大型工业厂房工程建设中BIM技术的应用研究

孙瑞琨 ，张硕 ，夏刚 ，孔亮 ，左永清

（中建八局第一建设有限公司，安徽 合肥 230000）

1 工程概况

本项目为大型显示面板生产厂区，本期工程用地约36.68万m2，建筑面积约为20.84万m2。总计9个单体同时施工，单体结构形式主要为混凝土框架结构，各单体间通过钢结构连廊、管架进行连接。工程工期仅259天，根据工期节点要求，从总包进场至移交洁净包、纯水包仅4个月时间。建成后将成为国内首屈一指的面板生产线厂房。

2 BIM技术应用的必然性

2.1 BIM技术的概念

BIM即是指建筑信息模型（Building Information Modeling），国际标准组织设施信息委员会（Facilities Information Council）的定义较为容易接受，即：BIM是在开放的工业标准下对设施的物理和功能特性及其相关的项目全寿命周期信息的可计算、可运算的形式表现，从而为决策提供支持，以更好地实现项目的价值[1]。BIM技术简单来说，就是以建筑工程项目的各项信息为基础，利用三维数字技术模拟建立建筑模型，并将其应用于设计、施工、管理等项目全生命周期的数字化技术。

2.2 BIM应用现状分析

运用BIM技术的项目管理，是将现阶段建筑行业向更精细、更高效、更规范推进的助燃剂。但目前，我国BIM技术主要应用于有强制要求的大型项目中，完全由BIM设计完成的项目不到1%，远低于美国、欧洲各国以及日本的应用率[2]。而对于应用BIM技术的诸多项目，也并没有将整个管理与BIM技术相结合，实际应用还仅仅停留在软件的应用上，并没有实现应用BIM技术的意义-4]。

2015年7月，住建部印发了《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》，其中明确了我国BIM技术的发展目标：“到2020年年底，建筑行业甲级勘察、设计单位以及特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现BIM与企业管理系统和其他信息技术的一体化集成应用。”[5]

在这个大背景下，各勘察设计单位、施工企业积极响应国家号召，探索BIM技术在工程中的效益点势在必行。

3 设计阶段的BIM应用

3.1 逃生模拟

厂房跨度大、空间复杂，人员密集，对灾害逃生要求较高。设计阶段利用模型进行人员应急疏散仿真工程软件进行逃生模拟分析，规划紧急情况发生时的人员安全路径，对于所选房间出具人员数量与时间曲线，严把安全逃生生命线。

3.2 方案选定

针对设计方案，BIM技术实现方案漫游并且提供VR虚拟现实体验、制作全景照片、能效分析、环境分析，在方案阶段就能切身体验项目建成后的产房内饰和管综排布，“所见即所得”。及早提出修改意见，规避后期方案调整带来的施工困难、成本提高。

3.3 管线综合

依据BIM应用标准化，根据工程建模配色标准对管线方案进行初步建模细化，综合深化，分专业划分下发。建立工程通用设备模型纳入数据库，随用随取。

基于BIM技术综合排布管线，出具冲突报告，针对冲突项进行合理避让优化设计，发现解决冲突项，提升出图质量。根据系统设备主辅套包商划分，各包商进一步深化各自管线设备模型，一方面利用模型指导施工，另一方面依据方案提出洞口开洞条件，总包依据开洞条件对砌体洞口进行预留开洞。

3.4 BIM施工图

模型方案深化后，使用BIM模型直接出图，用于多方签合会审，方便变更修改，定稿后出具施工图下发相应包商进行施工。

3.5 钢结构深化

基于BIM技术可对钢结构进行深化设计，编制构件编号出具构件清单，按照编号及清单分批进场钢结构材料，做好物资管控。经过对钢结构连廊管架的深化设计，钢构件分批加工入场，合理安排施工段。

4 施工阶段的BIM应用

4.1 方案交底

将施工方案、技术交底BIM技术化，利用模型直观描述方案或交底的工艺、工序、控制点，关联二维码，张贴与现场相应位置，现场人员使用手机进行扫描查看，提高交底的渗透性，普遍性。

此外，针对具有代表性的标准化节点，可利用BIM模型深化出具交底视频，将整个交底或方案已视频的方式展示出来，并整合为工程标准化工艺节点库，结合二维码技术覆盖推广，为类似工程提供帮助。

4.2 工艺展示

工业厂房中，建筑功能是以满足特定生产工艺为基础的，对施工的把控是需要考虑这些工艺原理的。依托BIM技术，可在指导施工的前提下，利用模型简明展示厂房各功能区系统的工作原理，使得所有参建人员快速了解所建区域的使用功能、运作原理，充分理解各个施工过程的要点、控制点，共同严把现场质量的同时，还能对工程有进一步的认识及了解。

4.3 平面布置

针对施工用地紧凑，运用BIM技术对各施工阶段进行场地平面布置深化，采用标准化族库对施工器械、临建、堆场等进行布置，合理规划塔吊节数、加工棚数量，实现群塔施工有避让，现场倒运无冲突的三维化空间利用。

4.4 BIM+无人机

使用无人机对现场进行倾斜测量，建立现场实时模型，上传云平台，施工单位根据进度计划进行近期场地布置规划，各参建单位随时查看，进行相应工作安排，高效利用场地，保驾工程进度。

针对场地面积大，土方平整较复杂，利用BIM+无人机点云技术，对土方平衡进行计算，合理规划土方平整方案，配合物资及商务，有准备地进行土石方工程的招标、管理及结算。

4.5 强化生产

在生产方面，根据施工总进度计划，进行BIM4D项目进度模拟。并以BIM5D平台为工具，对各个单体进行流水段划分，根据生产例会内容进行每周任务派分。

过程中可做到上传每日现场进度、劳动力数据上传至BIM5D平台，并辅以轻量、直观的进度模型，整合每日实际进度并更新模型，通过平台将模型传递给各方，进行现场进度跟踪和每日巡场进度核实。

每周基于追踪进度模型返回检查情况和本周的任务完成情况，出具进度检查报告。在协同平台中，将检查报告反馈给施工部门，由项目生产负责人分析滞后原因，提出方案，并落实在下周的任务派分。

4.6 协调质量安全

①现场质量安全问题的平台管理：实施依附BIM技术的平台化协同管理，各管理方通过移动端随时将问题标注于模型相应位置，并上传至平台指定责任人进行整改，做到了有理可寻，有据可查，确保质量安全双把控。

②现场安全性提前分析：对施工模型进行安全分析，自动识别临边、洞口等危险源并出具报告，做到坠落风险提前统计，计划性采购材料设备。

③质量样板、安全体验虚拟化：结合BIM+VR技术，质量方面建立包括有模板、钢筋、混凝土浇筑、防水、砌筑、安装以及装饰装修等一系列工程样板模型；安全方面，对现场常见安全问题，如高处坠落、坍塌、物体打击、起重伤害、触电、机械伤害、中毒窒息、火灾、爆炸等类型，制作模拟场景模型。在现场周边设置BIM+VR虚拟体验区，丰富质量安全教育形式。

4.7 助力商务物资

在商务方面，充分利用BIM模型的信息化特性，优化模型精度，对模型进行商务化信息添加；并落实模型现场100%校核，保证模型真实性。实现各工程量清单明细表精确提取，移交商务部门用于上下游核算；另一方面可以结合BIM5D关联施工流水段，对现场材料进行精细管控[6]。

5 运维阶段的BIM应用

运维阶段运用BIM技术，管理方通过模型信息可获得整个工程全生命周期的真实信息，基于这些信息，可以轻松实现受腐蚀、易耗损以及高精度等构件的按时巡查，定时检测。追溯损坏构件源头，及时保护相关联构件，随时掌握供应商信息，获得全面细致的解决方案，避免不必要的损失，进一步提高运维管理的效率。

6 结语

BIM技术的可视化、一体化、参数化以及协调化等优势将成为建筑行业未来发展的方向[7]。近些年我国对于BIM技术的大力支持与政策的扶持，极大地促进了行业内BIM技术的普及。以工程模型为基础，在不同阶段中发散出相适用的应用点，就是BIM技术应用的根本。在落实已有应用的基础上循序渐进，将应用点提升为效益点，以效益点促进新的应用点，携工程数据迈入建筑业的三维信息时代。