BIM技术在某中学施工管理中的应用

丁霞 薛克林

摘 要：随着信息技术的迅速发展，土木工程施工的方式也在不断地发生变化。大型新建中学的施工在工程领域也属于复杂的项目，由于新建中学的施工往往具有参建单位多、施工场地规模大和流程复杂等特点，传统的建筑模式难以高效、优质地完成施工目标。本文以某中学项目为例，探索施工过程中如何利用BIM技术进行应用流程的制定和现场管理。BIM技术的应用使得某中学项目的布局更加合理，节约了施工成本，加快了施工進度，工程的建设取得了良好的效果。

关键词：BIM技术 应用流程 应用配合管理

中国为促进建筑行业的标准化发展，提高BIM技术在工程项目中的应用，颁布了一系列的指导文件。2016年8月，住建部指出在“十三五”期间要全面进行建筑领域信息化的发展，加大BIM技术在工程实践领域的应用。2017年2月，国务院发布《关于促进建筑业持续健康发展的意见》的通知，鼓励BIM技术在施工阶段全过程的协同应用，实现项目全周期的资源共享和信息共享，通过信息化的数据模型，提高工程项目进行的效率。同时制定了相关的技术标准，《建筑信息模型应用统一标准：GB/T 51212-2016》和《建筑信息模型施工应用标准：GB/T 51235-2017》都已顺利实施。

随着我国工业化进程和信息化进程的不断推进，BIM技术在建筑领域也得到了更多的应用与关注，尤其是在大型的工程项目中发挥了极大的作用。BIM的应用明确了项目参与各方的角色和责任，制订BIM应用实施阶段的具体流程、协同工作机制和技术方案，确立工程项目的质量控制原则，预估和实时分析资源消耗量，以及搭建BIM模型架构体系。本文通过BIM在某中学项目施工过程中的应用流程和应用配合管理两个方面的制定与实施，阐述施工单位在项目管理中应该如何应用BIM技术提高工作效率和施工精度。

一、工程概况

（一）项目简介

本项目地上四层，地下一层（局部两层），建筑高度19.4米，总建筑面积22134.309平方米（其中地上15860.691平方米，地下6273.618平方米），设计合理使用年限50年。采用钢筋混凝土结构，连廊、部分屋面为大跨度钢结构，基础形式为柱下独立基础。主要功能为地下体育馆、游泳馆、多功能厅、教学楼等。

（二）BIM目标

为了满足项目设计、施工和运行管理的统筹管理，将BIM技术应用到项目实施的各个阶段。利用建立的BIM信息模型，实现工程可视化的目标，并为设计、施工和运行管理提供科学的信息化管理方法。由于此项目工程较大、复杂，将应用多层次BIM模型进行分析，根据项目不同阶段的需求从整体模型中提取不同的信息，实现多层次的模拟与管理。项目的整体模型由项目参建各方分别提供，共同整合形成，这样既能展现项目的整体情况，也能进行专业局部分析和多专业间的协同管理，从不同的层次和深度展现项目的情况。

二、BIM应用流程

（一）BIM实施总流程

某中学学中心由于项目规模较大、设计复杂和参建单位多，提前制定好BIM实施的总体流程结构有着重要的意义。BIM实施总流程结构能确保项目实施过程中信息的可靠传递与共享，协调好各方的权力与责任，从而实现业主对项目全生命周期的BIM管理。

（二）不同专业的BIM实施流程

有了项目BIM实施总流程后，方便了业主对项目全生命周期进行管理。而对于施工方来说，进一步细化的BIM实施流程结构，有助于在项目的实施阶段对各个专业具体的实施过程进行目标规划，统筹管理。

项目BIM应用流程的制定与执行是一个整合各方参与的过程，各专业BIM应用流程要与项目总流程相结合。相关的计划方案也不时由某一个人或者部门独立编制的，是项目各方参与的结果，因为项目施工各专业分包的主要人员都应该参与到BIM流程的制定过程。

（三）竖向净空优化操作流程

收集冲突检测和三维管线综合调整后的各专业模型，对需要净空优化的关键部位进行确定，如体育馆、连廊及其他公共区等。保证管线之间，管线与其他构筑物之间不发生碰撞，利用BIM软件等手段，调整优化各专业管线的排布，尽量提高管线的净空高度。审查调整后的各专业模型，确保模型准确，将调整后的各专业模型及对应深化的CAD文件提交给建设单位予以确认。对二维施工图不能清晰地表达结构和系统等提供三维透视和轴测图等三维施工图形式辅助表达，为后续深化设计、施工交底提供依据。

（四）预留洞口操作流程

将净空优化调整后各专业模型进行收集并整理，确定管线穿越的墙、梁、板等部位，并进行开洞。对调整后的各专业模型进行检验，确保模型准确性，将调整后的各专业模型及对应深化的CAD文件提交给建设单位予以确认。其中，对二维施工图难以直观表达的洞口部位，提供三维透视和轴测图等三维施工图形式辅助表达，为后续深化设计、施工交底提供依据。统计各分段各层预留洞口数量，并在模型中以明细表的形式体现。

三、BIM应用配合管理

（一）建立模型

模型包括建筑、结构、机电模型等。需要明确目标文件的名称、构件的名称等;确定标准的模型色彩规则，比如水电暖模型;样板模型的建立以及可能用到的族的搜集与建立。

根据施工图纸和相关的信息资料，明确各专业的建模任务，熟悉相关专业的建模规范，制定专业间的协调合作方式。编制模型建立的进度计划，在标准的建模体系下，以及根据图纸的问题记录来完成建模。组织相关技术人员对模型检查，必要时可进行不同专业间重合部分的互检、交流，修改至达到模型的应用条件。汇总成果报告，内容应包含建模过程中出现的问题和解决方法、统筹协作的建模经验等。

（二）项目场地规划

主要内容包括利用施工平面布置图，进行revit场地布置模型。利用施工平面布置图建立revit场地布置模型，对建成的revit场地布置模型同项目总工汇报，优化模型，从已建的信息模型中导出工程量清单，把已建的场地布置模型导入Navisworks中展示。

（三）土方平衡和施工模拟

主要内容包括地质地貌、土方工程等数据的建立。利用勘察的数据，建立Civil 3D地质地貌模型，根据Civil 3D地质地貌模型进行土方计算、线路规划等，将Civil 3D地质地貌模型导入revit，然后生成NWC模型，并用Navisworks软件进行三维模拟渲染和工作流程模拟。将Civil 3D地质地貌模型通过Infra Works 360完成大場景显示，得到结果数据，并以此进一步验证。将完成的模型在现场施工中应用，明确各阶段施工任务。

土方开挖阶段有着施工场地大而空旷，可以利用的场地多，但由于桩基刚刚施工完成，现场地面的淤泥较多而使得环境变差，并且场地太大容易导致方向感缺失。所以在施工现场平面布置时，应综合考虑土方开挖的难易程度、工程量、余土外运和管线布置等施工因素。这就要求在土方开挖的过程中将施工界限模型、管线模型和桩基模型等导入到当前阶段的BIM模型中，利用BIM模型可视化的特点，对布置不合理的部分进行优化处理，其中包括设备的位置以及运输路线等，初步规划好当前阶段的施工现场平面布置图。

（四）BIM的深化设计

在施工过程中最能体现BIM技术优势的就是复杂节点的深化设计与施工，通过可视化的BIM模型，设计和现场施工人员可以直观地了解节点的构造方式与施工方法，避免施工人员理解的错误导致施工的二次返工，从而大大节省了成本与工期。利用Tekla Structures软件来进行钢结构部分的深化设计。Tekla Structures软件能进行三维建模、结构分析、施工管理、平面布置图和构件形状设计等作用的仿真与深化设计软件。利用建立的模型可以将图纸、检查表等模型数据导出，同时也于可视化4D模型等过程中应用。

综合楼在施工过程的深化阶段中，BIM技术发挥了非常重要的作用，例如在钢结构、钢混凝土柱的节点构造深化以及其他复杂部位的节点深化。利用Tekla与Midas GEN软件的结合，对钢结构网架进行节点应力分析，模拟其受力情况，优化完成其合理的构造形式。

MEP管道线路综合设计在建设工程实施阶段是极其重要的一环，在综合楼的项目设计中，利用BIM技术的碰撞检测功能对设计不合理的管道线路进行修改。确保综合楼的各项管线均满足设计的要求，对管线复杂的区域进行重点深化设计，并提出管线优化的综合设计方案。这是解决预留孔洞、材料需求和设备布置的问题有着高效的方法，并以此来指导机电工程的安装施工。碰撞检检测优化前后对比图如图4所示。

根据设计要求的管线排布原则，在满足最大限度提升高度的前提下，对碰撞检测后的管线进行优化，并尽可能使管线布置美观。通过管线的优化布置，能够在窄小的空间中合理排布更多的管线，将管线的高度提至2.3m以上，同时达到各项设备检修的工作空间。

（五）4D进度模拟

主要内容包括利用已完成的BIM模型和Synchro软件进行施工进度的模型。将相关模型导入到Synchro软件，并加入时间维度，建立4D模拟动画，查看各项工作之间的逻辑关系和自身时间消耗是否合理，如果发现可能存在的问题及时与相关责任人核实检查，对确定存在问题的部分模型进行优化设计直至满足要求。观察施工中可能出现的安全问题，并进行记录，组织讨论模型的可行性，优化设计出更合理的施工进化流程。在项目的施工过程中，如果出现了设计变更以及其他影响施工的情况，要及时在进度计划中修改。

施工过程的模拟可以确保现场材料布置、道路设计和大型机械设备等临时设施布置的合理性。在施工阶段可以实现项目管理人员对工程项目的动态调整。

四、结语

严格按照标准进行施工，加强施工过程的质量管理力度，这是现场管理水平提升的基础。BIM技术在某中学项目的施工平面布置和结构深化施工过程中进行了全面的应用探索。通过应用流程的确立，确保整个项目施工工程能够有条不紊地进行。各项应用管理的具体工作，使施工方在实际操作中能够直观地了解构造的操作步骤以及当前所处状态，及时地作出动态调整。BIM技术的应用使得某中学项目在施工流程组织和生产活动进行中保持流畅，对工程的管理发挥了重要的辅助作用，项目的建设取得了良好的成果。

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