建筑工程管理中的BIM技术应用

巫建标（湖州新城悦安房地产开发有限公司，浙江湖州 313100）

当前建筑行业正逐渐向低功耗、低污染、可持续方向发展，针对建筑工程的管理涉及建筑、结构、给排水、暖通等各个方面[1]。同时，当前针对建筑工程管理的要求也逐渐提高，但由于建筑工程企业缺少现代化信息共享手段，以及为管理提供帮助的协同管理平台，因此在管理建筑工程项目各项工序时，仍然会产生较多的问题，制约管理水平的提升[2]。同时，当前社会已进入信息化时代，促进各类信息化技术手段在各个行业领域中的应用，对于工业制造、电子信息行业而言，其应用效果更是显著，并为其管理手段及方式带来具有革命性质的转变[3]。为了能够进一步促进信息化技术在建筑领域中的应用有效性提升，本文以某建筑工程项目为例，开展对信息技术中的BIM技术应用研究。

1 工程概况

在明确研究目的后，以某建筑工程项目为例，针对具体项目实现对BIM技术应用的探究。已知该建筑工程项目位于某城市中心东北区域，是城市中心与东部板块相互连接的关键点，同时也是该城市东部板块的主要门户区域[4]。在该区域当中，将保留现有建筑，对该区域内存在的剩余住宅、工业建筑以及公共建筑等质量较差的内容作为改造重点[5]。图1中红色圈出位置为本文建筑工程项目改造区域。

该工程项目总占地面积超过20公顷，其中包括住宅区域、商业及综合楼建筑群、学校、幼儿园、社区中心等。通过对该项目所在区域进行勘查得出，该区域夏季风向主要以西北风为主，温度在20℃左右，相对湿度在40%～55%范围内[6]。冬季主导风向为西风，温度通常在0℃以下，相对湿度在20%～30%范围内。通过对该项目区域现场调查得知，在夏季建筑可以充分利用室外风场实现自然通风，并且能够达到有效降低室内热湿负荷的目的。

图1 建筑工程项目改造区域划分图

2 建筑工程管理中的BIM技术应用

2.1 建筑工程施工深化设计

为实现对建筑工程项目的规范化与秩序化管理，应结合BIM技术在工程中的应用，进行项目施工的深度优化设计。考虑到本文研究的建筑工程项目节点较多，加之设计院为其提供的施工图纸精细化程度不足，为避免在施工中出现节点冲突问题，应在施工前，根据建筑工程参数与属性，在计算机上创建一个族文件，文件中应包括施工中不同构件的尺寸信息、应力分布信息、材质信息、价格信息等[7]。同时，根据项目施工管理需求，进行族文件的校对与修订，并对施工中不同构件进行应力传递。通过此种方式，掌握不同构件在建筑结构中的受力情况，确保按照预设的方式施工可以保障建筑结构的安全性[8]。对构件应力分布的分析可表示为式（1）。

式中σ-建筑工程施工中某节点构件的应力；

W-有效受力面积；

A-正向应力。

按照上述方式，完成对建筑结构中不同节点构件应力的分析，在终端操作可视化建模软件，设计不同节点构件的结构模型，如图2所示。

图2 建筑工程项目中不同节点构件的结构模型示意图

图2中，A代表复杂节点族结构模型，B代表环索节点族结构模型，C代表张拉索节点族结构模型。将构建的结构模型与模型相关参数录入ANSYS有限元分析软件中，对不同位置的构件进行弹性与塑性分析，通过此种方式，保证设计的建筑结构力学模型与建筑工程实体结构具有一致性。在此基础上，对建筑模型的空间结构进行校验，按照预设的施工方案检查此建筑结构的施工是否符合规范，如果校验后设计的方案与工程实际匹配，则可以导出方案直接进行后续施工。如果校验后发现设计方案与工程实际施工存在冲突，则需要根据冲突方式进行节点的调整，通过此方式实现对建筑工程施工的深化设计。

2.2 工程进度可视化管理

工程进度管理是建筑工程管理中的主要环节之一，为确保管理工作的规范化实施，确保工程项目可以在预期的时间内完成施工。可将构建的建筑结构空间模型录入BIM软件，根据提前编制的工程施工进度，将其与BIM软件进行对接，将工程施工进度信息以附加或集成的方式导入三维模型中，生成一个具有可视化特点的4D施工模型。设计4D施工模型的过程可通过式（2）实现。

式中||z-4D施工模型；

x-3D施工模型横向参数；

y-纵向参数。

在上述设计内容的基础上，模拟基于BIM软件的建筑工程项目施工进度，模拟过程由5个关键步骤构成：①将BIM空间模型录入可视化编辑软件；②编制建筑工程项目的施工进度与工程计划；③衔接施工进度模型与BIM建筑结构模型，生成4D建筑结构模型；④使用操作界面中的辅助性工具编制施工进度模拟动画；⑤根据工程施工实际情况进行进度优化。

设计进度模拟流程如图3所示。

图3 建筑工程项目施工进度模拟流程图

在项目施工进度监控时，可辅助使用RFID技术，进行建筑中不同位置构件状态的提取、导入、上传与更新，通过此方式，实现对计划进度与实际进度的匹配。同时，操作终端Navisworks软件，使用不同颜色进行不同位置建造状态的描述，掌握施工中不同构件的建造进度，根据实际建造进度与预期进度之间的时间差，对工程项目中存在延误状态的构件及时报警，进而实现建筑工程项目施工中的进度管理。

2.3 基于BIM技术的建筑工程施工动态管理

完成上述设计后，辅助BIM技术，对建筑工程项目的施工过程进行动态模拟，考虑到本文此次研究的工程项目具有规模大、施工难度高等特点，因此，要在预期时间内实现对工程的全方位管理，应将工程相关信息录入计算机终端，在终端操作Project软件，编制完善的工程管理计划书。同时，使用Navisworks对工程的时间节点（施工进度节点）、空间节点（不同位置构件的运动轨迹）进行集成，此过程如图4所示。

通过此种方式，可以更加直观地在工程施工过程中进行项目的管理。

在此基础上，将完成施工的预制构件或结构属性信息按照标准录入构件库，对构件进行编码，完成编码后，将相关信息与4D模型进行适配，以此实现基于BIM技术对建筑工程项目在管理过程中相关信息的传递。为避免在管理中出现信息丢失等方面的问题，可将存储的信息进行电子标注，标注过程见式（3）。

式中k-构件的电子标注；

f-构件编码；

i-构件库信息类别。

按照上述方式进行构件的标注，可以实现在施工过程中对不同节点构件的追踪，进而实现对建筑工程细部结构的管理。综上，完成基于BIM的建筑工程管理。

图4 基于BIM技术的建筑工程施工动态模拟

3 实例分析

通过上述论述，明确了BIM技术在建筑工程管理中的具体应用思路，在此基础上为进一步验证设计思路的可行性，对上述某建筑工程项目在应用新的管理思路后的实际效果进行记录和分析，为方便分析，选择将建筑工程施工进度作为评价指标，获取不同专业施工内容在设计方案中的计划工期，并将按照上述方法管理后完成的各项专业施工任务实际工期进行对比，结果见表1。

表1 本文管理方法下各专业施工任务完成情况记录表

从表1可以看出，与计划工期相比，每种专业施工任务的实际工期均缩短了4d～15d，其中空调专业施工任务工期进度体现最明显，提前了近半个月的时间。从上述得出的结果可以看出，按照本文提出的管理方法针对建筑工程项目进行实际管理时，其施工工期与计划工期相比总工期缩短了38d，说明本文管理方法具有极高的应用可行性。在实际应用中，将BIM技术应用到管理方法中能够在确保施工质量和施工安全的前提条件下，确保施工在计划施工进度要求以内，促进施工效率的提升。同时，施工工期缩短，相应施工成本也会降低。表2为每一项专业施工任务由于工期缩短而节省的费用组成记录。

表2 工期缩短后各工序节省费用记录表

根据表2综合计算得出，应用BIM技术后，缩短的38d工期共节约53500元施工成本，其中包含人工费、施工设备租赁费等。

4 结语

通过本文上述论述研究，以某建筑工程项目作为依托，对其管理方法中应用BIM技术进行了详细研究，通过对管理效果的分析证明，将BIM技术应用到工程项目管理上，可有效提高各项专业施工工序的效率，并在此基础上为施工企业节省更多人工费和设备费，促进经济效益的提升。在开展相类似建筑工程管理时，可借鉴本文提出的管理思路，并根据具体工程的实际情况，对部分内容进行调整，从而确保BIM技术在管理中的应用更具适应性，也以此进一步扩大BIM技术在建筑工程领域当中的应用范围。