基于BIM的施工主体阶段场布与优化*——以福建某项目为例

许家瑞 缪义标 潘旗杰 谢信永

（福州工商学院，福建 福州 350715）

目前，我国建筑行业发展速度愈来愈快，建筑规模不断扩大，施工过程更为复杂。基于时代信息技术的快速发展与进步，引入了BIM技术，自此，建筑行业开始焕发了新生力。通过BIM技术可全方位把控施工现场构件参数信息，为建筑工程提供更多依据，优化施工过程，充分改善施工过程中暴露的问题，提高工程质量。普及BIM技术，实现BIM与施工现场结合，有效推动建筑行业现代化创新发展。

1 场地布置定义

1.1 场地布置基本概念

场地布置是以主体建筑结构为中心，根据项目需求、场地条件、相关法规、规范，将属于项目的周边空地按照不同功能合理划分为办公区、材料堆放区、材料加工区、塔吊位置等区域，并组织安排各功能区域之间的活动与关系。

作为建筑安排设计的重要组成部分，场地布置是确定建筑设计成功的基本要求，为了确保施工场地布置紧凑合理，更好地利用原有建筑物和构筑物，施工场地的布置就必须基于施工现场而设计，不同的分区需要根据施工项目要求、现场场地环境、运输路径等各种因素布局[1]。

1.2 场地布置基本要求

因BIM技术的出现，建筑业发生了变革和发展，如今场地布置的要求已经有了很大的变化，场地布置在符合各种规范法规、城市规划后，还要求处理好施工项目与城市环境的关系，要求文明施工。同时，场地布置不仅要考虑当前阶段的现场情况，还要考虑后期项目变化对部分场地布置的修改，有利于后续的工程施工、生活方便、消防安全、卫生环保等需求。并且与周围居民建立友好关系，要求施工项目尽量不占据周边不属于项目的空地、田地等，同时充分利用周边的山地荒地等，加快施工进度。另一方面，场地布置要求尽量减少运输成本，作为设计人员，需要合理地安排各功能区和临时设备的位置，在保证顺利施工、场地与周边交通安全的前提下，正确选择运输方式和运输路径，减少二次运输以降低项目的运输成本。同时为了有效减少项目成本，应该充分利用现场原有的建筑与地形以及管道、道路等，在不影响施工进度和保证安全的前提下可以暂时不拆除用以辅助施工[2]。

2 传统施工场地布置

2.1 传统施工场地布置模式

传统场地布置要求测量人员对施工场地进行勘测，而设计人员依据测量人员对施工场地现场的测量数据和自己以往的经验设计二维图纸，无论是设计图纸交付还是现场布置都是以二维图纸作为载体，最后由实际场地的现场技术负责人根据设计图纸和现场情况布置。

2.2 传统场地布置暴露的问题

传统的以二维图纸作为信息媒介的场地布置，大多依靠现场技术人员以往的经验来设计和布置施工现场的各项设施，仅仅依靠个人经验和感觉，很容易出现设计失误并且耗费更多资源。此外，二维图纸在标注安全相关事宜时，需要附加文件加以描述，提高了设计人员的工作量和现场人员的识图难度。另一方面，传统施工场地布置展现的二维模式是静态的，而现场施工却是动态的，随着项目的不断推进，以及环境气候的改变，施工现场对设备、建筑材料的需求也不断变化，原来的场地布置就需要伴随着各项需求的变化而变化，但二维图纸的修改难以跟上项目需求的变化，因此在场地布置的现场，作为技术负责人往往会依据现场的实际情况以及自己的经验现场指导布置，而不会认真参考由设计方提供的场地布置方案。所以传统的场地布置一定程度上已经不适合现今场地布置的需求了。

3 BIM技术场地布置在工程施工阶段发挥的优势

3.1 促进施工现场布置规范化

由于施工用地有限，施工现场布置往往采取交叉作业，现场施工用具摆放不规范、现场管理人员的处理不当等因素在一定程度上就导致了施工现场的秩序混乱，提高了现场的施工难度。为尽可能消除现场的安全隐患，有效开展施工现场作业，必须保证施工现场布置的规范化[3]。运用BIM技术可以合理计算出施工作业面积和现场材料运输空间，模拟临时性建筑物位置，细化交通线路和管线安置，提高施工场地利用率，在保证现场人工作业安全进行的同时，避免不合理因素的出现，降低了现场交叉作业的负面影响[4]。

3.2 模拟施工环节方案优化选择

现阶段大型建筑工程呈现出结构复杂、规模大、周期长的特点，基于建筑施工的一次性，传统施工只能对比各个方案，从中选出较优的方案，难以兼顾工程质量[5]。通过BIM技术，使用构建虚拟施工场景的方法，利用三维模拟演示施工过程中可能出现的情况，分析优化施工方案，合理配置施工资源，不仅可以大大降低现场施工的返工率，在节省工程成本的同时既确保了可施工性，又加强对工程施工质量的把控，提高工程施工效率[6]。施工模拟方案优化选择流程如图1所示。

图1 施工模拟方案优化选择流程

3.3 合理运用施工资源，降低材料消耗

施工资源是施工生产活动中人力、物力和财力的总和。合理运用施工资源，可有效地提高工程建设的经济效益。运用BIM技术构建的三维模型，形成项目不同方面的信息数据库，可以更加直观地反映工程的实际信息。通过计算机对钢筋、模板、混凝土等不同构件呈现出的信息与项目工程施工计划进行协调，为实际施工机械材料进场和材料采购提供数据支撑，从而减少二次搬运，降低材料所带来的成本消耗。

另一方面，BIM技术可发挥本身自动化算量功能，可以对不同构件进行快速分析，通过载入BIM模型快速计算材料用量，提供准确的工程量清单，达到工程量精算，大大降低实际计算中因人为因素引起的误差，提高施工效率，从而科学控制预算成本[7]。

3.4 实现可视化技术交底，提高工程质量

作为施工前极其重要的一项技术管理工作，技术交底有利于项目建设的顺利开展。传统方式采用图纸进行交底，并且需要技术人员带动工人按部就班地了解本工程的技术要求，在过程中易出现一知半解或歧义，造成不合理的缺漏。借助BIM技术可以使技术交底实现可视化。施工前，召集所有参与建设的人员，使用三维全景图和现场模拟操作，让被交底人对现场施工区域的环境更加明了，加深施工人员的印象，从而提高建筑施工质量和效率，达到了技术交底的效果[8]。

4 BIM技术在施工场地布置案例分析

4.1 工程概况

本项目研究对象为福建某工厂施工场地布置，总建筑群体包括宿舍楼、生产厂房、门卫房等，建筑占地面积9916.28m2。

4.2 基于BIM的施工现场平面布置

施工场地平面布置是施工组织设计资源调动的核心，根据工程使用要求和相关规定，通过BIM技术合理分布场地内各种构筑物、道路、材料堆放场地、加工场地、办公生活场地、消防安全及绿色文明设施等施工要素。在具体布局中，为了确保各项施工作业有条不紊地进行，应利用现有施工场地条件进行统筹安排，在满足施工要求的同时，应尽可能降低对周围土地的占用率，最大力度保护施工区域和周边环境。

4.2.1 BIM技术运用于施工场地布置过程

利用BIM模型对施工场地进行虚拟施工布置，完成各项三维模型建模，可以通过BIM软件自身的构件库进行快速建模，也可以通过基于BIM技术的其他辅助类软件进行场地布置的优化和模拟实验。本项目施工场地布置过程为：首先，导入现场总平面布置图作为参照，创建施工现场地坪，施工现场周边的已有道路及建筑；然后，创建工地围墙以及施工场地大门，根据总平图放置创建好的拟建建筑物，按照相关规定和图纸要求布置临时施工道路。确定完塔吊位置后，依次安排材料堆场和材料加工场地；而后，布置现场施工人员的临时生活设施和管理人员的办公场所；最后，布置场地内临时水电管网以及防火措施。施工场地布置三维效果图如图2所示。

图2 福建某工厂施工场地布置三维效果图

4.2.2 临时建筑物现场布置

临时设施的主要功能是保证建设项目的顺利进行，并满足其他相关需求包括工程施工所需的生产、生活房屋、加工机械设备、材料存储场地、办公设施和满足现场施工需要的其他设施，一般来说，它们不会随建设项目的进展而变化，并且是相对固定的。在布置临时设施时，应集中布置具有相同功能的临时设施，不同功能的临时设施应错开布置。办公、生活临时设施和施工作业设施应单独设置，避免相互影响。因此，临时设施的功能分区应根据现场的实际情况开展。

4.2.3 施工场地布置安全措施及绿色文明施工

场地建设的总体规划布局应遵循以下三项基本原则：合理利用场地、有利于施工建设、方便管理。分区应满足防洪、防火、环保等安全要求。为应对突发火灾情况，各建筑群、办公区等区域的临时施工设施应均配备相应的灭火装置。施工现场布置前，需规划好相应的排水管道，确保后期作业场所无积水。

实施绿色施工，科学管理是第一要务。主要包括以下要素：①扬尘控制。围护施工作业区域，定期洒水降尘，硬化场地道路以及生活办公区域，对裸土区域应采用覆盖法控制扬尘；②噪声控制。合理安排施工现场，闹静分离，施工作业中高噪声设备应远离员工居住的生活区和办公区，从空间布局上降低噪声；③运输车辆的清洁。为维护城市道路环境，达到环保要求，应在大门出入口设置洗车池和洒水降尘装置，清洁过往运输车辆，减少污染；④建筑垃圾分类堆放，定期清理，将废弃材料回收再利用[9]。施工场地布置安全措施及绿色施工文明部分效果图如图3所示。

图3 施工场地布置安全措施及绿色施工文明部分效果图

4.3 施工场地布置优化管理

施工现场的平面布置并不是一成不变的，它是随着建造的不断推进而动态变化的过程，通过图纸规划与相关规定运用BIM技术将施工现场以虚拟三维可视化的方式呈现出来，重点对施工物料运输、施工人员进出通道、大型机械工作区域、材料加工区域等施工危险区域进行研究。利用BIM技术建立三维信息模型，结合项目施工计划，计算可能存在的安全风险，消除潜在隐患，确保施工进度按计划有序进行，同时确保施工过程的高效和安全，实现施工信息的动态集成管理[10]。

5 结语

BIM技术作为近些年来建筑行业的热门技术，很多建筑学者开始对BIM技术进行深入了解，极大地推动了建筑行业的发展。本文深入研究BIM技术对施工场地布置与优化，运用BIM技术构造模型使得待建建筑施工场地布置更为直观，极大地减小了工程中可能出现的安全问题，合理地降低施工现场因场地布置问题所造成的不可逆性，提高了施工场地的施工效率，从而提高工程效益。