BIM技术在建筑工程施工中的应用

2021-11-09曹学志潍坊昌大建设集团有限公司项目经理工程师

中国建筑装饰装修 2021年10期

曹学志潍坊昌大建设集团有限公司项目经理，工程师

BIM是一种新型三维虚拟化数字技术，涉及工程设计、施工、管理以及运维等多个方面，现已广泛应用于建筑工程领域。近年来，BIM 技术已成为建筑工程施工领域的研究热点，能够有效消除传统工程存在的不可控和不确定等问题，实现了在虚拟空间中的“先试后建”，有助于更好地推进建筑工程施工快速完成，切实保障施工质量，同时对保障建筑企业的经济效益也具有积极作用。

1 建筑工程概况

某建筑工程项目包括1#、2#、3#、4#楼，主体为三层框架结构，基础为桩基础。建筑面积为66 850 m2，地上建筑面积为65 017 m2，地下建筑面积为1 833 m2。设抗震防裂度为6 度，框架抗震等级为四级，建筑耐火等级为二级，结构使用年限为50 年。总工期为250 天，工程质量要求高，涉及专业工种较多。参与BIM 技术应用总人数为40 人，预计工期内准时竣工验收，同时确保实现相关目标。

2 建筑工程施工中BIM技术的应用分析

在该建筑工程施工中，由于整体工程量较大且质量要求高，应用BIM 技术尤为关键，有助于节约时间、降低风险、提高质量[1]。结合工程实际情况，BIM 技术的具体应用可从如下几个方面进行分析。

2.1 BIM组织架构

面向错综复杂的工程组织架构，借助BIM 技术的可视化功能，找出组织架构中的薄弱点并进行优化改进，便于显著提升施工效率。通过运用BIM 技术，调整既有的组织架构，简化传统的工作流程，实施全过程施工管理，减少不规范施工行为及设备材料耗损现象，便于为项目决策提供科学依据，对提升项目经济效益也具有积极作用[2]。该项目具有工期紧张、工艺复杂、品质要求高以及交叉作业多等难点，在施工阶段项目部专门设置BIM 工作站（组织架构如图1 所示），设立BIM 技术创优办公室，牵头引领综合办公室、安装部门、技术部门、商务部门、安全部门、工程部以及物资设备部等部门，以便更好地组织BIM 工作协调管理，统一BIM 实施标准，分工落实相关任务，为后续BIM 应用奠定良好基础。

图1 项目BIM 工作站组织架构图

2.2 施工图纸设计

结合施工现场实际情况，应用BIM 技术来完善施工图纸，使其设计更加符合实际要求，便于更好地预防施工时可能出现的问题。在施工图纸设计中，建立融合空调、水电、土建以及装修等多个专业的信息化模型，直观呈现设备管线的连接点，实现二维平面图纸与三维管线设计的紧密结合，便于相关人员制定更加合理的设计方案[3]。在本工程BIM 应用过程中，通过全项目的BIM 建模，找出前期图纸设计中的不足，经图纸审核后总共发现37 项设计问题，其中建筑结构设计、节能设计以及电气设计等问题最为常见。与甲方进行沟通后减少14处图纸变更，相较传统的图纸会审时间缩短4 天，避免了因图纸问题造成的返工和窝工等非必要损失。

2.3 全专业碰撞检查

汇总整合工程各专业BIM 模型，在电脑软件中进行碰撞检查，找出不同碰撞点的对应位置与相关信息，从而形成碰撞报告。借助BIM 技术分析各个专业管线的净高，确定真实可靠的现场安装数据，便于有效提高施工效率。此外，结合项目管线、设备以及墙体材料等具体情况，明确专业多和碰撞交叉严重的部分区域，实施碰撞检查，可避免因图纸设计失误造成的风险，消除碰撞对节约成本、缩短工期以及避免返工等也具有积极影响，便于确保施工方案的可行性与安全性。

2.4 施工模拟

在建筑工程施工阶段，施工模拟是对施工方案进行细节优化及再验证的重要流程。通过模拟施工现场场地布置，真实反映工程实体的建造过程，以三维预演的形式找出施工方案中的不合理之处，深入挖掘并解决综合环境下潜在的矛盾问题[4]。通过模拟施工，综合考虑时间、空间以及工艺方法等要素，预测工程施工难点及潜在的问题，进而优化施工方案与组织设计等多个方面，可降低施工过程中多专业相互干扰情况的发生概率，进一步提高施工效率。在本工程施工中，借助BIM 中的4D 模拟技术，实现施工场地、施工人员以及施工设备等的可视化模拟，直观显示整个工程的施工环节，纠正施工计划制定中的矛盾，使得最终的施工计划更加精准、高效。工程施工模拟局部构造如图2 所示。

图2 工程施工模拟局部示意图

2.5 场地资源优化

场地资源优化是建筑工程施工的重难点。由于本工程工作量相对较大，仅依靠人力进行场地布置所耗费的时间更多，施工周期可能会有所延长。在施工中应用BIM技术，查询相关施工方案与技术标准，据此完成数据采集和信息录入等任务，便于为解决施工现场的布置问题提供可靠依据。具体而言，借助BIM 三维场布模型，以三维形式呈现传统平面场布图，直观地表达现场场地布置情况；通过优化场地资源配置，结合工程实际来合理安排施工场地，能够减少二次搬运现象；充分发挥BIM 系列软件的优势，借助其场景漫游渲染功能，以图片与视频的形式输出并保存三维场地布置成果，标出易被遮挡的细节，直观展示场地总体的布置情况，以最快速度纠正检测出的问题，有助于提高施工整体质量，保障项目顺利开展。

3 BIM技术在建筑工程施工中的应用建议

在本工程施工中，项目各参与方高度重视BIM 技术的应用，为项目全过程应用BIM 技术提供了有力支持，切实保障在250天顺利完成竣工验收。通过发挥利用BIM技术在可视、协调以及模拟等各方面的优势，整体应用效果较为显著，在提高功效、减少材料与劳动力浪费、提升项目管理水平等诸多方面均产生了积极影响。

结合工程实际情况，对BIM 技术的应用提出以下几点建议。

一是明确应用要点。在施工准备环节，借助BIM 技术广泛搜集汇总信息资料，如各项材料及构配件的数量和规格等，帮助管理人员掌握施工场地的具体情况，有助于减少材料与设备的耗损。此外，在BIM信息模型中录入所搜集到的信息资料，方便查找施工方案的不足，做好优化改进与技术交底，可避免施工质量问题。在实际施工作业环节，充分运用3D 信息模型，加强系统结构调节，提醒作业人员关注重点施工部位，全方位监控施工过程，便于及时预防安全隐患。

二是优化基于BIM 技术的过程管理维度。借助BIM 技术，以3D 施工进度管理、施工协调管理、3D 质量管理以及成本管理等应用维度为显著代表，实现建筑工程施工过程管理的可视化模拟，进一步提高了施工信息化程度。

三是提高工作人员的专业素养。为了保证BIM 技术在建筑工程施工过程中的运用效果，提升技术作业人员和系统管理人员的综合素养显得至关重要。通过加强专业系统的培训，落实理论知识与技术应用等培训活动，帮助技术人员、数据人员以及工程人员等熟练掌握BIM 软件。借助线上数据模型，让工作人员直观了解建筑工程施工状况，以线上学习的形式指导其规范操作机器设备，不断提高业务能力。