建筑工程管理中的BIM技術應用

巫建標（湖州新城悅安房地產開發有限公司，浙江湖州 313100）

當前建筑行業正逐漸向低功耗、低污染、可持續方向發展，針對建筑工程的管理涉及建筑、結構、給排水、暖通等各個方面[1]。同時，當前針對建筑工程管理的要求也逐漸提高，但由于建筑工程企業缺少現代化信息共享手段，以及為管理提供幫助的協同管理平臺，因此在管理建筑工程項目各項工序時，仍然會產生較多的問題，制約管理水平的提升[2]。同時，當前社會已進入信息化時代，促進各類信息化技術手段在各個行業領域中的應用，對于工業制造、電子信息行業而言，其應用效果更是顯著，并為其管理手段及方式帶來具有革命性質的轉變[3]。為了能夠進一步促進信息化技術在建筑領域中的應用有效性提升，本文以某建筑工程項目為例，開展對信息技術中的BIM技術應用研究。

1 工程概況

在明確研究目的后，以某建筑工程項目為例，針對具體項目實現對BIM技術應用的探究。已知該建筑工程項目位于某城市中心東北區域，是城市中心與東部板塊相互連接的關鍵點，同時也是該城市東部板塊的主要門戶區域[4]。在該區域當中，將保留現有建筑，對該區域內存在的剩余住宅、工業建筑以及公共建筑等質量較差的內容作為改造重點[5]。圖1中紅色圈出位置為本文建筑工程項目改造區域。

該工程項目總占地面積超過20公頃，其中包括住宅區域、商業及綜合樓建筑群、學校、幼兒園、社區中心等。通過對該項目所在區域進行勘查得出，該區域夏季風向主要以西北風為主，溫度在20℃左右，相對濕度在40%～55%范圍內[6]。冬季主導風向為西風，溫度通常在0℃以下，相對濕度在20%～30%范圍內。通過對該項目區域現場調查得知，在夏季建筑可以充分利用室外風場實現自然通風，并且能夠達到有效降低室內熱濕負荷的目的。

圖1 建筑工程項目改造區域劃分圖

2 建筑工程管理中的BIM技術應用

2.1 建筑工程施工深化設計

為實現對建筑工程項目的規范化與秩序化管理，應結合BIM技術在工程中的應用，進行項目施工的深度優化設計?？紤]到本文研究的建筑工程項目節點較多，加之設計院為其提供的施工圖紙精細化程度不足，為避免在施工中出現節點沖突問題，應在施工前，根據建筑工程參數與屬性，在計算機上創建一個族文件，文件中應包括施工中不同構件的尺寸信息、應力分布信息、材質信息、價格信息等[7]。同時，根據項目施工管理需求，進行族文件的校對與修訂，并對施工中不同構件進行應力傳遞。通過此種方式，掌握不同構件在建筑結構中的受力情況，確保按照預設的方式施工可以保障建筑結構的安全性[8]。對構件應力分布的分析可表示為式（1）。

式中σ-建筑工程施工中某節點構件的應力；

W-有效受力面積；

A-正向應力。

按照上述方式，完成對建筑結構中不同節點構件應力的分析，在終端操作可視化建模軟件，設計不同節點構件的結構模型，如圖2所示。

圖2 建筑工程項目中不同節點構件的結構模型示意圖

圖2中，A代表復雜節點族結構模型，B代表環索節點族結構模型，C代表張拉索節點族結構模型。將構建的結構模型與模型相關參數錄入ANSYS有限元分析軟件中，對不同位置的構件進行彈性與塑性分析，通過此種方式，保證設計的建筑結構力學模型與建筑工程實體結構具有一致性。在此基礎上，對建筑模型的空間結構進行校驗，按照預設的施工方案檢查此建筑結構的施工是否符合規范，如果校驗后設計的方案與工程實際匹配，則可以導出方案直接進行后續施工。如果校驗后發現設計方案與工程實際施工存在沖突，則需要根據沖突方式進行節點的調整，通過此方式實現對建筑工程施工的深化設計。

2.2 工程進度可視化管理

工程進度管理是建筑工程管理中的主要環節之一，為確保管理工作的規范化實施，確保工程項目可以在預期的時間內完成施工?？蓪嫿ǖ慕ㄖY構空間模型錄入BIM軟件，根據提前編制的工程施工進度，將其與BIM軟件進行對接，將工程施工進度信息以附加或集成的方式導入三維模型中，生成一個具有可視化特點的4D施工模型。設計4D施工模型的過程可通過式（2）實現。

式中||z-4D施工模型；

x-3D施工模型橫向參數；

y-縱向參數。

在上述設計內容的基礎上，模擬基于BIM軟件的建筑工程項目施工進度，模擬過程由5個關鍵步驟構成：①將BIM空間模型錄入可視化編輯軟件；②編制建筑工程項目的施工進度與工程計劃；③銜接施工進度模型與BIM建筑結構模型，生成4D建筑結構模型；④使用操作界面中的輔助性工具編制施工進度模擬動畫；⑤根據工程施工實際情況進行進度優化。

設計進度模擬流程如圖3所示。

圖3 建筑工程項目施工進度模擬流程圖

在項目施工進度監控時，可輔助使用RFID技術，進行建筑中不同位置構件狀態的提取、導入、上傳與更新，通過此方式，實現對計劃進度與實際進度的匹配。同時，操作終端Navisworks軟件，使用不同顏色進行不同位置建造狀態的描述，掌握施工中不同構件的建造進度，根據實際建造進度與預期進度之間的時間差，對工程項目中存在延誤狀態的構件及時報警，進而實現建筑工程項目施工中的進度管理。

2.3 基于BIM技術的建筑工程施工動態管理

完成上述設計后，輔助BIM技術，對建筑工程項目的施工過程進行動態模擬，考慮到本文此次研究的工程項目具有規模大、施工難度高等特點，因此，要在預期時間內實現對工程的全方位管理，應將工程相關信息錄入計算機終端，在終端操作Project軟件，編制完善的工程管理計劃書。同時，使用Navisworks對工程的時間節點（施工進度節點）、空間節點（不同位置構件的運動軌跡）進行集成，此過程如圖4所示。

通過此種方式，可以更加直觀地在工程施工過程中進行項目的管理。

在此基礎上，將完成施工的預制構件或結構屬性信息按照標準錄入構件庫，對構件進行編碼，完成編碼后，將相關信息與4D模型進行適配，以此實現基于BIM技術對建筑工程項目在管理過程中相關信息的傳遞。為避免在管理中出現信息丟失等方面的問題，可將存儲的信息進行電子標注，標注過程見式（3）。

式中k-構件的電子標注；

f-構件編碼；

i-構件庫信息類別。

按照上述方式進行構件的標注，可以實現在施工過程中對不同節點構件的追蹤，進而實現對建筑工程細部結構的管理。綜上，完成基于BIM的建筑工程管理。

圖4 基于BIM技術的建筑工程施工動態模擬

3 實例分析

通過上述論述，明確了BIM技術在建筑工程管理中的具體應用思路，在此基礎上為進一步驗證設計思路的可行性，對上述某建筑工程項目在應用新的管理思路后的實際效果進行記錄和分析，為方便分析，選擇將建筑工程施工進度作為評價指標，獲取不同專業施工內容在設計方案中的計劃工期，并將按照上述方法管理后完成的各項專業施工任務實際工期進行對比，結果見表1。

表1 本文管理方法下各專業施工任務完成情況記錄表

從表1可以看出，與計劃工期相比，每種專業施工任務的實際工期均縮短了4d～15d，其中空調專業施工任務工期進度體現最明顯，提前了近半個月的時間。從上述得出的結果可以看出，按照本文提出的管理方法針對建筑工程項目進行實際管理時，其施工工期與計劃工期相比總工期縮短了38d，說明本文管理方法具有極高的應用可行性。在實際應用中，將BIM技術應用到管理方法中能夠在確保施工質量和施工安全的前提條件下，確保施工在計劃施工進度要求以內，促進施工效率的提升。同時，施工工期縮短，相應施工成本也會降低。表2為每一項專業施工任務由于工期縮短而節省的費用組成記錄。

表2 工期縮短后各工序節省費用記錄表

根據表2綜合計算得出，應用BIM技術后，縮短的38d工期共節約53500元施工成本，其中包含人工費、施工設備租賃費等。

4 結語

通過本文上述論述研究，以某建筑工程項目作為依托，對其管理方法中應用BIM技術進行了詳細研究，通過對管理效果的分析證明，將BIM技術應用到工程項目管理上，可有效提高各項專業施工工序的效率，并在此基礎上為施工企業節省更多人工費和設備費，促進經濟效益的提升。在開展相類似建筑工程管理時，可借鑒本文提出的管理思路，并根據具體工程的實際情況，對部分內容進行調整，從而確保BIM技術在管理中的應用更具適應性，也以此進一步擴大BIM技術在建筑工程領域當中的應用范圍。