BIM技術在建筑工程精細化管理中的應用
——以蘭大理工樓項目施工為例

金兆鑫，唐致龍，，馬雯婉，安永勝

（1蘭州石化職業技術學院土木工程學院，甘肅蘭州 730060；2甘肅華成建筑安裝工程有限責任公司，甘肅蘭州 730070）

0 引言

建筑信息模型（Building Information Modeling）簡稱BIM，是在設計、施工、運維直至建筑全壽命周期過程中，利用數字化技術將建筑的全部真實信息整合在一個三維信息模型中。各方工程人員可以基于此模型進行協同工作，提高工作效率、縮短施工工期、節省資源、降低成本，實現現代建筑的可持續和綠色低碳發展[1-3]。自2002年Autodesk公司率先提出BIM技術至今，BIM技術逐步趨于成熟，已經在全球范圍內得到業界的廣泛認可。國內外許多學者以BIM技術作為研究課題，針對BIM結合工程技術應用進行了研究。國外學者Harvey Bernstein等探討了美國建筑公司在綠色項目中如何使用BIM技術并借此提高項目成果，并對比了綠色BIM公司和非綠色BIM公司的差異[4]。Lavinia Chiara Tagliabue運用六個綠色仿真軟件評估了3個不同辦公空間的自然采光、可視度、電消耗量以及采暖制冷[5]。國內學者任斌等研究了BIM技術在北京大興國際機場東航維修機庫中的應用，促進了工程質量管理水平的提升，增強了工程進度監管力度[6]。和曉楠等進一步在參數化建模布置、鉆孔軌跡糾偏、進度控制管理三方面進行了探索與實踐，效果良好，提高了工程效率，為相關工程推廣、應用BIM提供了參考[7]。宋戰平等介紹了BIM技術在各階段的作用和優點，并根據研究成果和工程實例，對BIM技術在中國隧道工程領域的發展作出了展望，為構建包括設計—施工—工后的全生命周期一體化管理提供了指導[8]。解亞龍等討論了BIM技術在清河站建設中的應用，實現了對清河站的綜合管控，最終形成了一套普適性的研究成果，為其他高鐵站房管理提供了借鑒[9]。徐鵬飛等利用BIM技術，預先發現施工中可能出現的問題，提高了裝配式建筑施工過程的安全性[10]。

總結和分析以上BIM研究和工程應用現狀，發現BIM已經在機場、隧道、建筑、水電站、裝配式等多個領域得到廣泛的應用，并取得了較好的應用成果。但是，根據工程規模、施工難度及施工周期的不同，BIM技術的應用領域和效果也不盡相同。為此，本文以蘭大理工樓項目為工程案例，介紹BIM技術在此工程全過程中的應用，即主要應用Revit軟件建立該項目的三維建筑信息模型，依據項目施工圖紙對建筑結構、機電暖通、場景布置等建立相關模型，利用建模信息中構件重疊檢查管道碰撞錯誤和指導施工，并進行工程量算量統計，為該類工程現場施工作出指導。

1 項目概況

蘭州大學理工樓項目位于蘭大體育場東南側，北側為專家公寓樓和體育館，南臨麥積山路，東臨會寧路。項目用地位于十字路口西北角，總用地面積為9985.4m2，總建筑面積為33770m2，其中地下6070m2，地上27700m2。地上二層設人防工程，平時為汽車車庫，戰時為核6級的二等人員掩蔽所。建筑總高度58.2m，地上14層，地下2層，主樓結構形式為框架-剪力墻結構，基礎形式為筏板基礎，設計使用年限50年，建筑結構安全等級為二級，地基基礎設計等級二級，地下室防水等級二級，建筑物耐火等級一級，抗震設防烈度8度，主要功能為辦公，其項目效果圖如圖1所示。

圖1 蘭大理工樓效果圖

2 項目施工的重點和難點

2.1 施工期限短、任務重

項目于2018年4月16日取得施工許可證后正式開工建設，要求經歷冬季施工，于年底主體封頂。

2.2 場地狹小、協調工作難度大

施工區域占地面積大，周邊無可用場地，開挖后場內道路狹窄，施工期間場地交通協調困難。

3 BIM技術應用

3.1 BIM應用的目的

（1）優化施工周期。BIM三維動畫模型模擬施工過程，可優化工期，幫助項目管理團隊加強質量管理，提前檢查出圖紙問題、優化圖紙，杜絕返工。

（2）機電安裝優化管理。利用BIM技術對管線、設備進行3D綜合排布，使管線、設備整體布局有序、合理、美觀，最大限度提高和滿足內部空間的使用效率，減少二次返工，達到降本增效的目的。

（3）施工預演。充分利用BIM技術使施工圖百分百準確，指導施工。

（4）優化場地布置。由于施工場地狹小，利用Revit對現場臨時設施進行合理布置，進行施工區域機械的位置確定、道路優化。

3.2 BIM實施組織框架

為了全方面實現項目BIM團隊管理，以制度的形式進行規范化管理，專門成立了BIM技術團隊，安排專人負責BIM總策劃、總協調，并由專業的BIM技術人員對該項目進行建模。BIM實施組織框架圖如圖2所示。

圖2 BIM實施組織框架

3.3 BIM的應用成效

3.3.1 可視化模型建立

該項目可視化建模包含建筑外觀設計、建筑結構設計、機電安裝部分（特別是管道量大復雜，檢查碰撞）、裝飾裝修、場地布置等。按照傳統的技術人員識圖指導施工，經常會遇到各工種不能統一協調作業、結構構件和機電安裝管道打架等問題，施工現場本就場地緊張，很可能會導致施工效率低下、不能按時完工交付使用的問題。為此，利用BIM可視化、數據共享的優點，按照設計圖紙把各施工圖紙采用參數化設計，建立可視化的BIM模型 （圖3），來檢查結構碰撞、機電管線碰撞問題，針對檢查的問題及時進行調整，指導現場施工，為投資方節約成本和時間。

圖3 BIM可視化模型

3.3.2 土建BIM應用——場地布置

項目開工時，現場臨時設施的布置貫穿于整個施工組織設計中，非常重要。臨時設施的合理布置關乎人員出入、材料堆放、水電供應等，合理的布置能最大限度節約人力和物力，為工程合理有序施工創造先決條件，并盡可能減少對周圍環境的破壞。該項目在建設初期，結合實際項目平面布置圖（包含項目現場各類設施、構件的模型創建布置），掌握場地模型創建及場地設計布置要點，以及場地中技術、安全要點，優化場地平面布置。優化后的場地布置如圖4所示。

圖4 BIM優化場地布置后效果圖

3.3.3 土建BIM應用——砌體排磚

在進行砌筑作業時，如何降低砌塊損耗率、避免材料二次專場搬運、提高砌筑質量是砌筑工程進度控制和質量控制的關鍵點。為了更加直觀地反映砌塊與梁、柱的位置和構造關系，可在BIM模型中對砌體施工砌塊提前優化排布，結合現場施工情況，導出排布圖及施工材料列表，進行砌體施工材料管控和施工質量監督，降低損耗率，提高工程質量，實現砌筑工程的精細化管理。對該項目四層外墻排磚模型進行砌塊排布，如圖5所示。所用砌塊規格及工程量統計表如表1所示。

表1 四層外墻排磚材料表

圖5 四層外墻排磚模型

3.3.4 機電BIM應用——碰撞檢查

BIM技術在機電管線上的應用，主要體現在碰撞檢查和優化設計布局上。檢查出問題，及時作優化設計，重新調整管線布置，在一定程度上節約了成本，加快了施工進度。在模型搭建完成后，進行碰撞檢查，共發現碰撞點204處，通過管線綜合調整及支吊架布置方案優化排布，消除所有碰撞點，避免拆改，減少后期返工。應用Revit進行碰撞檢查、協調設計，施工部門重新調整設計和施工方案，為業主節約20余萬元。碰撞檢查圖如圖6所示，碰撞檢查結果圖如圖7所示。

圖6 碰撞檢查

圖7 碰撞檢查結果圖

3.3.5 BIM裝修應用

項目實施過程中，以BIM模型為基礎，對外墻及內飾裝修所需要的材料提前布置，進行比選，提前“預施工”，避免拆改返工，可以為業主提前提供裝飾裝修效果圖，提高業主滿意度。BIM裝修模塊可對裝修方案提前排版優化，確定室內墻磚、地磚排布方案，輸出材料列表，指導現場施工，BIM裝修應用及效果圖如圖8所示。

圖8 BIM裝修應用及效果圖

4 結論

（1）通過BIM技術應用，合理布置了施工場地，大幅度降低了由于材料二次搬運造成的成本浪費，同時提高了現場文明施工程度。

（2）通過BIM技術應用，針對砌筑工程，優化了砌塊排布圖，直觀地反映了砌塊與梁、柱的位置和構造關系，指導砌筑施工，降低損耗率，提高了工程質量，實現了砌筑工程的精細化管理。

（3）通過管線綜合調整及支吊架布置方案優化排布，消除所有碰撞點204處，避免拆改，減少了后期返工，為業主節約20余萬元。

（4）應用BIM技術對裝飾裝修工程進行方案比選，為業主提供最佳方案，提高了業主滿意度。