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置圖。

（四）BIM的深化設(shè)計(jì)

在施工過(guò)程中最能體現(xiàn)BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)的就是復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的深化設(shè)計(jì)與施工，通過(guò)可視化的BIM模型，設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工人員可以直觀地了解節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造方式與施工方法，避免施工人員理解的錯(cuò)誤導(dǎo)致施工的二次返工，從而大大節(jié)省了成本與工期。利用Tekla Structures軟件來(lái)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)部分的深化設(shè)計(jì)。Tekla Structures軟件能進(jìn)行三維建模、結(jié)構(gòu)分析、施工管理、平面布置圖和構(gòu)件形狀設(shè)計(jì)等作用的仿真與深化設(shè)計(jì)軟件。利用建立的模型可以將圖紙、檢查表等模型數(shù)據(jù)導(dǎo)出，同時(shí)也于可視化4D模型等過(guò)程中應(yīng)用。

綜合樓在施工過(guò)程的深化階段中，BIM技術(shù)發(fā)揮了非常重要的作用，例如在鋼結(jié)構(gòu)、鋼混凝土柱的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造深化以及其他復(fù)雜部位的節(jié)點(diǎn)深化。利用Tekla與Midas GEN軟件的結(jié)合，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架進(jìn)行節(jié)點(diǎn)應(yīng)力分析，模擬其受力情況，優(yōu)化完成其合理的構(gòu)造形式。

MEP管道線路綜合設(shè)計(jì)在建設(shè)工程實(shí)施階段是極其重要的一環(huán)，在綜合樓的項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，利用BIM技術(shù)的碰撞檢測(cè)功能對(duì)設(shè)計(jì)不合理的管道線路進(jìn)行修改。確保綜合樓的各項(xiàng)管線均滿足設(shè)計(jì)的要求，對(duì)管線復(fù)雜的區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)深化設(shè)計(jì)，并提出管線優(yōu)化的綜合設(shè)計(jì)方案。這是解決預(yù)留孔洞、材料需求和設(shè)備布置的問(wèn)題有著高效的方法，并以此來(lái)指導(dǎo)機(jī)電工程的安裝施工。碰撞檢檢測(cè)優(yōu)化前后對(duì)比圖如圖4所示。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求的管線排布原則，在滿足最大限度提升高度的前提下，對(duì)碰撞檢測(cè)后的管線進(jìn)行優(yōu)化，并盡可能使管線布置美觀。通過(guò)管線的優(yōu)化布置，能夠在窄小的空間中合理排布更多的管線，將管線的高度提至2.3m以上，同時(shí)達(dá)到各項(xiàng)設(shè)備檢修的工作空間。

（五）4D進(jìn)度模擬

主要內(nèi)容包括利用已完成的BIM模型和Synchro軟件進(jìn)行施工進(jìn)度的模型。將相關(guān)模型導(dǎo)入到Synchro軟件，并加入時(shí)間維度，建立4D模擬動(dòng)畫，查看各項(xiàng)工作之間的邏輯關(guān)系和自身時(shí)間消耗是否合理，如果發(fā)現(xiàn)可能存在的問(wèn)題及時(shí)與相關(guān)責(zé)任人核實(shí)檢查，對(duì)確定存在問(wèn)題的部分模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)直至滿足要求。觀察施工中可能出現(xiàn)的安全問(wèn)題，并進(jìn)行記錄，組織討論模型的可行性，優(yōu)化設(shè)計(jì)出更合理的施工進(jìn)化流程。在項(xiàng)目的施工過(guò)程中，如果出現(xiàn)了設(shè)計(jì)變更以及其他影響施工的情況，要及時(shí)在進(jìn)度計(jì)劃中修改。

施工過(guò)程的模擬可以確?，F(xiàn)場(chǎng)材料布置、道路設(shè)計(jì)和大型機(jī)械設(shè)備等臨時(shí)設(shè)施布置的合理性。在施工階段可以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理人員對(duì)工程項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)調(diào)整。

四、結(jié)語(yǔ)

嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，加強(qiáng)施工過(guò)程的質(zhì)量管理力度，這是現(xiàn)場(chǎng)管理水平提升的基礎(chǔ)。BIM技術(shù)在某中學(xué)項(xiàng)目的施工平面布置和結(jié)構(gòu)深化施工過(guò)程中進(jìn)行了全面的應(yīng)用探索。通過(guò)應(yīng)用流程的確立，確保整個(gè)項(xiàng)目施工工程能夠有條不紊地進(jìn)行。各項(xiàng)應(yīng)用管理的具體工作，使施工方在實(shí)際操作中能夠直觀地了解構(gòu)造的操作步驟以及當(dāng)前所處狀態(tài)，及時(shí)地作出動(dòng)態(tài)調(diào)整。BIM技術(shù)的應(yīng)用使得某中學(xué)項(xiàng)目在施工流程組織和生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行中保持流暢，對(duì)工程的管理發(fā)揮了重要的輔助作用，項(xiàng)目的建設(shè)取得了良好的成果。

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