BIM在工程施工管理中的应用

李昭夏 卞 贝 刘洁凝 刘旭斌 刘源延 陈 杰

(1.华北电力大学，北京 102206； 2.中铁建大桥工程局集团第三工程有限公司，辽宁 沈阳 110043)

BIM在工程施工管理中的应用

李昭夏1卞 贝1刘洁凝1刘旭斌1刘源延1陈 杰2*

(1.华北电力大学，北京 102206； 2.中铁建大桥工程局集团第三工程有限公司，辽宁 沈阳 110043)

以BIM在工程施工管理中的应用为研究对象，以目前BIM技术应用的优势及其在国内外应用现状为背景，对BIM技术在工程施工管理中的具体应用进行了论述，并对其应用的效益和前景进行了分析。

建筑信息模型，工程施工管理，应用效益，前景

1 研究背景

美国对于建筑信息模型的研究和应用处于世界领先地位，随着BIM的发展，产生了各种BIM协会并出台了各种标准，甚至在某些高校开设了BIM课程；新加坡则从政府到企业都大力推广BIM技术，政府致力于使得建筑业企业把BIM应用于建筑全过程；英国政府要求强制使用BIM；北欧国家挪威等则拥有主要建筑信息模型软件的厂商；日本建筑学会则发布了BIM指南，为BIM技术在日本建筑行业内的应用和发展提供了指导[1]。

近几十年我国建筑行业有了飞速的发展，但是在整个建筑工程管理上还存在着管理粗放、专业协调能力不够等诸多缺陷，而BIM技术的应用可以在很大程度上改善这些缺陷，使得我国的建筑行业向现代化、精细化的方向发展，实现建筑业的革新。我国使用BIM技术比较晚，技术推广较为缓慢。但是随着BIM技术在行业盛行，相关深入研究以及软件运用等人才培训都在进行，加上国家的政策扶持促进BIM在国内的推广和发展，BIM技术的成熟广泛运用只是时间上的问题[2]。

2 BIM概述

BIM即建筑信息模型。目前被行业广泛接受的BIM定义来自于美国国家BIM标准(NBIMS)，该定义规定：BIM可以把一个建筑或设施的物理结构、功能、材料、价格等各种信息用数字表示出来，并形成该建筑或结构的一个数据库。该数据库可以实现信息的共享，在项目的各个阶段，项目利益各方可以随时在该数据库中添加、提取、修改建筑信息，以保证项目的顺利实施和项目利益各方实现利益。

BIM技术在工程施工管理中的应用优势主要表现在：

1)可视化，即运用BIM技术建立3D模型形象直观地将工程效果呈现出来，便于管理和施工人员理解工程细节，确保现场作业的准确和高效。

2)协调性，即利用BIM技术使各个施工单位和管理人员之间形成良好的沟通和互动，以促使工作保持高度的协调性，强化了项目整体利益的经营原则。

3)模拟性，即通过BIM信息模型模拟建筑模型和施工程序、日常紧急情况的处理方法等，达到对三维图纸进行审核纠错、确定合理的施工方案来指导施工的目的。

4)优化性，即通过3D建筑模型集成建筑工程项目各个工程数据，通过整合分析帮助设计施工人员提供可靠的参考，找到问题，优化项目。

5)可出图性，即BIM信息模型可以根据实际需要将精确三维信息模型转化为质量更高、更全面的二维图纸。如综合管线图、综合结构留洞图(预埋套管图)等[3]。

3 BIM在施工管理中的具体应用

3.1设计阶段——三维设计与施工图绘制

1)三维设计：通过三维协调效果图、渲染图和三维实时动态漫游形象直观地表现设计效果。并且三维模型所建立的数据库可以实现数据共享和重复利用，节省重新收集数据和创建模型的时间和成本。在施工前确定设计中存在的问题与冲突，确保设计的可施工性[4]。如西安地铁五号线工程，利用虚拟现实技术增强BIM模型的互动性和二次利用价值。

2)施工图绘制：利用3D模型完成结构条件图，对结构进行分析从而得出合理的结构施工图，可以实现协同设计和数据联动，避免返工。并可以用3D模型直观展现一些用二维难以表达清楚的特殊的、复杂的工程。例如2008年北京奥运会主体育场“鸟巢”，其曲线外壳的尺寸、形状等用二维图来表达非常困难，而使用BIM技术创建的三维模型可以直观展现出“鸟巢”曲线钢的3D模型，甚至可以使3D模型和计算机相关联直接加工异型钢构件，实现无纸化建造[5]。

3.2组织阶段——总场平的布置与工艺模拟

1)总场平的布置：应用BIM软件创建施工现场相应设备、资源的模型，区分施工现场的不同区域，如生活区、作业区、原材料设备加工区，对现场进行模拟，方便总场平的布置和可视施工方案的编制。

2)工艺模拟和施工安排：BIM技术可以在施工之前就能够对各个施工工艺做出模拟展示，形象直观地展示出工程实况。提高施工各个部门之间的沟通效率并结合工作面情况和资源供应情况分析后以精确地组织施工资源进行实体的修建。

3.3生产阶段——成本、进度、质量和安全管理

1)成本管理：建筑所需材料的数量、种类和价格等信息都可以在BIM模型中直接生成，而且BIM数据库中的数据会随着设计的变更而自动变更，省去了人工变更数据的麻烦，而预算员可以根据变更后的建筑信息模型估价、评估风险等。另外，基于BIM技术可以进行“框图出价”，即根据三维模型分楼层、区域、构件类型、时间节点等进行造价估算，工程造价管理人员可及时、准确地筛选和调用工程基础数据。

2)进度管理：利用BIM技术建立模型，把合同和图纸的要求关联到数据库中，设定相应参数，快速、准确获得进度工程量，实现进度节点控制。同时可以基于BIM模拟动画施工，更好地了解施工过程中的难点，合理安排工期。

3)质量管理：

a.技术交底，即应用BIM技术建立模型，形象直观地使工人知道自己将要完成部分的技术要求、完成效果，避免不必要的材料和人工浪费，大大提高施工效率。例如长沙地铁5号线在进行技术交底时使用BIM技术创建的三维模型，用三维动画配以文字和语音说明，直观展现工程各部分施工要点和技术规范要求，形成了一整套可视化交底视频合集使得工人节约了理解施工要点所需的时间，减少了错误的发生[7]。

b.质量控制，即直观了解施工质量控制关键点，在施工现场将BIM模型与实际作业结果进行对比，及时把发生工程质量问题的部位相关情况录入到BIM模型中，有效地避免错误的发生。同时，将BIM技术与现代化新技术相结合，例如使用3D激光扫描技术对构件进行质量验收，可以进一步优化质量检查和控制手段。

c.提供生动全面图纸，即利用BIM技术提供的生动图纸使施工人员预见到建筑的最终效果，及早解决设计施工和图纸设计有冲突的地方，进而保证产品质量。

4)安全管理：基于BIM技术的全真模拟达到对现场的可视化管理，通过这样的方法使项目管理人员在模型中看见临边洞口及多作业交叉危险区域，提前对临边洞口做好安全防护并隔离多作业危险区域。同时BIM数据库联动可以对整个施工现场的危险区域做到动态更新，实现动态安全控制。

4 BIM应用在施工管理中的效益及前景分析

美国斯坦福大学综合设施工程中心(CIEF)根据32个采用BIM的项目总结了使用建筑信息模型产生的效益初步评估：

1)减少40%变更设计预算；

2)造价估算误差在3%精确度范围内；

3)成本估算耗费的时间缩短80%以上；

4)通过检查管线冲突碰撞，将合同价格降低10%；

5)项目时限缩短7%，及早实现投资回报[8]。

BIM技术所产生的效益十分诱人，但其发展也面临许多问题：首先，由于BIM的应用在我国起步较晚，很多人不了解BIM，市场需求不足；其次，由于BIM软件对操作人员要求较高，而重新学习BIM的高昂成本致使很多设计师放弃使用BIM软件；第三，BIM整体市场没有相应的指导规范，BIM市场鱼龙混杂，难以管理；第四，涉及参与方杂、现存可借鉴经验少使得BIM的应用在运维阶段难以实现。我国应加快推出基于BIM技术的一系列应用软件，并加快编制中国BIM标准；而企业层面也应建立BIM中心、培养相关人才，尝试将BIM应用于实际工程项目上。

[1] 贺灵童.BIM在全球的应用现状[J].工程质量,2013(3)：88-90.

[2] 尹 航.基于BIM的建筑工程设计管理初步研究[D].重庆:重庆大学,2013.

[3] 程建华,王 辉.项目管理中BIM技术的应用与推广[J].工程质量,2012(8)：156-159.

[4] Reijo Miettinen,Sami Paavola. Beyond the BIM utopia: Approaches to the development and implementation of building information modeling[J]. Automation in Construction,2014(8)：51.

[5] 李久林,王 勇.大型施工总承包工程的BIM应用探索[J].土木建筑工程信息技术,2014(10)：181-183.

[6] 马筠强.基于BIM的施工现场布置优化研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2016.

[7] 李祥进.BIM技术在地铁项目施工管理中的应用[D].长春:长春工程学院,2016.

[8] Brad Hardin. BIM and Construction Management: Proven Tools, Methods, and Workflows [M]. SYBEX INC，2009.

ApplicationofBIMinengineeringconstructionmanagement

LiZhaoxia1BianBei1LiuJiening1LiuXubin1LiuYuanyan1ChenJie2*

(1.NorthChinaElectricPowerUniversity,Beijing102206,China;2.ChinaRailwayConstructionBridgeEngineeringBureauGroupThirdEngineeringCo.,Ltd,Shenyang110043,China)

The article takes the advantages of current BIM technology and its application status at home and abroad as background. All aspects of BIM technology’s application in engineering construction management and the efficiency and prospect of the application are discussed based on the application of BIM in engineering construction management.

Building Information Modeling, engineering construction management, application benefic, prospect

TU712

A

1009-6825(2017)27-0255-03

2017-07-15

李昭夏(1996- )，女，在读本科生; 卞 贝(1996- )，女，在读本科生; 刘洁凝(1997- )，女，在读本科生;刘旭斌(1996- )，男，在读本科生; 刘源延(1997- )，男，在读本科生

陈 杰