BIM 技术在智慧工地建设中的应用策略

文／李羽、吴链、刘江 江西应用工程职业学院 江西萍乡 337000

引言：

所谓智慧工地，就是通过当前先进的信息化技术手段，在三维设计平台上进行建筑工程项目的设计与施工模拟。将施工过程管理作为目标，建立一个科学管理、智能生产、互联协同形式的信息化施工项目生态圈，并在虚拟现实条件中通过物联网技术对建筑工程项目中的各类生产数据进行采集，再通过数据挖掘技术对采集到的所有工程信息数据进行分析和处理，以此来为其建筑过程趋势预测与专家预案提供有力支持[1]。通过这样的方式，便可使现代建筑工程项目得到可视化与智能化的监管，从而实现整体建筑工程项目信息化管理水平的显著提升。

1.BIM 技术在智慧工地建设中的主要应用方向

1.1 在工程量统计中的应用

在现代智慧工地的建设过程中，BIM 技术的一个首要应用方向就是工程量统计。通过BIM 技术的合理应用，可对建筑工程项目中的钢材、水泥以及其他材料应用数量做出迅速、准确的统计，从而实现各项材料用量的合理控制，避免材料不足或材料浪费情况对工程进度、质量和成本等的不利影响。就目前来看，在通过BIM 技术中的Revit 软件进行工程量统计时，可将统计结果与现场实际材料用量之间的偏差控制在3%以下。

1.2 在节点分析中的应用

将BIM 技术合理应用到建筑工程项目的结构设计中，通过结构图纸的设计和分析，可合理计算出其中所有的复杂节点。比如，对于建筑工程结构里的钢筋框架节点，具体设计中，设计者可采用BIM 设计软件来实施模板构建，并以此为依据，对其中的各个结构节点进行合理的仿真处理。通过这样的方式，便可对模板中的碰撞节点做出完整标注，从而为后续的整体钢筋框架布置及其空间结构优化提供足够便利[2]。另外，通过BIM 软件的仿真建模与节点分析之后，也可以对钢框架结构中各个支撑构件的具体受力状态做出科学分析，尽最大限度消除其中存在的安全隐患。

1.3 在碰撞检查中的应用

在建筑工程项目中，对于管道架设或电缆架设的位置，因为洞口或线沟无法事先预留，所以在后续的电气工程施工中将很容易出现一些碰撞事故，从而对整体建筑工程的施工进度及其质量产生不良影响。为避免此类问题的发生，相关单位与工作人员便可通过BIM 技术来进行施工模拟与碰撞检查。在BIM 软件中完成整体建筑与线路等的仿真模型建立，并根据现场实际情况进行建筑与线路之间的合体模拟施工。通过这样的方式，便可使后续实际施工中可能会出现的碰撞问题得以及时发现，并根据模拟情况，对施工方案进行合理的改造与完善，以此来显著降低建筑工程项目施工中的碰撞情况，减少由于施工碰撞所导致的返工问题。

1.4 在材料管控中的应用

在智慧工地的材料管控工作中，BIM 技术也可以发挥出显著的应用优势。具体管控时，可通过电子标识码以及条形码等的形式将施工现场所有的建筑材料、结构部件以及施工设备等信息全面录入到BIM 管理系统中，以便管理者实时了解所有进场材料、设备等的实际情况，并通过BIM 管理系统对其实施追踪管理与控制。通过这样的方式，便可为各项材料、设备的调度以及建筑工程项目施工方案的合理制定提供有力的技术支持。

1.5 在现场规划中的应用

在建筑工程项目的建设施工中，施工现场规划是实现智慧工地合理建设的关键。而通过BIM 技术的合理应用，便可为智慧工地的现场规划工作提供有力支持。在此过程中，相关单位可将现场所有的工程数据导入到BIM 软件里，通过BIM 软件对施工现场的实际情况进行仿真模拟，以此来监督各种设备设施的应用以及各个施工环节的落实情况。尤其是在一些现场条件比较复杂的建筑工程项目中，通过BIM 模型的构建与应用，更是能够对其施工现场做出合理规划，尽最大限度保障建筑工程项目建设施工的顺利完成，并使其施工质量和安全性得以良好保障[3]。

2.BIM 技术在智慧工地建设中的实践应用策略分析

2.1 项目概况

某EPC 项目东部区域的总建筑面积是21.73 万m2，其中包括17.55 万m2主楼建筑面积以及4.18 万m2地下车库建筑面积。在该项目中，主要包括11 栋住宅楼，其地上建筑为18 层，地下建筑为2 层，标准层高度是2.9m，建筑主体结构是剪力墙形式。在该建筑工程项目的建设施工管理中，主要通过智慧工地系统和BIM 辅助施工的方式进行管理。将BIM 技术作为基础，构建一套完整的智慧工地系统，从而实现整体工程建设的数字化、可视化以及智能化管理。

在本次建筑工程项目中，BIM 技术在智慧工地建设中的主要应用目标包括以下几个：（1）BIM 建模：通过Lumion、Naviswork、Rhino 以及Revit 等专业的BIM软件对该项目中涉及到的所有建筑建模，以此来实现整体BIM 模型与数据的形成，从而为后续的相关工作奠定有力基础。（2）BIM 辅助施工：将智慧工地中的BIM 模型作为基础，借助于相关数据和其他智能化设备，对该建筑工程项目建设施工中的各类问题做到及时发现，并通过BIM 仿真模拟的方式来进行辅助施工，以此来为各个分项工程中的各个工艺环节提供满意的BIM 服务[4]。（3）基于BIM 技术的智慧工地系统构建：将智慧工地平台作为依托，通过BIM 建模的形式将整体的建筑工程项目数字化模型呈现给管理者，从而实现整体施工质量、环境、安全等方面的智慧化与智能化管理。

2.2 BIM 模型构建

在本次建筑工程项目的智慧工地建设中，一项首要任务就是构建整体项目的BIM 模型。将该建筑工程项目实际的建设施工及其应用需求作为依据，在Revit BIM 软件中对各个专业模型进行构建。因本次建筑工程项目具有较大的体量，所以在具体的BIM 建模过程中，工作人员主要将不同的业态区域作为依据，对各个分项目的BIM模型分别进行构建，最后再采用轻量化处理的方式，在Naviswork BIM 软件中完成所有分项目BIM 模型的汇总。通过这样的方式，便可使各个专业之间达到良好的相互协同效果，使不同专业之间的施工碰撞问题得以及时发现和有效解决，从而实现不同专业施工技术之间的有效衔接，尽最大限度确保整体的建筑工程项目设计质量[5]。同时，本次工程中所构建的BIM 模型也和具体的工程成本管理紧密结合到了一起，将各类的成本信息与成本数据都加载到了这个BIM 模型中，以便工作人员在模型中进行工程量清单和相应成本信息的获取。

2.3 BIM 辅助施工

2.3.1 通过BIM 技术审查三维设计

首先是冲突检查。在本次项目的智慧工地建设中，主要采用Navisworks BIM 软件来检查整体项目施工中的碰撞情况，经模拟检测之后，生成的碰撞点总数为982 个。将检测出的所有碰撞位置以碰撞报告的形式导出，便提前发现了施工图纸中的施工冲突与碰撞问题。结合实际的碰撞分析与仿真模拟结果，对各个碰撞点进行合理整改，这样便可尽最大限度避免实际施工中的返工和拆改等情况。其次是审查三维设计。将设计团队已有的背景和经验作为依据，在普通冲突检查的过程中，对整体工程项目的三维设计图纸进行了综合审查，包括规范性、合理性、美观性和经济性等多个方面，并结合具体的审查结果与工程建设需求，通过BIM 技术对其三维设计做出了合理优化。

2.3.2 机电安装工程的深化设计

首先是管线综合方案设计。结合BIM 模型以及实际的工程建设需求，对该项目中的各个区域管综方案做出了合理设计，并将设计好的剖面方案提交给各个区域的负责人，再通过和原设计方以及业主之间的有效沟通来确认管线的综合设计方案。其次是净高分析。在明确了各个区域的管线综合方案之后，需要合理评估其净空高度。通过净高分色图的绘制来清晰表达出项目中各个区域的实际净高状态，从而为各个建筑区域净空状态的清晰表达和后续内装方案的合理制定提供有力支持。最后是安装深化与预留预埋。在业态落定之后，设计者就需要对机电安装工程进行二次设计，并将二次设计结果作为依据，对该项目中的机电安装做到合理深化，以此来实现各个机电系统的精准布局，并以此为依据，采用三维协同设计的方式提前设置各类的预留洞口，从而为施工现场后续的预留与预埋工作提供科学合理的设计图纸[6]。图1 为本次建筑工程项目智慧工地建设中的机电安装工程BIM 深化设计图（部分）：

图1 本次建筑工程项目智慧工地建设中的机电安装工程BIM 深化设计图（部分）

2.3.3 施工现场的BIM 技术应用

在本次建筑工程项目施工现场智慧工地建设中，BIM技术的主要应用策略包括以下几方面：首先是施工现场布置。在正式施工之前，先通过BIM 技术对现场的综合场地平面进行了合理布置，将施工现场实际情况与数字化三维建筑模型相结合，实现了施工现场实际布置情况的立体化展示，并对其施工平面布置与交通组织进行了合理规划，从而使整个施工现场的空间布局分配情况得到了合理优化。其次是模型动态剖切，通过BIM 软件对构建在其中的建筑工程项目BIM 模型各个截面进行剖切，从而为现场施工提供更加直观、形象的指导，以便及时发现实际施工中存在的一些问题，并使其得到及时整改。再次是施工交底方案，将施工图纸中的设计模型以及BIM 软件中的深化设计模型作为依据，在BIM 软件中对其施工过程进行可视化模拟，从而将各项施工操作以更加形象、直观的形式展现给施工人员，最终达到良好的可视化施工交底工作效果。最后是施工模拟，将确定好的施工技术方案以虚拟4D 动漫的形式展现给业主方，以便其及时发现施工技术方案中存在的问题，并根据其实际需求，在BIM 软件中完成相应工序的施工方案修改。

2.4 BIM 与智慧工地管理系统建设

在本次建筑工程项目的智慧工地建设中，主要将BIM技术作为基础，建立了一个BIM 和智慧工地相结合形式的管理平台。在这个管理平台中，施工现场现有的所有重点设备、环境、监控以及门禁等传感监测设备设施都实现了有机集成，从而可充分满足智慧工地的智慧化、智能化与可视化管理需求，为其绿色、安全施工提供良好保障。通过施工现场各类传感监测设备所提供的数据接口，将这些设备全面接入到BIM 与智慧工地管理系统中，将建立好的BIM 模型作为依据，对整个施工现场进行全面的视频监控，并对其中的各种工程设备、施工人员、环境等信息数据进行全面的可视化分析与管理，以此来满足本次建筑工程项目智慧工地的绿色、安全建设管理需求[7]。表1为本次建筑工程项目BIM 与智慧工地管理系统中的主要功能模块及其应用策略：

表1 本次建筑工程项目BIM 与智慧工地管理系统中的主要功能模块及其应用策略

通过这样的方式，才可以使BIM 技术以及智慧工地之间达到良好的协调配合效果，从而实现整体建筑工程项目施工全过程的智慧化与可视化监管。

2.5 BIM 技术应用效果

在通过上述方式将BIM 技术合理引入到本次建筑工程项目的智慧工地建设中之后，通过BIM 技术与智慧工地的结合应用，主要获取到了以下几项应用成效：（1）通过BIM 技术及其相应的软件来建立本次建筑工程项目的样板模型，这样就有效避免了实际施工中的样板区域试验模型加工与制作，从而为本次工程节约了25 万元的样板模型建设费用。（2）在通过BIM 技术与智慧工地技术进行施工现场的智能化与可视化监控之后，使得本次建筑工程项目施工现场的安全监管质量得到了显著提升，从而有效避免了很多施工安全问题的出现，这也为整体施工周期的控制与工程成本的节约提供了有利条件。（3）在通过BIM 技术进行该工程地下车库综合管网的建模与碰撞模拟之后，找出了982 个碰撞点，并在设计单位的协调配合下完成了所有碰撞点的优化设计，从而在后续施工中显著降低了返工费用。经同类型建筑工程项目的对比计算得出，通过碰撞模拟与改进之后，本次建筑工程项目的整体工期缩短了15d 左右，并节约了约10 万元的工程费用。（4）通过施工场地的BIM 三维模型化布置和优化，使得本次工程的建设施工现场布设更加合理，从而避免了不必要的返工情况，并进一步提升了施工现场的安全文明管理质量。（5）通过BIM 建筑模型与施工进度计划的综合分析，优化了很多不合理的施工进度规划与工序安排冲突情况，从而节约了约25d 的施工工期。

结语：

综上所述，在现代建筑工程项目的建设施工过程中，智慧工地是一个先进且有效的全过程监管系统。通过智慧工地的合理建设，可对整个建筑工程项目实施全过程的合理监管。而在智慧工地的实际建设中，BIM 技术所发挥的优势不容忽视。基于此，相关单位、研究者与工作人员一定要对BIM 技术以及智慧工地做到充分了解，明确两者之间的结合优势及其结合方法。然后再以此为依据，结合实际的建筑工程项目概况，将BIM 技术合理融入到智慧工地的建设工作中，从而使建筑工程项目设计、建设及其管理等工作得到合理优化。