BIM云技术在大型公共建筑工程施工中的应用研究

苏清濡

（福州建工集团有限公司，福建 福州 350004）

0 引言

随着我国信息技术的高速发展，BIM 技术作为建筑行业信息化的管理方式，被大力推广应用在工程项目建设全生命周期内。传统的BIM 应用模式单一、交互性差，设计、施工单位等项目参建方在应用BIM 模型的过程中沟通和交流不便，造成资源浪费和重复劳动。

近年来，信息化浪潮促使建筑行业发生革命性的变化，集成了BIM 技术、云计算及互联网的BIM云技术受到了业内的广泛关注，BIM 云技术是实现BIM 模型数据共享及信息化项目管理的最佳方式，有利于提高项目参建方管理人员的沟通效率，加强各项工作的协同性［1］。

1 BIM云技术概述

BIM 云技术是通过建筑信息模型与云计算技术相结合，以云计算技术为枢纽，将建筑信息模型中的数据信息统一存储在云端平台，在项目整个生命周期内实现数据共享，提供完整、准确的数据信息，从而达到跨应用、跨地域、跨岗位的协同工作［2］（见图1）。

图1 BIM云技术概念

2 项目简介

长乐区人民医院项目位于长乐区吴航镇龙津村，按三级甲等综合性医院标准进行设计建造。总用地面积73 708.62 m²，总建筑面积122 154 m²，其中地上面积101 854 m²，地下面积20 300 m²。具体项目明细如表1所示。

表1 项目概况

3 BIM云技术应用

本工程为EPC 总承包项目，参建单位多，协调难度大，且建设单位在招标文件中要求在设计、施工阶段全面应用BIM 技术，并提供BIM 技术应用成果。因此在项目中运用BIM 云技术，利用信息共享和协同管理的新管理理念，加强各方沟通效率，提高协同工作能力，确保项目成本、进度、质量管理目标的实现，项目基于BIM 云技术主要开展了以下几个方面的集成应用，详见表2。

表2 BIM云技术应用内容

3.1 深化设计阶段

3.1.1 云端设计协同。传统的设计建模采用各专业独立建模，以结构模型为参照搭建建筑、机电模型，各专业人员无法同时建模，工作效率较低。本项目以BIM 云技术为枢纽，转变BIM 协作方式，实现了设计协同及项目设计进度管理，设计协同运用“四步走”流程［3］，如图2所示。

图2 云端设计协同流程

①各专业同步建模，模型数据实时同步到BIM云端，由专人负责模型审查。

②标记建模过程中发现的问题，数据信息实时共享通知到相关人员，并运用BIM 云技术对整体模型进行碰撞检测。

③生成碰撞检测报告，通过BIM云技术集成交互。

④逐处校核碰撞点，提出优化意见，经确认后调整模型。

3.1.2 “闭环式”深化设计技术。本工程作为医疗建筑，建筑结构空间复杂，使用功能要求高。机电、精装修、幕墙等需要进行二次深化设计，以往的深化设计基于CAD 图纸，实体结构的施工误差对机电、精装修、幕墙等专业施工有重大影响，容易发生现场无法安装、造成返工现象。

本项目应用“闭合式”深化设计技术，即设计→实体数据收集→设计与施工数据对比→深化设计。通过智能型全站仪采集现场实际建造数据同步到BIM 云端，相关人员将设计与施工实体数据进行比对，校核模型偏差，更新模型数据。以准确的现场实体模型作为二次深化设计的参照依据。“闭环式”深化设计流程如图3所示。

图3 “闭环式”深化设计流程

3.2 现场施工阶段

3.2.1 BIM 放样机器人。施工测量是工程建设的重要环节，贯穿于整个施工阶段，传统的测量放线方式精度较低，偏差1~3 cm。本工程设计为装配式建筑，施工测量放样的精度对构件的装配施工有着重大影响，因此，为提高施工测量精度，本项目采用“BIM云技术+智能型全站仪”自动化放样定位技术，如图4所示。

图4 现场自动化放样

自动化放样定位技术是结合现场施工控制点，利用结构模型创建放样基准点，通过BIM 云技术将BIM 模型的三维空间坐标数据同步到移动端软件中，使用智能型全站仪发射红外激光自动照准现场坐标，将BIM 模型成果在施工现场进行标定，实现精准的施工定位，直观地指导施工人员进行施工，将放样偏差有效控制在3 mm以内（见图5）。

图5 生成放样数据点位

3.2.2 基于云端的现场管控技术。结合本工程项目特点以及管理需求，基于BIM 云技术创建云端空间结构，将现场资料数据、图纸、模型、过程控制资料等信息存储在云端上，根据管理人员职责的不同设置相应的管理权限。现场管理人员可以通过移动端实现项目的动态管理，任务数据通过移动端传达给各相关人员。基于BIM 云端的现场管控技术实现项目信息化管理，主要应用在以下3个方面。

①项目图档管理。本项目单体建筑多，涉及多个专业，应用BIM 云端进行图纸、文件管理，将最新版图纸、设计变更以及工作联系单等实时同步到BIM 云端下发给施工人员，避免图纸版本使用错误造成现场返工的问题。

②质量安全问题跟踪。管理人员现场巡查过程中发现的质量、安全等问题通过移动端在BIM 模型和图纸进行位置标记及问题记录，通过BIM 云端下发整改任务给责任班组并规定整改时限（见图6）。

图6 进度分析

③工期模拟及进度分析。利用BIM 云技术对项目进行流水段的划分及施工模拟，同时将进度计划与BIM 模型相关联，分析统计各区域、各时间段内所需的人、机、料的工程量，作为资源调配的依据。通过现场实际进度与计划进度的直观对比，动态跟踪及时纠偏，确保项目进度目标的实现。

3.3.3 可视化方案论证。施工人员利用移动端实时查看BIM 云端中的BIM 模型，实地测量尺寸并校核，在现场复杂节点、重要方案正式施工前，组织施工班组利用BIM 云端中的模型进行复杂节点及重要施工方案的可行性讨论。针对发现的现场存在的质量缺陷等问题，逐处进行记录，施工人员提出优化方案经确认后同步修改到BIM 云端的模型中，确保模型能够有效指导施工［4］。

3.3.4 数字化预制装配。本工程门诊医技综合楼、住院楼设计为装配式建筑，依托完善的BIM模型，实现BIM 云技术与数字化加工的集成应用。将BIM 模型中的数据信息转换成制造设备可接收的数字化信息，主要应用在钢结构构件加工、PC 构件生产以及管线预制加工等方面。

①构件预制加工、装配施工。生产车间加工设备基于BIM 模型中的构件数据自动完成预制混凝土结构、钢结构等构件的预制加工，降低构件误差，大幅提高生产效率。同时，将预制构件与互联网进行关联，实现构件的定位跟踪、监控，进场验收时利用移动端校核预制构件尺寸。构件数字化加工流程如图7所示。

图7 构件数字化加工流程

②管道预制、组合安装。本工程机电管线工程量大且复杂，依靠机电模型对管线进行预制分段，将给排水管道、风管、暖通管道的制作工序移至加工车间，由专门加工流水线高效完成管道预制、风管加工，再运至现场指定楼层完成组合安装，提高施工效率（见图8）。

图8 可视化管综排布方案

4 结语

近几年来，BIM 云技术已经逐渐成为建筑行业信息应用的关键技术，越来越多的企业重视BIM云技术在项目整个生命周期内的集成应用。BIM云技术的应用，实现BIM 模型及项目数据的信息共享和集中化管理，如图纸、文件、模型等，提升多方协同工作效率，促进项目参建方的交流，提高信息共享效率，进一步拓展了BIM 技术在施工现场的应用能力，降低BIM 技术的应用门槛。项目的BIM 应用已经逐渐由设计或施工阶段的数字建模转变成全生命周期的BIM 应用，有利于项目的集成交付［5］。