BIM技术在项目施工全过程的综合应用探析——以某公共文体中心项目施工为例

杨 杨

（南通建工集团股份有限公司，江苏 南通 226000）

近年来，随着信息技术的飞速发展，BIM技术应用也逐渐从单一应用点向集成化应用发展。如何将BIM技术落地并真正与施工全过程相结合，成为多数施工企业BIM技术应用的难点。本文以江苏南通开发区公共文体中心项目为例，探讨BIM技术助力项目施工全过程的应用点及价值点。

1 工程概况及应用需求

南通开发区公共文体中心项目位于江苏省南通市经济技术开发区能达商务区核心景观北侧，总建筑面积31 853 m2（其中地上26 612 m2，地下5 241 m2），由图书馆、文化馆、健身中心和档案馆主体及配套设施等组成。

该项目结构造型复杂、复杂节点多，项目施工精细化、管理集成化要求高。业主自主研发了BIM云项目管理平台，立项之初即要求设计、施工、监理方在项目部各自成立BIM应用部，利用BIM技术助力项目全过程管理。

2 BIM技术助力项目全过程的主要应用点

（1）企业级BIM标准制定

在项目应用过程中自主制定完整的BIM应用标准，修编了2019企业级BIM建模标准、施工落地操作手册、交付标准及验收标准等，并和上级（集团）BIM中心进行标准的论证及讨论。

（2）BIM三级培训与交底

针对该项目的工程特点和BIM应用难点，成立BIM应用部，进行了“三级BIM应用培训”，即甲方BIM项目管理平台培训、内部BIM应用实训及项目部全员培训（班组长至项目经理）。通过三级培训让项目部全体管理人员掌握BIM技术应用要点，熟练使用BIM应用软件及平台。

（3）BIM模型和图纸对比，辅助图纸会审

项目在设计阶段即采用了BIM技术，并在移交设计资料时随附项目BIM设计模型。由于BIM设计模型非正向设计完成，模型完整性不够，BIM应用部需利用甲方所提供的图纸和模型进行对比审核，形成书面报告，并在图纸会审时结合模型展示进行答疑和修改。

（4）进度计划策划

传统的施工进度控制依靠平面数据进行，不能实时跟踪项目进展并实时分享数据。应用BIM技术，将项目总进度策划与BIM云平台进行资料及模型进度关联，与无人机航拍数据关联双方式控制，可帮助业主实时了解现场进度，且可对现场进度进行平台大数据分析，实时提醒业主及施工单位进度延迟情况。

（5）场地布置规划与策划

应用BIM技术，根据项目进展对施工现场进行三维场地规划布置（如图1）。同时，应用BIM还可自动检测场地布置的合理性，从而优化场地布置和临设材料用量。项目前期，将布置方案动态展示给参建各方，以便讨论和确定方案，并且在现场以全景动画、视频及模型方式向现场施工管理人员及工人展示。

图1 应用BIM技术进行场地三维规划布置

（6）深化设计院BIM模型

设计院BIM模型往往缺乏完整性，为避免施工过程发生诸多环节“碰撞”，可根据甲方咨询单位的模型交付标准，分别对设计院提供的模型进行深化，在深化过程中记录图纸模型问题，以进一步完善模型和图纸。如该项目在深化时即发现并解决了诸多图纸问题：结构39处、机电125处、幕墙34处、内装54处（包括专业间碰撞），模型问题129处（非正向设计缺点），为后续工程的顺利开展提前排除了诸多障碍。

（7）重难点方案动画

BIM技术在项目施工过程中的应用，最突出的优势就是模拟性[1]。特别对于深基坑、劲性柱、高支模、大跨度钢结构桁架、预制梁等施工重点难点环节，采用BIM技术，根据方案制作模型及施工动画，可便于方案交底和指导现场施工。该文体中心项目的中央共享大厅屋面为大跨度悬空钢—混凝土结构，边柱均采用型钢混凝土组合结构，造型要求每根砼梁与柱连接均为不同角度的斜交[2]。由于采用自然锚固无足够空间，弯锚焊接做法、套筒连接器、主筋穿钢骨等方法均不宜采用。因此，利用BIM技术给出如图2（a）所示的劲性柱施工方案，即采用在钢柱上焊接牛腿的方法，通过牛腿翼缘板和梁主筋进行焊接，以满足任意角度斜交连接的要求。另外，对于基坑开挖、高大支模、结构屋面安装、预应力梁等重点难点环节也给出了施工模拟方案（见图2），并通过动画模拟，直观展示施工过程和操作方案，对现场重点环节的顺利施工发挥了较好的指导作用。

图2 重点点环节施工模拟方案

（8）可视化技术交底及定期BIM可视化碰头会

借助信息技术呈现三维可视化BIM模型，可使空间设计高精准度的可视化效果得以实现[3]。特别对于施工重难点多的项目，可通过建立可视化交底“三同步，一教育”制度，实现模型同步交底、重难点同步交底、重要节点同步展示、危险作业区域VR可视化教育，突破难点；还可定期举行BIM可视化碰头会（如该项目每周五定时举行），由参建各专业技术负责人及BIM负责人等参加，进行现场进度完成情况的可视化交流、各专业碰撞点分析和施工重难点讨论。

（9）机电深化设计

由于工程项目复杂程度高，若采用传统的二维图纸进行机电深化设计，在管线综合设计、施工和优化等方面有很多局限性。采用BIM技术，可在施工前期针对性地进行碰撞分析检查，及时发现二维施工图纸中的“错漏碰缺”等不足。施工过程中可通过BIM技术加强轻量化管理，针对分包班组“各自为政”而导致的管线安装混乱、检修空间狭小、净高不足等问题，及时组织召开协调会，确定管线排布原则，给出综合支架的优化方案，并据此出具剖面图，将模型无损上传并进行轻量化处理；同时，对班组进行交底，指导施工，使各专业分包班组都能通过移动设备进行实时信息交流沟通、协同工作，有效避免了返工现象的发生。实践表明，采用BIM技术进行机电深化设计（包括碰撞检查、施工出图和管线综合优化等）[4]，机电管道布局合理，增大了净高，整体观感质量优，不仅大大减少不必要的返工，且在提高管线综合质量的同时，显著降低了工程成本。

（10）工程量精细化管理

BIM是以建筑工程项目的各项相关信息数据为基础建立的数字化建筑模型，可提供强大的数据支撑和技术支撑。通过建立成本的5D（3D实体、时间、工序）关系数据库，让实际成本数据及时进入5D关系数据库，成本汇总、统计、拆分对应瞬间可得[5]；建立实际成本BIM模型，通过周期性（月、季）调整按时维护好模型，可结合现场进行消耗量分析、设备与材料管理、核算对比、造价成本统计，还可直接统计建筑的实际工程量，根据清单计价规则套用清单信息，形成工程量清单[6]。实践表明，BIM的数据共享与平台支撑突破了传统管理技术手段的瓶颈，提升了项目工程量精细化管理和信息化管理水平。

（11）幕墙的BIM应用

建筑幕墙的传统制作方法是将模型展开成平面进行下料，再利用钢化炉自动形成弧度。由于该项目幕墙造型复杂，幕墙造价成本高，传统制作加工难度系数相对较大，极易出现返工，导致施工成本追加。因此，在项目前期利用BIM进行幕墙深化设计；施工阶段幕墙BIM设计深度达LOD350；后期可通过模型进行幕墙构件工程量统计，进行可视化指导现场幕墙的安装与施工。利用BIM技术进行建筑幕墙预制构建、可视化方案讨论、幕墙问题发现修改、重难点方案可视化分析、专业间碰撞等，保证了幕墙项目按计划顺利完工。另外，有条件的还可基于BIM技术建立建筑幕墙裂纹损伤强度智能评价系统[7]，生成建筑幕墙裂纹损伤强度评价方案，现场检测幕墙裂纹，完成数据建模，生成评价结果并提出整改建议等。

（12）内装的BIM应用

近年来，BIM技术除了在土建、机电和钢结构中运用良好外，在装饰工程中的应用也效果显著[8]。在内部装修环节，BIM的应用主要涉及可视化方案讨论、现场施工指导、重难点方案可视化分析、专业间碰撞、装饰细部方案可视化等。该项目在内装施工前即根据设计院图纸，结合结构模型进行深化，内装模型精细度达LOD350。同时，将内装模型与结构和机电模型进行软硬碰撞，出具碰撞报告，并在定期例会时进行协同调整，最终实现现场施工与模型的一致性。

（13）建立项目管理BIM 5D云平台

建立BIM 5D项目管理云平台如图3，通过云平台将BIM应用融入施工现场常规化管理，将资料、施工进度、质量安全、成本、进度等数据与模型相关联，将业主、设计、监理、施工等各方项目现场管理工作融入平台，提高了现场管理效率，使现场施工管理更为精细化。

图3 BIM 5D项目管理云平台界面

（14）BIM+技术应用

项目通过BIM+VR技术建立“VR体验间”，搭建集项目各专业BIM模型、安全教育、模拟体验、危险识别为一体的安全体验平台。BIM+VR平台通过BIM与虚拟现实技术的结合，将项目效果模型清晰展现给施工人员。通过模拟高空、洞口坠落等效果，让其体验安全伤害的严重性，强化施工人员安全意识。

采用BIM+建筑施工二维码信息化管理方案，随时掌握施工进度，提升现场监督效率，强化项目信息化管理。

采用BIM+物联网技术，经BIM 5D云平台将BIM模型传送至筑材网。根据施工进度安排，在平台中提出材料量清单，并将信息及时在筑材网发布，跟踪材料询价、报价、中标及审批、签订合同等情况。

3 BIM的综合应用成效

为检验BIM技术的应用效果，组织了BIM应用部内部测评和参加各方调查测评，统计项目应用点落地率如表1，应用点参建各方认可度如表2。

由表1分析可见，BIM应用点不只局限在机电应用设计深化领域，已逐渐与施工工艺相结合，并进一步融入现场常规化管理。表2分析表明，多数参建方对项目落地应用点认可度高，但在工程量统计应用方面还缺乏有效认可。

表1 项目BIM应用点落地率

表2 项目BIM应用点参建方认可度

项目施工过程中，结合现场需要申请了基于BIM的建筑检测辅助装置等3项与BIM应用相关的专利，通过了中建协的BIM全国大赛三类认证，荣获南通市建筑业第一届“江海杯”BIM大赛一等奖等。另外，形成了一套完整的项目级BIM应用模板、BIM企业级建模标准及交付标准，得到了业主方及建设部门的一致好评。

4 结 语

实践表明，针对造型复杂、专业多、工期紧的项目，施工过程中应用BIM技术可以有效减少材料浪费，缩短工期，提高管理及技术创新水平。项目设计—施工—后期运维全过程全专业的BIM应用，不仅是对BIM团队的一次挑战，也开创了业主方全新的管理模式。当然，项目BIM实施中还存在诸多问题，例如，设计院应坚持正向设计，如何与造价领域无缝对接，如何保证平台应用的及时性，等等，有待进一步完善。总之，项目级BIM的落地不仅依靠施工单位和业主方的努力，还需要政府对BIM发展的支持和行业内软硬件的支持，更要坚持从上至下落地落实。BIM落地实施任重道远，还需在一次次的项目应用实践中不断探索推进。