BIM 技术在建设项目主体结构中的应用

王 凯

（陕西铁路工程职业技术学院，陕西 渭南）

引言

BIM 技术通过吸取各个行业信息技术的优点，为土木建筑行业在信息化方向发展提供了新的思路，为建筑全生命周期提供了准确且详实的知识资源和共享信息[1]。BIM 运用数字化的方式来表达建筑的物理特征和功能特征，从建筑物的诞生伊始就进行数据记录，对建设项目中不同专业和阶段的信息实现集成和共享，并将这些信息统统储存到这个覆盖整个生命周期的数据库中，这就是BIM 技术实施的理念及优势。利用BIM 技术可以对建设项目中不同阶段从软件上体现出来的问题加以解决，基于BIM 建模软件的BIM 模型中包括了很多的信息，其中几何数据、空间位置、地质情况以及一些建筑元素的属性使工程设计人员和施工技术人员在此基础上可以相互协调、共同工作，并且他们可以通过研究建筑的各种信息对当前的建筑情况做出正确的技术判断，更好地进行协同工作。

1 工程概况

中韩（长春）国际合作示范区电子信息产业研发中心建设项目位于长春市，总建筑面积为73 117.72 m2，其中地上建筑面积为58 624.93 m2，地下建筑面积14 544.53 m2。地下一层主要为地下停车库，1#区地上为19层，主要为办公等；2#区、3#区地上为3 层，主要为办公、餐饮等。

本工程属于一类高层建筑，建筑主体93.5 m，结构为框架核心筒结构，裙房高度为21.7 m，结构形式为框架结构，基础形式为筏板基础，独立基础。人防工程总面积为3 043.39 m2，人防工程类别为甲级，抗力等级为核6，防化等级为丙级，平战结合。平时功能为车库，战时功能为二等人员掩蔽所。防火分类等级：地上高层为一级，裙房为二级，地下为一级。项目效果如图1 所示。

图1 项目效果

2 工程重难点

工程为桩基+筏板基础，主楼为框架核心筒结构，两侧附楼为框架结构。综合分析，本工程具有以下重难点：

（1）紧：本工程为EPC 项目，合同工期653 天，为了保证合同工期，施工图纸分部位、分阶段提供。其中桩基工程施工量大，施工现场地质环境复杂（场地积水泥泞，土层为淤泥性粉质黏土，且含水率高），施工要求严格，强度大、工期紧，要求施工组织和各项资源的配置严密充足。先期只提供桩基图纸及建筑总平面图，再按照基础工程-主体工程-人防工程-给排水工程、电气工程等逐步出图。

（2）难：本工程为办公性建筑，包含（土建、弱电、强电、人防、暖通、空调、消防、给排水、装饰装修、设备安装、钢结构、绿化、海绵工程等）种类繁杂。施工过程中各专业衔接比较密切，图审工作困难动角度大，对转动体系的精度要求也高。

（3）专：施工专业性强。要求工程技术人员及现场作业负责人有较高的综合专业知识和经验，以便在专业理论指导下理性地组织施工。

通过BIM 技术的应用，以期能够有效地解决工程中存在的重难点，顺利地完成工程项目的建设。

3 BIM技术在项目施工中的应用

3.1 BIM 技术精细化建模发现图纸问题

该施工项目的建模工作是在项目施工开始之前完成的。在BIM 建模工作开始之前，BIM 专业各建模人员根据本项目特点，组织分析施工图纸、数据资料和施工方案，决定BIM 应用研究软件选AutoDesk 公司的Revit软件，建立建筑、结构、机电等各专业BIM 模型。

本工程严格按照施工图，使用Revit 建筑样板和族文件组合，准确、高效地建立中韩（长春）电子信息建设项目场地布置BIM 模型、建筑BIM 模型、结构BIM 模型、地下车库管综BIM 模型、钢筋BIM 模型、钢筋节点BIM模型、满堂支架BIM 模型、支吊架BIM 模型、附着式脚手架虚拟爬升模型等，使施工监理、建设单位在内的各参建方更加直观地理解设计意图，做到准确细致地反映本项目的混凝土结构、地下车库、地上建筑管综、钢筋等构造。

结构模型如图2 所示，地上机电模型如图3 所示。BIM 模型的建立赋予了所有模型构件信息，以便后期细化工程材料量，进行材料、质量、安全和资料管理[2]。

图2 结构BIM 模型

图3 地上管综BIM 模型

从图2 及图3 可以看出，用Revit 建立的三维模型可以使参与项目的各方人员更直观、更全面地了解整个工程项目，并能够在项目施工前发现设计中的错误和缺陷，为图纸会审，设计交底等工作提供三维可视化的辅助，从源头上杜绝了返工等问题。

3.2 BIM 技术的碰撞检查降低返工浪费

在实际施工过程中，有时会出现预留孔没有预留或设备线路进行安装时发生碰撞的情况。在以往传统施工时，遇到这种情况，只能在墙体、楼板进行再次开凿对此进行解决。而通过采用BIM 技术，图纸进行精细化建模后，可以清晰直观地在模型中显示预留的孔洞，并且在结构、机电等各部分模型建立完成后，可以通过对其进行碰撞检查，若发现问题，能够及时与设计部门沟通，对图纸进行修改优化。通过BIM 技术，在工程实施前期就能解决管斗问题，不仅能够大大减少返工的情况，节约了工期，还能有效减少浪费，使得施工能按计划如期推进。

将建好的模型导入Navisworks 中进行碰撞检测，及时发现施工中出现的问题，可导出碰撞检查报告。根据碰撞检查结果提出现场优化方案和现场施工顺序。最后施工人员可以利用碰撞优化后的三维模型方案，进行三维施工交底、动画施工模拟，在提高施工质量的同时，也拉近了与业主的距离[3]。项目所有的参与方能够协同工作实现工程项目的精细化管理、信息共享、管理以及全方位的预测和控制。

本次施工混凝土碰撞共计20 处，地下车库管综碰撞6593 处并出具相对应的碰撞检查报告，配合项目部及设计院进行优化。优化后的地下车库管综模型如图4 所示。

图4 优化后的地下车库管综模型

三维可视化施工交底利用BIM 模型对复杂节点、钢筋排布等输出三维图、剖面图等讲解给施工技术人员，使其明确掌握图纸设计意图和施工顺序，利用BIM 模型指导工人准确定位钢筋、模板，避免了图纸的误读和不理解造成返工[5]。

以预埋件定位为例，所有模型构建将全部生成独一无二的ID，将此ID 与现场实际构建相互关联，可以精确出次构件所在的位置及形状大小。精准预埋三维技术交底图如图5 所示。

图5 三维技术交底图

3.3 BIM 技术工程量统计减少材料浪费

依靠BIM 信息模型实时准确提取各个施工阶段的工程量，能够精确地制定人、机、材制定计划，不仅能够极大程度地减少浪费，还能为限额领料、消耗控制提供可靠地技术支持。

本项目基于所建立的BIM 精确信息模型，通过软件快速提取并统计项目的所有钢筋、混凝土、钢管、工字钢、槽钢等材料工程量。在施工前，使用Revit 建立的精细化模型快速提取相应的工程量，与设计图纸进行对比给出合理可靠的正确材料量，从而实现材料精细化管理，减少浪费，节约成本。

本项目利用搭建好的模型，提取统计相应部位钢筋的工程量，快速提取出部分钢筋混凝土工程量，并指导现场施工，有效地推进工程施工进度，减少资金浪费和工期延期。

在施工过程中，通过利用BIM 技术进行工程量的统计，与现场施工紧密结合，实现材料的限额发料和领料。通过利用BIM 三维模型，计算出精确的材料需求计划，并进行精确的放样下料和优化，控制材料损耗，避免材料浪费，与施工队伍进行结算形成依据[4]。

3.4 可视化三维技术交底提高工作效率

项目采用Fuzor 软件（VR 虚拟现实技术）进行三维技术交底可减轻技术人员和施工班组的负担，提高施工效率，减少不必要的浪费。施工前使用Fuzor 软件BIM 信息模型进行三维技术交底，以第一人称视角进行任意角度，任意构建、钢筋信息的查看三维模型，改变传统技术交底不够直观清晰的模式，从而指导施工班组施工，起到准确无误，避免了错、漏、偏、差等，加快了施工进度，避免不必要的返工。

通过三维可视化可以加快施工，预防返工，更便于沟通，提高企业竞争力，减少信息请求，缩短施工周期，使施工人员更好地理解施工顺序与方法。

3.5 现场临建及厂区布置

施工场地的布置先通过功能对区域进行分区划分，其次通过BIM 技术对每块区域进行建模。通过对塔吊的位置、道路的设定等方面进行模拟，使得工作人员与车辆进出方便，塔吊工作范围及利用率也得到了有效保障。使得整个施工场地区域分布合理，施工效率得到了保证。施工场地布置示意如图6 所示。

图6 施工场地布置示意

3.6 BIM 技术的施工模拟指导现场施工

利用施工模拟相关软件，根据施工组织安排的施工进度计划安排，在已经搭建好的模型的基础上加上时间维度，分专业制作可视化进度计划，即四维施工模拟。一方面可以指导现场施工；另一方面为建筑、管理单位提供非常直观的可视化进度控制管理依据[6]。

结束语

通过在中韩（长春）电子信息建设项目工程中应用BIM 技术、BIM 平台，大幅提升了项目综合管理水平，尤其是技术管理水平。以前在实施信息化系统的时候碰到的瓶颈就是基础数据的采集，通过运用BIM技术、BIM 平台，BIM 顾问团队提供的服务，不仅享受到了精细化管理所带来的好处，还可为各条线、各岗位的技术管理人员提供所需数据，为技术施工管理提供指导，达到了项目精准施工、管理透明、信息共享的目的。