BIM 技术在建筑工程绿色施工中的应用

陈新

摘要： 在四维图新大厦项目绿色施工中利用BIM技术建模并进行设计深化和施工方案优化。根据项目具体情况，利用BIM技术实现了施工场地三维布置、碰撞检查、管线综合、施工模拟、可视化交底及现场材料精细化管理，探索了BIM技术在绿色施工中的具体应用并取得一定经济效益。

Abstract： BIM technology is used to do the modeling， deepening design and construction scheme optimization during the green construction of the NavInfo project. The article adopts BIM technology to achieve the three dimensional layout of construction site， collision check， comprehensive pipeline， construction simulation， visualization clarification and fine management of site materials according to the specific situation of the project. It explores the application of BIM technology in green construction and good economic benefit.

关键词： 绿色施工；BIM技术；设计深化；方案优化

Key words： green construction；BIM technology；deepening design；optimization scheme

中图分类号：TU17；F294.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）12-0179-03

0 引言

我国目前正处于城镇化快速推进阶段，建筑业的飞速发展对资源、能源和环境等造成了巨大影响，推行绿色施工势在必行。绿色施工导则提出要加强信息技术在绿色施工中的应用，而BIM技术正是其中重要一环。深入研究BIM技术在绿色施工中的应用对更好地实现绿色施工“四节一环保”的目标具有重要意义。

1 工程概况

北京四维图新大厦项目，位于北京海淀区北清路与永豐路十字路口。该大厦使用功能是业主自用办公及商业出租，工程总造价25095万元，总建筑面积56548.2m2。其中地上建筑面积40048.2m2，地下建筑面积为16500m2；主楼十三层，两栋配楼六层，一栋四层和三栋两层裙房，综合BIM模型如图1所示。

2 BIM技术绿色施工优势及应用流程分析

2.1 BIM技术绿色施工优势分析

BIM技术应用于建筑工程绿色施工主要有以下几大优势[1]：

①可视化及施工模拟。工程实施阶段利用BIM技术进行施工模拟，在可视化条件下检査各过程工作之间的重合和冲突部分，可以方便地观看在下道工序中可能造成的一些过错所造成的损失或延期，还可以通过前期预检，来优化净距、优化布置方案，以可视化视角来指导施工过程。

②有效协同。利用BIM技术进行虚拟施工能够快速直观地将预先制订好的进度计划与实际的情况联系起来，通过对比分析使参与各方有效协同工作，包括设计方、监理方、施工方、甚至并非工程技术出身的的业主和领导都可对施工项目的各方面信息和面临问题有一个清晰的判断和掌握。

③碰撞检查。BIM技术可以对参建各方的专业信息模型进行一个预先的碰撞检查。包括安装工程各专业之间及安装与结构之间。对查找出的碰撞点对其施工过程进行模拟并在三维状态下进行查看，方便技术人员直观的了解碰撞产生的原因并制定解决方案。

④进度管理。基于BIM方式，可以充分利用可视化手段，通过进度计划与模型信息的关联，对处于关键路线的工程计划及其施工过程进行四维立体的仿真模拟，对非关键路线的重要工作要有一个提前检查的过程，对可能存在的影响因素做好防范应对。还可以对实际的情况通过模拟之后与当前已完成工作进行一个比对校核，发现存在的错误。合理有效的分配建造活动中所需的各类设施，合理调度现场场地变更，保障施工进度正常推进。

⑤资源节约。在节约用地方面，在对项目进行深化设计时应对整个施工场地进行充分调研，利用BIM技术进行施工场地模拟布置，使场地布置对建筑的容纳空间达到最大化，提高现场施工的便利程度，进而提高土地利用效率。

在节约用水方面，运用BIM技术仿真模拟的功能对现场各型设备和各部位等施工用水进行仿真演示，对其正常使用和损耗进行统计，确保对用水进行合理控制。同时汇总现场各型设备和各部位的用水量，运用BIM技术协调现场给排水和施工用水以避免水资源浪费。

在节约材料方面，利用BIM技术对方案进行设计深化、施工方案优化、碰撞检查、虚拟建造、三维可视化交底、精确工程量统计等来促进建筑材料的合理供应（限额领料）及使用过程中的跟踪控制，减少各种原因造成的返工和材料浪费，以达到节材的目的。

在节约能源方面，BIM技术可以实现能源优化使用。在建立项目三维模型的过程中我们设置了多种能源控制参数，在实际施工开展前对项目施工过程中的关键物理现象和功能现象进行数字化探索，有效帮助参建各方进行诸多方面的能源使用和优化性能分析，最大程度地降低能源损耗。

2.2 BIM技术绿色施工应用流程分析

BIM技术应用于绿色施工有其详细的工作顺序，其中还包括每个过程的责任方、参考信息和输出资料[2]等。具体流程图如图2所示。

3 绿色施工中BIM技术具体应用

基于四维图新大厦项目特点，根据设计阶段提供的CAD图纸，着重研究项目在实施绿色施工时三维模型建立、施工场地布置、碰撞检查、工程量精确统计及现场材料管理等，推行BIM技术条件下绿色施工精细化管理。

根据本项目实际需求，采用Revit软件建立建筑、结构、机电模型并将模型整合在一个项目中；采用Naviswork软件进行碰撞检测、重要节点可视化交底等[3]。针对BIM技术在本项目绿色施工中的应用点，主要从施工场地三维布置、建模及图纸审查、施工模拟、管线碰撞检查及深化设计、三维可视化交底、砌体排布、基于精确工程量统计的限额领料等方面来研究BIM技术在绿色施工中的应用。

3.1 施工场地三维布置

基于建立好的四维图新大厦BIM模型，对施工场地进行科学的三维立体规划，包括生活区、结构加工区、材料仓库、现场材料堆放场地、现场道路等的布置，可以直观的反映施工现场情况，保证现场运输道路畅通、方便施工人员的管理，有效避免二次搬运及事故的发生，节约施工用地，如图3所示。

3.2 建模及图纸审查

建立BIM建模首先需要对工程原方案进行分析，提取出工程类型、体量、结构形式、标高信息等。其次要确定统一的项目样板、模型命名规则、公用标准信息设置、模型细度要求等，使各单位在统一标准下建立模型。在建模过程中，技术人员会发现大量图纸问题，分类汇总并提出解决方案并在模型中体现，提前避免返及材料浪费，如图4所示。

3.3 施工模拟

基于建立好的四维图新大厦BIM模型，对复杂施工位置，进行可视化查看，发现施工中可能出现的问题，以便在实际施工之前就采取预防措施，从而达到项目的可控性，并降低成本、缩短工期、减少风险，增强绿色施工过程中的决策、优化与控制能力，如图5所示。

3.4 管线碰撞检查及深化设计

将各专业建立的BIM模型整合在一起，通过Naviswork软件在电脑中提前查找出各专业（结构、暖通、消防、给排水、电气桥架等）空间上的碰撞冲突，提前发现图纸中的问题，电脑自动输出碰撞报告，然后对碰撞点进行深化设计。四维图新大厦发现的碰撞点如下：±0以下共发现402处，±0以上共发现1063处。其中输出了穿墙、穿板洞口312处，其中有效规避了96处，输出了268个有效管线碰撞点。会同技术人员对机电专业之间的碰撞进行深化设计予以规避，对穿墙、穿板管线预留洞口或预埋套管，减少施工阶段可能存在的返工风险，如图6所示。

3.5 三维可视化交底

三维可视化交底可让施工班组清晰直观的明白重难点所在，根据出具的复杂节点剖面图，避让多专业同位置管道碰撞，避免单专业安装后其余专业管道排布不下需要重新返工的现象。利用管线综合优化排布后的模型，对技术人员以及施工班组进行交底，指导后期管道安装排布，利用剖面图更直观的体现复杂节点处管道的排布，避免多工种多专业在施工时出现争议，在提升工作效率的同时也提升了工作质量，如图7所示。

3.6 砌体排布

将建立好的土建模型导入鲁班施工软件中利用施工软件中墙体编号功能对每一堵墙体进行有序编号，并对编号的墙体依次按照设置的砌体规格种类和灰缝大小等参数进行排布从而得出相应编号墙体各种规格砌体用量和排布图，最后形成项目按编号墙体砌体用量来指导砌体施工，如图8所示。

3.7 基于精确工程量统计的限额领料

运用BIM系统强大的数据支撑共享平台，使各条线工作人员可方便快捷提取到工程数据，方便材料用量的提取核对。利用BIM系统精确快速的提取实时材料用量，对施工班组的各楼层材料领用核对，利用BIM系统可快速的提取出各楼层的材料用量，并对施工班组提交的领料单进行核对，大大的精确了材料的用量，避免材料多领浪费[4]。

4 经济效益分析

与原设计方案的工期、成本、造价等相比，采用BIM技术后可在绿色施工过程中实现以下指标：

4.1 碰撞检查

将机电各专业模型合并到一起进行碰撞检查，本项目共检查出碰撞490余处，经过筛选后得出有效碰撞检测点268处，可有效节省人工约36个工日，节约时间6天，人工每人工每工日200元计算，则避免返工、材料费19.6万元。

4.2 洞口预留

运用BIM技术将机电模型结构模型合并到一起进行碰撞检查，共输出预留洞的部位共396个，其中有效避免现场97余处预留洞口遗漏，防止了二次开凿的情况，节省人工约24个工日，节约时间约6天，人工以每人工每工日200元计算，则避免返工、材料费7.2万元。

4.3 钢筋工程

利用 BIM技术在钢筋工程施工前对施工班组进行复杂节点的可视化交底，对工序进行合理安排，避免施工过程中的材料浪费。对于地库底板等钢筋构造较复杂区域，推行钢筋数字化加工，方便快捷且钢筋损耗率较低。项目实际施工钢筋用量比原方案节约46吨，按均价4000元计算，共计节省材料费18.4万元，累计节约人工约60工日，节约时间5天，人工以每人工每工日200元计算共节约人工费1.2万元。

4.4 模板工程

一是利用BIM技术精确统计工程量，节省人力，提高效果；二是将复杂的模板节点通过BIM技术进行定制排布以反映其错综复杂的平面位置和标高体系，解决施工的重难点。共节约人工96工日，节约时间8天，人工以每人工每工日200元计算共节约人工费1.92万元。

4.5 混凝土工程

利用 BIM 技術精确提取出工程各部位工程量，合理安排混凝土进场时间，节省了混凝土运输车的等待费用；浇筑时实施“点对点”供应，既节省了人工也避免了混凝土浪费，供给节省混凝土390余m3。

经统计，项目在绿色施工过程中引入BIM技术所产生的经济效益在360万以上。在施工过程提供了更多解决问题的途径，在保证项目进度和质量的前提下取得了较好的经济效益。

5 结语

在BIM技术条件下开展绿色施工，为绿色施工注入信息化的元素，将促进BIM技术在绿色施工领域发挥更大作用，对实现绿色施工“四节一环保”目标，对节约成本，提高效益，增强我国建筑业竞争力具有重要的意义。

文章的研究基于项目的实际情况，BIM技术在绿色施工过程中的应用不限于本文的介绍，仍有待深入挖掘。

参考文献：

[1]孙晓霞.绿色施工在建筑工程中的应用研究[D].山东：山东大学，2015.

[2]丁烈云，龚剑，陈建国.BIM应用·施工[M].上海：同济大学出版社，2015.

[3]马少雄，李昌宁，陈存礼，等.BIM技术在某工程施工管理中的应用[J].施工技术，2016，45（11）：126-129.

[4]张建平，范喆，王阳利，等.基于4D-BIM的施工资源动态管理与成本实时监控[J].施工技术，2011，40（4）：37-40.