基于BIM 技术的房屋建筑施工过程管理研究

何余华 李夫强 周金龙

(中国建筑第六工程有限公司)

房屋建筑工程管理中，安全、质量、进度是建筑施工的核心[1]。传统的3D 建模技术应用于建筑模型的构建，建立的模型单一，逐渐产生诸多局限性。目前建筑工程传统管理中质量管理存在材料规范性、专业协调性不足，安全管理措施针对性不足，进度管理计划编制、人员分配合理性不足、影响因素考虑不全面等问题。BIM 技术提供了综合运用建筑信息和项目特点，建立全面、准确的高维模型，并且该模型能够随时进行可视化模拟和动态改进。此次研究由此提出一种建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术，该技术需要通过详细的建筑信息进行3D 建模，能够管理和设计到详细的资源管理和进度管理的具体作业，应用于建筑施工过程施工安全、质量、进度管理中，以提高房屋建筑施工过程管理水平。

1.BIM 建模技术与传统管理的应用比较

BIM 技术指科学整合与建筑相关的大量数据，同时对数据进行分类、归纳，并且输入到计算机当中，进而建立一种建筑模型。BIM 的模型信息主要有三个特点，包括关联性，工程对象之间相互联系，互相识别；完备性，能够对工程的全部信息进行详细描述；一致性，建设生命周期内各阶段的模型信息保持一致。模型可以自动演化，不用重复创建。

与传统系统相比，BIM 创建的模型具有可视化、模拟性、协调性、动态性特点。能够生成各种可视化表示，如报表，精确展示工程各个过程的详细信息；其次，对实施工程的部分进行模拟和修正，保证工程可行性；再者，多个部门单位之间能够互相协调、配合，有效沟通；能够随着工程过程中不断改进和优化。BIM 建模技术的目的是保证施工安全与实现目标，在设计阶段基于Revit 软件进行三维建模，在施工阶段构建项目综合信息模型。

目前，由于施工单位对技术和手段的不注重，施工流程过于片面化，传统施工质量管理上还存在着很多问题，如材料选取不规范、人员专业技术性水平不同、施工操作不严格、工程流程不流畅等。将BIM 技术应用至施工项目中，在技术管理方面，能够在施工过程中选用匹配的技术进行应用，保证施工质量和水平。BIM 软件平台能够通过电子技术对施工流程进行模拟以及对信息进行及时准确地传递，建立标准化和规范化的施工流程，专业技术人员不断计算实际应用过程中产生的变化，进行科学有效改进和优化。通过传统质量管理模式与BIM 管理模式，获取项目的阶段流程完成质量水平以及分别进行传递信息情况如图1。

图1 传统质量管理模式与基于BIM 管理模式传递信息情况

质量控制主要包括事前、事中、事后，BIM 在这三个阶段均发挥了有效、积极的作用[2]。事前阶段，BIM 技术对施工过程中材料、器械、物资等信息进行存储和查询，严格准确控制施工质量。事中阶段，通过运用BIM 平台，对施工技术进行模拟和标准建立，专业人员进行科学计算后随着施工的过程变化进行完善。事后阶段，对施工的流程和计划进行核对和检查，并且对比实际流程情况，严格监控施工质量，降低发生不可控情况的风险概率。与传统方法相比，应用BIM 技术的优势如表1。

表1 应用BIM 技术与传统方法的优势情况对比

在安全管理中，风险管理是工程施工管理的重要部分之一，如图2。BIM 技术应用至施工的安全管理中，通过对施工现场的实时监控，全面检测施工过程的安全隐患，这为施工现场安全管理提供了有效参考依据。BIM 技术能够针对施工安全进行自动化管理，通过可视化操作界面，对施工各个环节进行模拟，使得管理者、工程师等对安全隐患的识别更加准确，从而提高安全管理决策的科学性。BIM 技术的动态性特点为安全管理提供了施工动态安全检查，通过三维空间对施工操作和施工人员进行定位和实时监控，不仅可以提高安全隐患的预测准确率，还能够降低安全事故的发生率。

图2 风险管理环节

项目进行的控制和实施是项目管理的重要一环。房建工程施工需要保证施工质量的基础上，能够按时完工。将BIM 应用至施工进度管理中，能够解决传统施工进度管理在施工流程设计、施工进度安排等方面存在一定的局限性问题，进而提高经济效益。

目前，房间施工的进度管理存在的问题主要表现在几个方面：包括进度计划编写缺少合理性，施工进度与实施虽然严格按照施工的方案和计划进行，但施工人员的工作经验、主观因素也会对计划的编制产生影响；其次，设计图纸存在矛盾和错误，由于丰富的建筑项目图纸需要多个专业的专家同时参与，设计图纸的设计与审查结果也会随着知识的局限性受到影响，从而导致施工的质量和进度受到影响。沟通不充分是导致施工进度受到阻碍的原因之一，所以进度计划的合理性与科学性保证各项工作的协调开展和工作内容的顺利衔接。BIM 技术运用可视化界面准确表达，对项目流程具体分配到个体人员，包括施工操作的相关流程。促进施工计划的精细化、规范化管理，提高计划的可执行性。BIM技术的模拟性能够模拟每一栋建筑的施工情况，保证各个施工阶段的有序进行和准时完工。

应用BIM 技术于项目进度管理中，基于BIM 技术的项目相关信息通过图像描述具有详细且直观的特点。在实际施工过程中，BIM 建筑模型能够详细分配各种资源，根据施工进度变化，合理调整供应链，保证施工进度，对于数据信息完整性的提高具有很大的促进。在建设项目中，各部分工作能够通过BIM 技术进行组合，以种类进行工作的分配[3]。各个参与方凭借计算机技术，相互之间的信息传递和数据共享得到了有效进行，不仅提高了各个方面的相互协作和沟通，还提高了工作配合的合理性。可视化三维建模是BIM技术的核心技术部分，将其应用于项目进度管理中，能够促进可视化管理，对于检查维护工作具有很好的可控制性，并且对施工质量的确定和对施工操作的准确执行具有科学合理的指导意义。项目施工进度管理应用BIM 技术具有很大的作用，如表2。

表2 基于BIM 技术的项目施工进度管理优势

2.BIM 在房建施工项目的实际应用

2.1 房建工程项目概况

某市的某房建工程用于建设项目，建筑面积和占地分别为148371.76 平方米、10474.88 平方米。主要包括综合楼、幼儿园、物管楼、地下车库等，整个项目的建筑物总共为10 楼。该工程总体面积较大，周围的环境在一定程度上会影响施工的进度。具体的建设计划如表3。

表3 房建工程建筑设计

将施工涉及的所有部分、环节均运用3D 建模技术进行联系，具体的施工管理、人员、材料、器械等都能够通过BIM 技术创建的信息模型进行管理。由此提高项目施工的安全、质量、进度的管理以及监控工作的效率和质量。

2.2 BIM 对房建工程的具体流程应用

2.2.1 项目质量管理的BIM 应用

房建工程项目中，质量管理需要掌握施工情况和项目质量，并对施工操作要求动态控制和管理。空间冲突检查是对工程的不同专业模型进行整合后，在可视化模型上进行碰撞和检测，便于提前发现施工在设计阶段存在的未被发现的空间冲突问题。将检查的相关信息和冲突测试碰撞的结果进行记录和反馈，针对其中产生的问题，进行图纸调整，保证后期的施工质量，避免由于错误造成的成本浪费。同时，进行项目的空间冲突检测，可以增加各方之间的信任和沟通，合作能够做到有效协调和配合无间。对质量管理的提升，运用Revit 建模能够建立项目整体资料，包括房建项目详细的设计思路和图纸信息，现场的施工管理人员借此对施工操作和进度查询以及材料特性的监督。合理充分运用BIM 的可视化优势，能够使施工人员、管理人员、技术人员之间的沟通和信息咨询更加顺利和有效，从而促进工作协作与各个环节的有效配合，提高施工的进度和质量。技术人员通过BIM技术构建的三维模型，能够获取完整的模型与图纸之间的信息联系，进而能够更加细致地找出里面的关联性问题，从而便于图纸的设计与修改，大大提高了工作的效率。另外，对于施工人员来说，通过BIM 技术建立的模型进行响应的施工模拟与实施预演，从而观察和了解到整个实事工程的实际成果，提前预知施工的实际进度，便于后期的问题查询和质量控制管理。

质量管理中实施重点为信息，以强大的信息流转促进施工质量管理的力度和效率。实施过程中进行有效快捷、准确的信息传递，能够保证实施环节的纽带连接，完善施工质量信息的完整性。基于BIM 技术，材料设备与施工过程是质量管理的重点部分，将材料的检测报告等信息与构件部位之间相互关联，建立一种可存储物资信息模块，便于管理人员对器械、设备的查询与对比。基于BIM 的项目质量管理流程如图3。

图3 基于BIM 的项目质量管理流程

2.2.2 项目安全管理的BIM 应用

安全管理是房建工程项目的重要内容，施工质量、施工进度、施工成本管理等存在密切的联系，通过BIM 技术对安全管理进行科学编制，是有效降低安全隐患的重要措施。BIM 技术能够对施工线程进行4D 模拟，然后可视化展示，帮助管理者了解施工过程中的风险和隐患，制定相关的安全管理措施，实现针对性的安全管理。

凭借Revit 软件建立3D 建筑模型，其中包含建筑工程的全部信息，作为项目管理的信息源，然后综合3D 模型的信息和数据，成为BIM 综合信息数据库，便于实现资源和信息共享。根据施工各阶段的需求，通过数据库进行相关的子信息模型提取，包括施工塔吊安全管理模型、施工场地规划模型等，为安全管理提供模型和数据支持。利用3D、4D模型的可视化特点，组合不同专业的3D 模型，并进行碰撞测试，得出相应的结果并且调整参数，降低和防止其中发现的碰撞事故安全风险，进而实现施工过程的全面有效的动态管理。

合理将BIM 技术应用至房建工程项目安全管理中，将三维模型作为基础，运用可视化管理对施工过程中的安全进行有效模拟。管理人员等通过技术模拟施工环境，科学规划施工现场布局，模拟施工操作，不断优化施工进度管理和措施，实现有效沟通和对施工安全管理的有效改进和及时优化，并能提高安全控制效果。

2.2.3 项目进度管理的BIM 应用

进度管理应用BIM 技术是在原有的3D 模型基础上，添加一个时间维度形成4D 模型。在实际运用中，通过该模型，能够对施工现场的各个施工阶段、施工设计的材料器械有着充分的考量，并且根据施工情况随时进行优化和改进，其他与之关联的部分也能够随之改进，从而保证各个环节的有序、有效进行。应用流程如图4。

图4 基于BIM 的项目进度管理流程

为建立4D 模型，需要将建立建筑3D 建筑模型和建筑施工过程模型进行关联。3D 模型建立直接基于三维模拟系统导入3D 建筑模型，将参数输入完成相应构件的创建，最后进行组合。建筑施工模型的建立实际上是进度计划的制定和模拟，运用WPS 将建筑结构细分，形成施工的进度任务节点，最终实现施工进度任务分配。建立4D 模型，需要通过系统中的连接工具将节点与建筑的组成构建进行一一对应，实现关联操作，系统中相关工程构建能够将实际的工程施工情况进行定义，根据不同的分类标准进行划分。数据库的构建是施工信息管理的重要部分，通过进度管理系统，能够对相关数据进行合理、科学的管理，实现有效率的数据交换。施工管理系统为管理者提供了4D 管理模型的实际操作界面，能够对施工进度计划、施工现场进行控制和可视化模拟，综合管理施工进度。4D 施工进度计划管理主要分为两个方面，一是对软件中的管理界面进行操作，二是通过软件界面进行动态管理，实时监控施工情况，便于进一步调整和优化。通过BIM 技术对房建工程项目的进度控制有很大作用，如图5。

图5 BIM 技术应用于房建工程项目的相关改进结果数据

3.结论

调查数据显示，与传统模式相比，基于BIM 技术的施工进度管理得到有效的提升，项目产出与团队合作提高了73.04%，信息请求减少了56.08%，施工周期从30.19%减少至25.31%，减少了16.16%，与相关合作方的协调时间减少了21.54%，企业竞争力提高了38.21%。由此可见，BIM 技术对房屋建筑过程管理有着良好的作用。但是，对于BIM技术应用于房建工程项目，实验结果证明力度还不够充足，需要在之后的研究中，全面采集不同发展程度的企业公司项目情况，增加研究的数据支持并促进研究的深度。