BIM技术在施工阶段的应用探究

朱丽玲 黄庆明 孟馨

摘要：随着建设项目的日益复杂，传统的模式已经不再适应现代化的发展，BIM技术的应用带来了一场变革。BIM技术不仅能够进行各专业之间协同优化，还能实现建筑内部排布的优化，节约成本。通过BIM技术在乌鲁木齐市某工程项目施工阶段的应用研究，运用BIM技术，为项目提供了方案优化，以达到节约成本、提高效率和便于施工的目的。

Abstract： With the increasing complexity of construction projects， the traditional model is no longer suitable for the development of modernization， and the application of BIM Technology has brought a change. BIM Technology can not only carry out collaborative optimization among various disciplines， but also realize optimization of internal layout of buildings， saving costs. Through the application research of BIM Technology in the construction stage of a project in Urumqi， BIM Technology is used to provide scheme optimization for the project， so as to achieve the purpose of saving cost， improving efficiency and facilitating construction.

关键词：BIM;施工模拟;碰撞检查;施工技术

Key words： BIM;construction simulation;collision check;construction technique

中图分类号：TU73                                     文献标识码：A                                  文章編号：1006-4311（2020）20-0239-03

0  引言

在建筑行业，随着建设项目设计愈发复杂，建设速度日趋加快，对协同设计的要求越来越高。单纯利用平面二维图纸进行各专业间协同设计的方式，已不能满足信息化进程不断发展的趋势[1]。在建造过程中，建筑的结构越来越复杂，施工项目数量明显增加，这使得施工难度加大，质量问题不易发觉，施工管理存在漏洞，就可能导致安全事故和不必要的返工，影响工期，浪费资源。目前传统的基于CAD平台，利用二维视图展示各个专业设计方案的方式，仅仅局限于平面线条，各个专业无法进行关联性，同时信息交流单一、局限，无法展现全面的信息交流，造成专业冲突。随着建筑行业信息化的快速发展，BIM技术受到国内外广泛关注，对BIM的技术研究和应用均取得较大进展[2]。本文阐述了BIM技术在实际项目施工阶段的应用，并且与传统方式进行了对比，以期为BIM技术的应用提供指导与借鉴。

1  BIM技术应用于施工阶段的实现

BIM提供的是一种更接近现实世界的设计思维模式，采用模拟真实物体的方式，以三维设计思维为基础将传统的二维图纸完全转化为计算机的工作[3]。BIM技术的模拟化是对建造过程进行模拟，其间三维模型和时间进度以及资金变化相结合，管理人员对这一过程进行分析，找出关键节点，发现问题，进行技术交底;BIM技术的集成化是对各个专业的图形集中到一起，进行三维碰撞检查和综合管线排布，为项目方案的优化和决策提供依据;BIM技术的信息化就是把建筑模型信息集成起来，把所有的信息储存在计算机系统中，必要时，我们就可以随时提取这些信息来达成我们的目的。因此利用BIM技术建立三维模型实现二维图纸与三维的转换，同时利用信息化技术，把信息与建筑模型进行结合，大大提高了信息的集成化。借助这个含有建筑信息的模型，通过一定的技术进行模拟工程在实际中的动态变化和漫游观察，以此来发现建筑过程中的关键点、施工难点和碰撞点，利用这些信息对实际工程进行分析和方案对比优化，进而达到节约成本，缩短工期，提高施工质量以及在整个项目寿命周期提高效率，降低风险的目的。BIM技术可以从根本上解决建筑工程中信息沟通交流的问题，能够从工程的最初图纸设计阶段到最终的完工阶段有效进行信息化管理，全面的提升施工企业的信息化管理水平，在如今的信息化时代，这些都是企业亟需解决和提升的方面[4]。

2  BIM 技术在实际工程施工阶段过程的应用

2.1 工程概况

乌鲁木齐市第二十中学综合楼建筑总面积为8099.92m2，地上五层，建筑总高度为23.1m，建筑结构形式为框架（采用减隔震技术），基础形式为独立基础。

2.2 建立模型

主要运用鲁班一系列软件（鲁班钢筋、鲁班土建、鲁班安装）根据最新的新建筑、结构二维平面图纸进行建模，建模完成后使用鲁班works进行碰撞检查、管线综合、漫游，对模型进行检查修改。鲁班安装分为五个部分：电气、暖通、消火栓、弱电和给排水工程，可以进行分专业建立模型，独立建模能够加快进度，避免图纸之间的影响。（图1～图2）

2.3 可视化分析

利用BIM的可视化特点对建立的三维模型进行分析，按照建筑工程施工质量验收统一标准，通过对多种方案的对比，使得建筑设计方案的沟通、讨论、决策在可视化的三维场景下进行，实现建筑设计方案决策的直观性和高效性[5]。可视化分析需要管理人员从全面角度出发，认真观察模型，找出其中的关键点，做到日后施工心中有数。在本工程中，利用鲁班works的三维模型可以清晰的知道哪些地方不满足净高的要求，其次对地上部分预留足够高度给后期装修吊顶，避免管道重新调整。

2.4 动画漫游

建筑信息模型具有信息化、模拟化的特点，在房屋建设过程中，通过三维漫游可以观察结构内部的构造，对关键部位的施工工艺和施工要点进行展示，对相关人员进行技术交底，并对其进行技术指导，避免盲目施工和不必要的返工。其次，在建筑施工管理过程中，通过使用BIM能够很好的对施工工程中的每一个环节的衔节进行早期的预测，对可能发生的紧急情况进行预防和控制[6]。本工程利用三维漫游，对建筑内部进行分析，找到其中的关键点和主要控制点，让施工人员对其中的重要项目进行标记，大大提高了生产效率。

■

2.5 碰撞检查

现在的二维CAD平面图纸各专业都是分开设计，而且建筑结构和形状越来越复杂，审图的时候很难真正意义上把各专业的图纸综合起来进行分析考虑。利用BIM技术，把鲁班软件建立的模型输出PDS上传到鲁班集成应用，通过建立工作集，进行漫游、碰撞检查、孔洞预留和净高分析，即可分析各专业的关键点，进行全面的审查，提前发现图纸中的问题，最后与设计单位协商并进行修改，确定实施方案，避免对施工带来不必要的麻烦。本项目中，（如图4）给水管道和消防管道发生了碰撞，把给水管道进行优化（如图5），并留出足够的操作空间，避免了施工中的麻烦。利用BIM技术进行碰撞检查，大大节约了变更成本，解决了5～10%的成本。

2.6 4D模拟施工

4D模拟是由三维模型配合施工顺序的时间形成的，通过时间和空间的呈现，更能给人直观的感受。而传统的施工过程，大多使用文字配合甘特图及二维图来表达，空间表现性不足，不能完全反映出施工过程中的情况，往往会发生一些问题。因此通过4D施工模拟技术在项目建造中精确定位、协调相关工程进度，合理的利用资源并对资源进行科学的场地布置，对整个工程的施工进度、资源和质量进行统一的管理和控制，以缩短工期、降低成本、提高质量。通过对综合楼的施工分析，编制进度计划并将三维模型的相应构件参数、进度点计划相匹配，通过鲁班进度计划进行4D模拟施工，通过4D可视化动态模型的手段对总计划进行验证和调整。

■

3  BIM 技术在实际工程施工阶段的具体应用

3.1 混凝土构筑物的合理布置

在构造柱的施工过程中，往往会出现由于构造柱定位不准确而造成的工程质量问题，因此带来返工工期等问题。此时可以通过鲁班土建准确快速的定位构造柱，编制构造柱平面定位图就显得尤为重要。因此我们就需要在建立模型的时候熟悉规范并准确的在模型中体现出来，然后再通过编制构造柱平面定位图，快速、精确的定位每一个构造柱。以这种方法来按图施工，与现场人员进行交底;可以加快施工进度、提高工程质量、缩短工期。

3.2 砌块墙排布

鲁班排布支持鲁班算量LBIM與revit模型导入，多样化的文件兼容，可以减少前期建立模型带来的时间成本。充分考虑二次结构构件如构造柱马牙槎、圈梁过梁等影响，结合现场实际经验与规范要求，使砌块排布结果更贴近现场。排布完成后，利用BIM模型对现场人员进行技术交底，说明详细的施工顺序，施工要点以及专业配合等内容。报表可以输出多种统计方式，可以按照楼层汇总、按规格汇总、按主规格断料组合汇总。通过报表对现场限额领料，以对应的编号进行定点投放，对于半砖、三分之一砖、四分之一砖等非标准砖集中加工，运送到对应的位置，减少二次搬运以及人工加工的时间，节约成本。本工程采用的是加气混凝土砌块，利用鲁班排布进行砌块排布，依据施工规范及现场经验，对标准砌块型号、灰缝、搭接长度等参数进行设置，通过软件自动生成砌体排布图，提前模拟出符合施工现场的砌块排布方案，并且能够计算出所有砌块的用量，生成墙体立面排布图，平面编号图，帮助施工技术人员合理安排砌筑施工计划，指导现场施工。

■

通过软件进行砌体排布，可以对非标准砖统一配置，避免了砌块的浪费。本次的用砖量统计，与传统的计算方法相比，通过现场的实际测算，可以节省到3～4%，这个数字是非常可观的，因此BIM技术的应用可以节省成本。

3.3 生成二维码

在我们的建筑建成以后，在一些关键地方往往会出现一些问题，并且难以去找施工单位维修，而且找别人维修不清楚其中的信息。提出一个二维码系统，通过BIM模型找出容易出问题的关键点，生成二维码并埋在相应的位置，将来发生问题时，维修方就可以通过二维码了解其中的信息，对症下药，这样就可以既高效又便利的进行维修，省时又省力。

■

3.4 决算审核

传统模式下，在决算的时候需要工程成本管理人员通过手工或者表格的方式进行算量，工作量大且繁琐，修改比较麻烦。因此应用BIM技术，通过施工过程中的BIM模型实时更新，生成竣工模型，通过模型就可以生成工程量报告，进行最终的核算、对量。

4  BIM技术与传统模式的对比

BIM作为一种革新性的技术，已经具有可视化性、模拟性、优化性、协同性和可出图性等特点[7]。当然也存在一定的缺点和障碍，但是与传统模式相比还是有一定的优势（如表1）。

■

5  总结

BIM技术是时代进步的潮流，它是必然发展的，是建筑产业现代化的推动者，一定会给建筑领域带来巨大的变革。BIM技术也会朝着节约成本，便于施工等方面发展，并与传统模式对比，显现出BIM技术的优势是可视化、模拟化、集成化、信息化。本文以BIM技术在乌鲁木齐市第二十中学综合楼的实际应用中，进行三维碰撞检查以及管线优化，孔洞预留，净高分析，施工模拟，砌块排布，构造柱的位置输出等施工阶段的应用，为现场施工提供技术支持，便于施工并且能够节约成本，避免浪费，从而为企业争取到了一定的工程利润等。

参考文献：

[1]王巧雯，张加万，牛志斌.基于建筑信息模型的建筑多专业协同设计流程分析[J].同济大学学报（自然科学版），2018，46（08）：1155-1160.

[2]郭红领，潘在怡.BIM辅助施工管理的模式及流程[J].清华大学学报（自然科学版），2017，57（10）：1076-1082.

[3]傅筱.建筑信息模型带来的设计思维和方法的转型[J].建筑学报，2009（01）：77-80.

[4]后平，何雯娟.BIM技术在建筑工程施工管理中的应用解析[J].居舍，2019（22）：43.

[5]蒋凤昌，周桂香，李永奎，董杰.上海市胸科医院科教综合楼设计阶段的BIM应用[J].工业建筑，2018，48（02）：39-46.

[6]郭慧锋，曾日亮.BIM技术在建筑施工中的应用研究[J].价值工程，2019，38（10）：154-158.

[7]李悦，宋春英，李战国，王子赓.建筑信息BIM中数据利用的研究进展[J].施工技术，2018，47（S4）：902-905.