济南护理职业学院实训楼施工阶段BIM技术应用

(济南二建集团工程有限公司，济南 250001)

1 工程概况

1.1 项目简介

本项目位于风景秀丽的玉岭山西麓，济南护理职业学院校园内。建筑面积12 000m2，筏板基础，框架结构，地下一层，地上四层。该工程建成后将成为集教学和科研为一体的综合性建筑。项目效果图如图1所示。

1.2 工程特点及难点

本工程处在护理学院教学区域内，对施工环境的要求苛刻，安全文明施工极其严格。另外工程在四月份开工建设，同年九月就要投入使用，工期特别紧张。同时质量目标、成本目标要求高，常规手段难以保证项目目标的实现。

2 BIM组织及应用环境

2.1 BIM应用目标

建立BIM常态化应用机制，无论工程规模大小，重要程度如何，均需应用BIM技术，做到BIM技术推广应用的全覆盖。不但要努力实现BIM在标志性建筑中的应用，更要积极探索它在常规项目中的推广实施。

2.2 团队建设

公司BIM中心负责项目BIM技术的应用指导，挑选BIM骨干成员担任项目各专业BIM工程师，项目管理各部门、各分部分项工程管理小组、各专业分包围绕模型展开具体应用，实现各专业、各环节的全员参与。

3 BIM应用

3.1 BIM建模

BIM工作小组首先编制了本项目样板文件，制定了建模标准及系统颜色分类。基于Revit平台分专业、分系统建模，各专业模型在Navisworks中整合后进行碰撞。通过三维可视化、碰撞检测等手段的应用，预判可能会产生的实际问题，对项目精细化管理提供帮助。为保证模型的真实性和实用性，各专业构件、设备模型均符合现场材料参数，模型深度等级不低于LOD350。

3.2 BIM应用情况

3.2.1 土建方面

(1)利用三维扫描技术，在工程东侧安全隐患较大的山体边坡部位，通过多次扫描模型的对比，观测边坡位移情况，防患于未然。

边坡扫描操作如图2所示。三维扫描模型如图3所示。

图2 边坡扫描操作 图3 三维扫描模型

图4 倾斜摄影生成模型计算土方量

图5 可视化交底

(2)工程选址于玉岭山西麓，地形起伏大，为保证在2017年9月开学使用，运用无人机+倾斜摄影快速生成三维场地模型[1]，优化地基处理方案，大大节省了土方抄测、工程量计算、方案敲定的时间，确保工程按期完成。倾斜摄影模型土方工程量计算如图4所示。

(3)可视化交底、虚拟样板。进行BIM可视化技术交底，动态演示施工过程。通过这种新颖的技术交底方式提高劳动生产率，提升安全质量管控水平[2]。用虚拟样板代替实体样板，降低成本，节约场地。可视化交底如图5所示。

3.2.2 机电方面

利用BIM具有可视化、互动反馈等特性，建立机电安装专业模型，优化综合管线布置。在施工过程中利用三维扫描逆向建模，将现场实际空间及预留洞口位置扫描成像，并与模型数据进行对比复核，根据实际偏差做出调整。管线扫描操作如图6所示。逆向建模如图7所示。

(2)预留预埋洞口的精准定位一直是困扰安装专业的难点，通过土建模型和机电模型的碰撞检查，快速发现洞口位置是否准确合理。现场管理人员通过移动端，可以调取预留预埋洞口的定位信息，便于随时进行跟踪校核。

(3)通过三维扫描仪提取建筑物实际尺寸，录入修改三维模型，进行管线的综合排布和优化。对安装管线进行模型的拆分和加工图的编制，交付工厂进行定制。工厂根据加工图进行构建数量提取和备料、加工。施工人员根据模型信息和优化后的图纸进行现场流水安装。管线预制加工流程如图8所示。

图6 管线扫描操作

图7 逆向建模

图8 管线预制加工流程

3.2.3 装饰方面

(1)将BIM融入到样板引路工作中去，进行虚拟样板间建造和动态样板引路，将施工重要样板做法、质量管理要点、施工模拟动画等进行动态展示，让技术管理过程得到更形象、更直观的展现。虚拟样板间如图9所示。

图9 虚拟样板间示例

(2)用三维扫描仪实测实量房间净尺寸、地面平整度、墙面平整度等数据生成三维模型，以该模型为基础，通过地砖排版自建族对地砖规格、拼缝、做法进行设定，从而实现所选区域内地砖排版的快速完成。

3.2.4 深化设计

(1)本工程外墙窗檐、线条较多，保温材料又较难现场切割，我们通过外墙装饰模型的深化设计，将外墙保温材料进行精确排布，确定不规则材料的尺寸、数量和位置。材料生产企业根据BIM模型提取数据，直接安排生产、配送，工人现场进行定位、安装，实现实体和模型的有机融合。

(2)建立实训教室模型，进行房间布局和采光分析，对护理设备、仪器、操作空间参数化建模，模拟操作过程，进行房间布局优化，为用户提供有益参考。实训教室模型如图10、11所示。

图10 实训教室模型1

图11 实训教室模型2

3.2.5 BIM 5D平台的应用

(1)BIM 5D平台高度集成了临设场布、工期进度、质量安全、材料及结算等模块。在开工前期，通过三维场地模拟布置，优化了临设、道路、材料区、加工区等排布，减少材料的二次搬运，提高道路通勤效率，降低临设建造成本，推动施工现场一体化方案的实施。

(2)利用BIM 5D 平台整合各专业模型信息，便于进行工程量统计及成本分析，实时快速查询所需工程量信息。工程报量、分包预结算、材料计划、成本分析等各种报表可以快速生成，再结合项目信息化管理系统的应用，可以快速审批，最大限度地保证了各种报表的及时性、准确性及有效性，大大地提高了工作效率，降低了管理成本[3]。5D平台工程量提取如图12所示。5D平台物资查询如图13所示。

图12 5D平台工程量提取

图13 5D平台物资查询

(3)通过手持移动端的应用，将现场安全、质量检查情况实时传输到项目信息化管理系统中，还可以将三维模型与现场实际情况进行比较，检查施工质量。

4 项目应用效果

BIM技术的落地应用，与施工管理相结合，实现了技术交底可视化、施工流程模式化、构建加工工厂化、现场安装流水化、项目管理信息化。优化了管线布设、节省了材料、节约了人工、降低了成本、提高了效率。对各施工工序的质量管控、对施工各环节的安全把控持续增强。通过BIM在本工程中的应用尝试，进一步拓展了BIM的应用范围，提升了BIM的应用价值，为我们推广BIM在常规工程中的应用积累了不可多得的经验。

5 总结

5.1 创新点

(1)将现场视频监控系统、噪声检测设备、扬尘监控设备关联三维模型，并将数据集成于信息化管理平台系统中，实现数据的实时传递。我们正在研究在信息化平台中设置报警临界值，一旦超过该临界值，系统会自动报警并将信息推送至相关责任人，实现现场设备的实时监控。

(2)建立VR安全教育体验馆，通过沉浸式交互体验，丰富安全教育形式，增强工人安全意识。

(3)通过3D打印技术的运用，将虚拟模型具象化，更直观的展现方案成果，使沟通交流和方案优化更直观便捷[4]。我们积极探索研究BIM与3D打印技术、PC构件技术之间的集成应用，以服务于我们的产业布局，实现企业的转型升级。

(4)通过对Revit功能更深入的研究，在参数化设置中灵活的运用条件语句进行公式设定，自主开发了地砖自建族、墙体自建族、钢筋自建族，极大的提高了工作效率。地砖自建族后台代码如图14所示。墙体自建族后台代码如图15所示。钢筋自建族后台代码如图16所示。

图14 地砖自建族后台代码

图15 墙体自建族后台代码

图16 钢筋自建族后台代码

5.2 经验

通过BIM的常态化应用，用技术创新引领我们管理创新：我们不仅要聚焦创新课题，培育创新主体及创新平台，增加创新投入，稳定创新团队，加大创新力度，营造全员创新的新常态，努力开创BIM技术应用的新局面，使BIM技术在项目应用中落地生根，利用BIM技术信息共享、资源整合的显著优势，更好的为工程项目管理服务。