BIM技术在施工各阶段场地布置中的应用分析

段波，甘林，熊满勋

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 引言

建筑工程已经成为城市建设必不可少的重要部分，工程项目资金投入量大、建设周期长，各工程从可研需求到竣工需要几年时间，大致包括基础施工、主体施工、整体装修等三个阶段。某些大型工程项目还有现场勘察、土方开挖、桩基工程和机电安装等阶段。传统的建筑工程项目建设，施工图纸多采用CAD绘制，且图纸采用二维平面方式，晦涩难懂，并且难以将施工阶段的注意事项全面表达出来。对于工程设计的不合理之处容易产生安全隐患、施工交叉冲突、二次返工等问题。在建筑工程中，采用BIM技术进行模型设计，可以实现施工场地的三维模型设计。利用该三维模型可以对工程各阶段的施工场地布置进行模拟，也可以对同一施工阶段的不同工序进行碰撞检查，通过动画或漫游形式可以及时发现设计中存在的安全隐患或者不合理地方，使场地布置更加经济、合理[1-4]。

2 BIM数字化设计研究

本文研究是采用Revit软件创建一个项目的多个阶段的场地模型并且直接生成施工的场地布置图，实现对施工阶段工程量的统计。Revit软件的优点是可以实现工程量统计、施工图纸出图、精细化建模等功能。

2.1 碰撞检查

施工碰撞检查主要分为软碰撞和硬碰撞。软碰撞指的是在施工中两个构件之间预留空间无法满足构件的施工和检修运维等要求；硬碰撞指的是两个构件发生实际交叉冲突。Revit和Navisworks软件通过设定构件碰撞参数，可以实现对模型的碰撞点进行检测并生成检测报告。基于BIM技术搭建的模型实现施工进度模拟、工艺模拟和动画漫游等功能，让各参建方更加直观具体地检测和发现施工中存在的隐患，并及时进行整改和优化，通过对各施工方案进行对比，选择最优施工方案。

2.2 工程量计算

通过Revit软件可以实现项目工程量的计算，利用软件中的明细表可以进行工程中各施工单位的面积、体积和长度计算。但是该方法存在一定弊端，明细表中的数据与工程不符需要人工处理，且格式与工程量清单不一致。

2.3 施工图出图

基于BIM技术的Revit软件可以对施工项目的三维立体模型进行动态演示。设计人员可以根据工程实际进行图形修改，针对施工中需要注意的细节进行剖面、立面等三维展示。结合具体的施工场地进行简单修改就可以生成场地平面图，还可以导出构件详图。现场技术人员和施工人员可以结合软件的三维和二维制图技术，一目了然地解读设计表达意图。

3 构件库的创建

3.1 族构件的分类

基于Revit软件实现三维场地模型设计的第一步就是要创建族构件，族构件分为内建族、系统族和可载入族。内建族在实际应用中比较少，主要是因为应用范围有限，只能使用在当前项目中，不能应用到其他项目内。系统族和可载入族是场地建模最常用的，现场的设备、场地道路、生活区设施和生产区设施都通过族构件来创建；场地的地形、硬化和围墙等可通过系统族来创建。

3.2 构件的精度和要求

采用Revit软件进行施工场地模型设计时，族的精度对施工平面图、工程量统计和模型空间碰撞等具有直接影响，Re‐vit构件族的各参数要与现场一致，并且外观接近。

4 案例研究

4.1 工程概况

某工程项目包含1栋活动中心、4栋办公楼和一层地下车库，活动中心楼高21m、办公楼高36m，项目位于两道路交叉口。

4.2 应用流程

施工场地模型布置包括了场地模型的创建、模型的检查和BIM成果和应用等几个步骤。然后进行场地分析，合理划分工作区、办公区和生活区，绘制施工总平面布置图。完成前期分析工作后，就可以设计三维场地模型，然后采用审核合格的模型进行施工图纸和工程量计算。

4.3 应用分析

4.3.1 阶段场布模型的创建

本项目建模所用族库管理平台采用BIM族空间平台，对族构件进行分类时按照《场布模型构件种类表》表格执行，并在模型创建的准备期将族构件整理并上传至族库管理平台，以提高场地布置模型的效率。场地布置模型的创建要结合项目工程的具体情况和具体施工进度，按照工程项目的具体用地范围和用地要求，并结合影响工程建设的相关环境因素，将项目场地分为办公区、生活区、生产区、休息区等。项目的场地模型随着施工进度的具体情况不断变动和规划，且各施工阶段的模型要和该阶段工程的重点情况相一致。结合本工程项目的具体情况，模型创建阶段需要的模型主要有：土方阶段、主体施工阶段和工程装修阶段场地的模型。

在创建模型的过程中也要进行构件配置。通过Revit软件的明细表对模型的构件设置进行核查，对模型中缺少或者多设置了相关构件的要及时进行调整改进。随着工程施工阶段的进展及时更新施工现场的布置，施工过程中出现构件碰撞要及时进行模型调整，对其他影响施工进度或方案的因素，在发生变化时，要及时对施工模型进行汇总，并实时更改，实时联动反馈到其他施工阶段的模型中。

4.3.2 碰撞校验

基于BIM技术搭建的模型可以对施工程序进行模拟预演，在完成模型搭建后，将各个施工阶段的参数模型导入Navisworks软件中，进行模拟预演，检查工序的合理性。通过对工序和构件设置碰撞范围参数进行碰撞检查。及时发现施工过程中的各类碰撞问题，并及时进行优化调整。对于软件无法检测出来的碰撞细节，可以通过Navisworks或者Revit软件的动画漫游功能进行分区检查，本项目采用Navisworks软件检查出来的碰撞问题主要有以下几个部分：

①工地未设置防护棚，施工现场各出入通道未设置符合规范的防护棚；

②施工场地硬化，施工现场的材料加工区和道路没有进行标准化的硬化；

③防火间距，项目工地的宿舍区、办公区的防火间距不满足4m的规范要求。

4.3.3 工程量计算

基于BIM技术的项目可以采用Revit软件建立场地模型，直接导出项目的工程量，然后根据设置好的工程阶段，直接计算出每个工程阶段的构件工程量。传统建筑项目是二维施工图纸，工程量采用手算方式，计算效率低且容易出错。本项目中根据已经搭建好的工程模型可以直接提取出土方施工阶段工程量、主体施工阶段工程量和装修施工的工程量。

4.3.4 场布出图

基于BIM技术的建筑模型可以直接将Revit平台的三维模型转化为二维平面图。根据系统导出的二维图形添加标注和文字注释后，可以直接形成各个阶段的施工场地布置图。本工程项目主要阶段的（例如，土方阶段、主体阶段和装修阶段）布置图均由Revit平台直接生成。除此之外，对工程中复杂的细节之处，还可以直接生成复杂构件的立面和剖面详图，便于施工人员更好地解读设计图纸和施工方案。

5 结语

基于BIM技术、根据施工项目参数搭建的模型，不仅可以通过三维立体形式、直观形象地展示施工现场布置情况，还可以及时发现现场的不合理或隐患之处，及时进行处理。通过BIM技术对施工方案的模拟和合理优化，可以提供最优的项目施工方案。Revit软件可以为工程项目提供工程建模、二维图纸出图和工程量清单计算等，但是对于具体的实际案例还有一些局限性。通过本案例的具体分析，暴露出软件实际使用过程中的一些不足之处，远期可以通过对Revit软件进行二次开发实现相关功能。

1）场地地形建模效率低

基于二维地形图，通过Revit软件实现三维地形图纸的创建需要人工手动操作，效率较低。需要开发能够自动识别二维地形并生成三维地形图的功能，提高地形模型创建效率。

2）工程量导出的数据格式不符合要求

在工程量清单计算时，采用Revit软件导出的明细表不仅格式与工程量清单不一致，而且工程数据比较单一，不能满足工程量清单的需求。未来，软件二次开发时，可以设置相关计算规则，通过构件名称映射，自动计算出相关构件的工程量，直接生成符合现场要求数据和格式的工程量清单。

3）研发更多提高建模效率的功能

本项目中，通过BIM技术采用Revit软件实现了现场施工图纸布置、施工模型创建、布置族构件和现场道路生成等，极大提高了施工场地布置设计效率。可以借鉴CAD软件的快速建模插件功能，对Revit软件进行二次开发时，采用建模软件的先进经验和方法，提高建筑项目的建模效率。