BIM技术在高层建筑群施工中的应用与探讨

丁美俊

DING Mei-jun

（中铁二十局集团第三工程有限公司）

(China Railway 20th Bureau Group Third Engineering Co. Ltd.)

BIM技术在高层建筑群施工中的应用与探讨

丁美俊

DING Mei-jun

（中铁二十局集团第三工程有限公司）

(China Railway 20th Bureau Group Third Engineering Co. Ltd.)

国家城镇化建设的快速推进为建筑工程市场注入了活力，使其获得了新的发展空间，如今高层建筑群随处可见。如何充分发挥BIM技术在施工中的综合应用，保证高层建筑的施工质量、安全与进度，同时又能合理配置资源、有效节约成本，实现项目管理的信息化、可视化、精细化，是当前建筑业研究探讨的课题。论文以在建的南昌礼步花园安置房项目为例，总结其施工中应用BIM技术的经验，以提高项目技术与管理水平，促使高层建筑工程项目安全优质高效开展工作，顺利实现项目经营管理综合目标，同时，为BIM技术在类似高层建筑施工中的应用提供参考。

BIM技术；高层；应用；探索

1 BIM的市场应用现状与需求情况

目前，我国正在进行着大规模的城乡基本建设，工程规模巨大，工程结构形式趋于多样化与复杂化，尤其是超大型工程项目屡屡诞生，给施工企业带来了投资风险、技术和管理难度。同时，现有的管理方式和信息化模式已较难适应新时代工程建设的需要，应用BIM技术，从根源上解决建筑工程各阶段和各专业之间信息断层问题，从规划设计、施工管理到投入使用全面提高信息化水平和应用效果，已成为建设企业的迫切需求。大型工程项目对BIM 的应用与推广，对我国建筑业发挥了引领与导向作用。

2 BIM在国内的发展趋势

近几年，BIM应用已在国内工程领域掀起一股热潮，不仅仅是软件厂商的呼吁，政府相关单位、各行业协会与专家、设计单位、施工企业、科研院校等也逐步重视并推广BIM。同时，住建部发布建筑业信息化发展纲要，发布BIM技术应用的相关通知，大力推行对BIM技术的研究与应用，并着手制定完善一系列BIM标准，开展BIM课题研究，采取一系列举措，开拓更加广阔的市场。

3 BIM的特点及价值

BIM是以三维数字技术为基础，其汇集了工程项目各类相关信息的综合数据模型， 是对工程项目实体与功能特性的数字化模拟与表达。一个完善的信息模型，能够展现工程项目生命周期各个阶段的数据、过程和资源情况，是工程实体的完整体现，能为工程项目参与各方提供便利并创造价值。

BIM模型信息具有完备性、关联性、一致性等特点，通过建立单一工程数据源使项目各参与方使用单一信息源，确保信息的准确性和一致性，解决当前建筑领域信息化的瓶颈问题；各专业CAD图纸可从BIM模型中获取所需的设计参数和相关信息，不需重新录入数据，规避了数据冗余、歧义和错误，实现了各专业之间的资源共享；应用BIM 技术进行虚拟模拟，可实现图纸复核、碰撞检查、能耗与成本分析等，同时，实现动态、集成和可视化的4D 施工管理。

4 BIM技术的应用

4.1 三维建模

本项目主要包括地下室、高层住宅、公建与商业裙房，通过采用REVIT、NAVISWORKS、LUMION、SYNCHRO等软件进行建模、模型整合、碰撞检查、施工模拟、进度模拟以及效果制作与输出等一系列工作，搭建出三维信息化、数字化模型体系，取代了传统的平立面图与效果图，让大家形象地全方位了解设计方案，让非专业的人员也能直观了解项目的各项情况，实现现场参观实体工程的效果。BIM三维模型见图1。

4.2 场地布置

利用BIM技术将施工分为基础、主体、装修3大阶段，分别考虑、建立施工全过程动态布局方案。运用BIM模型和IFC标准数据库的信息共享功能，实现一次建模多次应用，快速进行各个施工阶段的场地规划与方案制定，节约时间和资源，为项目施工全过程综合考虑提供依据。利用BIM能快速准确表达空间冲突，以便提前完善场地规划与布局。通过采用BIM技术对施工场地进行模拟，将施工现场虚拟排布，提前将生活区、作业区进行合理的规划，使地上、地下已有和拟建建筑物、施工设备、各场地实体、临时设施、库房、材料堆放、加工区、管线、道路等各项设施及场地的布置更加合理化、科学化，既保证场地道路畅通、减少现场材料及机具二次搬运，又符合现场卫生、安全防火、环境保护及文明施工等要求，充分发挥BIM的作用与优势。场地模型见图2。

4.3 图纸核查与设计深化

在实际施工图纸中往往会出现图纸前后不一致或不同专业之间的不协调等问题，施工中一方作业人员对工作流程和工作空间的实施往往不会充分考虑后续工作或其他专业的相关性，各自为政的现象时有发生，未能及早发现问题，出现前后工作或不同专业之间的打架现象，从而给施工带来不必要的困扰与麻烦。通过BIM技术应用，在未施工前对图纸进行核查，采用三维动画模拟进行检查，及时发现图纸中存在的问题。通过已经建立的土建专业和安装专业BIM模型输出相应碰撞文件，利用碰撞系统集成建筑全专业模型进行综合碰撞检查，详细定位每处碰撞点，并且自动生成碰撞报告，方便与设计院进行沟通对接，利用BIM系统三维可视化处理碰撞点，提前解决施工中可能遇到的管线碰撞、预留洞掩埋、预埋件缺漏、尺寸偏差等错漏缺项问题，同时，有助于提出更加合理可行的建议，实现设计图纸的深化与修正，规避施工技术风险，减少不必要的返工与损失。

4.4 施工交底

施工交底是施工准备的重要环节，是技术人员现场指导与过程管控的抓手，更是作业人员施工操作与安全质量控制的关键。通过采用BIM模型进行技术交底，使参建人员形象直观地了解设计意图、施工步骤、工艺流程、重点环节、质量控制要点及施工注意事项，使交底事半功倍，充分发挥其效果与作用。BIM模型交底见图3。

4.5 方案论证

施工方案的编制亦是施工准备阶段的主要工作之一，是施工任务组织安排与实施操作的依据，然而，施工方案与实际施工之间往往存在差距，甚至是矛盾。通过采用BIM技术进行施工方案的模拟与演示，提前对施工方案进行论证，真实地反映施工方案的可行性与合理性，及时发现问题与不足，及早进行方案调整与完善，从而更好地指导施工实际，服务工程项目。

图1 BIM三维模型

图2 场地模拟

图3 BIM模型交底

4.6 方案优化

施工中，一项工作可以有多个施工方案，然而每个施工方案又各有利弊，应用BIM技术可以提前对各个施工方案进行模拟，验证各个施工方案的可操作性、合理性与经济性等综合指标，并根据动画演示来对比分析，发现施工方案中的瑕疵与漏洞，通过比选选择最优的施工方案，并通过修改、补充、细化来完善施工方案，从而达到最佳效果。

通过BIM建模及施工模拟，我们对砌体结构排砖、综合管线排布及支架布设方案进行了优化。首先，利用施工软件中的墙体编号功能为每一面墙有序编号，并将编号墙体依次按照设置的砌体规格、种类和灰缝大小等排布，从而得出相应编号墙体各种规格砌体、砌筑砂浆用量的排布图，更好地指导砌体施工，见砌体精确排布图（图4）；其次，在三维状态下细致地排布管线，利用BIM系统三维可视化有效避免出现碰撞点，从而确定排布原则并制定最优的排布方案，见局部管线排布图（图5）；再次，利用BIM系统的综合支架功能实现三维支架展示、支架可视化，分层、分区域、分系统对支架进行布置与材料用量的计算，以做好支架安装前的准备工作，并结合综合管线排布方案利用BIM系统导出支架节点图指导现场施工，见利用BIM系统导出的节点图（图6）。4.7 安全质量管控

安全质量是工程施工的主控项目，是开展一切工作的根本出发点，通过引入BIM技术，可以提前对安全质量控制重点、施工关键环节、重大危险源等进行模拟演示，从而提前预知安全质量风险，提前制定并采取安全质量防范措施，做到防患于未然，有效规避风险，减少不必要的返工、窝工或停工，杜绝安全质量事故，为项目的安全生产、优质高效保驾护航。施工中，我们通过BIM对高支模进行查找、筛选，准确、全面、直观地找到高支模的位置，严格按照专项方案指导施工，并安排专人进行跟踪监控。通过BIM建模对梁柱复杂节点、预留预埋位置、止水钢板、后浇带、综合管线布置、商业门柱造型、复杂装饰线条等进行动态仿真模拟，实现关键工序、关键节点的质量控制，预防质量通病的发生。

根据项目BIM总体计划安排中所列的职责，现场施工人员可以通过基于BIM系统的手机移动端应用拍摄现场施工质量、安全防护、施工节点和施工进展等内容的照片，并将有疑问的施工照片通过手机移动终端上传到BIM系统中，将已上传的照片与BIM模型中相应的内容作对比，从而及时发现问题解决问题。另外，在安全、质量会议或生产例会上，可以通过BE客户端查看出现的问题，并与现场沟通，从而确定相应问题的处理方法，以避免因为语言表达或文字描述不清而引发的争论。这样做不仅提高了工作效率，还为现场管理提供了重要的图像依据，形成了项目质量、安全管理资料库。

4.8 进度控制

进度是效益的保障，只有进度可控，才能效益可观。首先，通过BIM技术对施工过程模拟，提前优化施工工序与组织安排，以提高施工效率，促进施工进度；其次，通过采用BIM技术对施工进度模拟适时更新，掌握进度情况，通过与施工计划进行比较，找出差距与问题所在，及时调整计划或优化施工工序与组织安排，采取切实可行的应对措施，及时纠偏以保证施工进度。此外，利用BIM技术对施工进度进行模拟，将BIM模型导入PDS系统中可以实现项目信息的共享与应用，解决了过去项目基层人员与管理人员之间、项目与公司之间信息不对称的问题。在模拟施工进度时，可以按照施工进度计划用模端SP定义好时间节点，将工作细化到每个构件的施工进度模拟演示上，并利用BIM系统精确提取施工计划所需要的材料计划，提前组织施工队伍，准备机械设备以及材料进场等事宜。

4.9 成本管理

通过BIM建立工程5D（3D实体、时间、WBS）关系数据库，从而建立与成本相关数据的时间、空间、工序维度关系，使数据粒度处理能力达到构件级，实现实际成本数据的高效处理与分析。

图4 砌体精确排布图

图5 局部管线排布图

图6 BIM系统导出的支架剖面图

通过建立BIM数据库，使材料、机械、人工费、周转材料、管理费等实际成本数据及时进入5D关系数据库，同时，将各WBS单位工程量的人材机单价等主要数据录入实际成本BIM数据库，使成本汇总、统计、拆分对应瞬间可得，实现任一时点上工程基础信息的快速获取。结合合同、计划与实际施工的消耗量、分项单价、分项合价等数据的多算对比，可以有效了解项目运营是盈是亏，消耗量有无超标，进货分包单价有无失控等问题，实现对项目成本风险的有效管控。也可以通过多维度（时间、空间、WBS）汇总分析更多种类、更多统计分析条件的成本报表，从而不仅使成本管控过程工作量大为减少，汇总分析能力大大加强，而且能够及时准确地反映成本现状，为项目快速、高效决策提供可靠依据。

4.10 多方协同

通过项目各参与方信息共享，基于网络实现文档、图档和视档的提交、审核、审批及利用。项目各参与方通过网络协同工作，进行工程洽商、协调，实现施工质量、安全、成本和进度的管理和监控，以及项目各参与方协同、多专业协同，加强沟通效率。

5 结语

BIM是实现建筑信息化的必要途径。随着大型复杂建筑项目的兴起以及BIM应用软件的不断完善，越来越多的项目参与方将更加关注和应用BIM 技术，使用BIM 技术进行项目管理的涵盖范围和领域也将更加广泛。随着BIM 相关理论和技术的不断发展，将会更加深远地影响建筑业的方方面面。BIM技术的可视化、协调性、模拟性、优化性和出图性等优势也将更加充分展现并广泛应用于工程施工中，充分发挥其在建筑施工管理中的指导作用与应用价值。

[1] 张培亮．BIM对施工企业的应用价值[J]．建筑时报，2012（1）．

[2] 王珺．BIM理念及BIM软件在建设项目中的应用研究[D]．成都：西南交通大学，2011．

[3] 荣慕宁，张二龙，高丽．BIM技术在机电管线综合中的应用[J]．建筑技术，2016（2）．

[4] 于晓明．BIM技术在施工企业中的运用[J]．中国建设信息，2010（7）．

[5] 过俊．BIM在国内建筑全生命周期的典型应用[J]．建筑技艺，2011（Z1）．

[6] 张建平，李丁，林佳瑞，等．BIM在工程施工中的应用[J]．施工技术，2012（8）．

[7] 朱建国．BIM技术在施工阶段的应用策略研究[J]．建筑施工，2013（7）．

[8] 赵彬，王友群，牛博生．基于BIM的4D虚拟建造技术在工程项目进度管理中的应用[J]．建筑经济，2011（9）：93-95．

[9] 杨震卿，张莉莉，张晓玲．BIM技术在超高层建筑工程设计深化中的应用[J]．建筑技术，2014（2）：115-118．

[10] 楼荣新．BIM技术在超高层建筑中的应用[J]．建筑知识：学术刊，2013（B12）：359．

[11] 杨涛，李蕾，王广涛,等．BIM技术在超高层建筑施工中的应用[J]．建筑施工，2015（2）：237-239．

[12] 宋盈莹．BIM系统在城市超高层建筑中的应用研究[J]．环渤海经济瞭望，2013（3）：27-29．

Application and Discussion about BIM Technology in the Construction of High Rise Buildings

With the rapid development of national urbanization， there are more new vitality injecting into the construction market, and had a new development space. High-rise buildings stand everywhere. It is worthy of continuing study about how to make full use of the comprehensive application of BIM technology in the construction and ensure the high-rise building construction’s quality, safety and progress, at the same time be able to allocate resources reasonably and save the cost effectively, to achieve the project management’s informatization, visualization, refinement. Based on the example of the construction of Nanchang Libu garden resettlement housing project , with the introduction of BIM technology, the comprehensive application and summarize constantly in the construction project improve the technology and management level, which promotes the project of high-rise building works safely and eff i ciently and the smooth realization of the project management of comprehensive target, and provide a reference for the application of BIM technology in similar high-rise building constructions.

BIM technology; high rise; application; discussion