基于BIM技术的公共建筑应用实践及改善策略分析

闫艳艳

(中国地质大学(武汉)，湖北 武汉 430074)

1 概述

在建筑工业化大发展模式下，越来越多的在建项目借助BIM技术进行全寿命周期高效管理。根据2020年全国BIM技术应用现状调查分析数据显示，大型建设项目中应用BIM技术的企业达到71%；中型建设项目中应用BIM技术的企业达到62%。依托于信息化和可视化优势，BIM技术在方案优化、场景模拟、用材计划和造价状态分析、建材信息分类管理等方面充分调动项目参建者的主观能动性，发挥管理优势，提高协同合作及信息交互效率。

但受制于传统建设行业项目管理思维的影响，BIM技术的推广幅度及发挥效益的模式仍有待加强，本文基于BIM技术在中国地质大学(武汉)新校区体育馆建设项目施工阶段的应用实践，论证BIM技术的施工管理应用优势，结合项目管理实际效果，剖析BIM技术在应用上存在的问题并提出改善策略，旨在推动BIM技术的普及，促进BIM技术在项目建设中充分发挥“低投入、高产出”的应用效益[1]。

2 BIM技术应用实践

中国地质大学(武汉)新校区体育馆建设项目总建筑面积22 250 m2，地上4层、地下1层、建筑高度24 m，钢筋混凝土框架结构、GRC外饰面及玻璃幕墙，建筑外饰面造型新颖独特、室内不同区域装饰风格迥异，建筑外立面效果详见图1。体育馆主要分为三个功能单元：篮球馆、游泳馆、训练馆，三个功能单元统一布置于建筑形体内，通过观众大厅和走道进行连接。场馆内设置有舒适性中央空调系统、泳池水处理系统、泳池热回收恒温恒湿空调系统、太阳能热水系统、座椅送风、弱电智能化、大空间体育设施及照明工艺系统等多个专项机电安装工程。

场馆内机电工程荷载需求庞大、空调热湿环境控制标准严格、机电管线布局走向复杂、管道管件尺寸种类烦琐、装饰工程与安装工程交叉作业、吊顶上方施工空间狭窄、专业分包数量众多、施工协调工作量巨大、局部区域采用无机玻璃钢、不燃复合纤维织物风管等特殊材质，安装难度大、拆改成本高。为强化现场管理、保证施工质量，学校引入第三方BIM团队在施工阶段提供BIM技术支持[2]。

2.1 三维模型建立

基于Revit搭建结构、建筑及机电专业模型，包括：柱、门、窗、梁、楼板、楼梯、坡道、风管、水管、消火栓、电气桥架等。利用Fuzor第一人称漫游视图对建筑结构模型进行精细化处理，排布机电设备末端摆放。借助3D max对模型进行渲染，完成建设项目可视化。通过可视化模型逼真展示项目建设完成后的效果，方便建设单位统筹了解场地布置、建设规划、指导施工场地布置、定位、放线、现场控制网测量、施工道路、管线、临时用水用电设施建设，施工材料进场及调度等。体育馆项目外立面以及三个主要场馆单元的3D效果模型详见图2～图5。

2.2 管线碰撞模拟及优化

在进行BIM模型碰撞检查时，标记出管线碰撞点、图纸描述不详或明显笔误点，组织设计单位进行专业技术会商，对碰撞点的构件进行优先级排序，按照小型附属构件避让大型重要构件、电管避让水管、水管避让风管、小管避让大管、冷管避让热管、有压管避让无压管、重力排水管优先的原则，在模型内多次尝试调整管线排布或构件标高，将模型反馈结果与设计单位进行设计变更可行性确认。如图6所示分别是在BIM模型中暴露的部分区域水管与建筑墙体碰撞、桁架结构与建筑结构碰撞。

2.3 进度动态监控和预警

利用BIM 4D信息模型的施工进度动态监控与管理系统，对施工人员、材料、机械等各项资源的进场、出场时间实时记录、管控，直观展示体育馆的形象进度。对比传统的横道图进度控制方法，BIM技术能有效避免施工方案进度较抽象、网络计划编制不合理、参与者沟通不畅等问题。通过对比BIM模型形象进度与实际完成情况，分析导致偏差原因，合理纠偏并调整进度计划，避免出现返工、窝工、进度拖延等现象。图7是根据施工组织计划模拟的不同施工节点、同一楼层的机电、建筑施工形象。

2.4 数据高效管理与共享

在体育馆BIM模型中录入了整个施工过程中的建筑材料、构件、设备的详细信息,包括产品规格、型号、合同价格、供应商名称、质保期、售后信息等。通过对产品信息的全面分类整理，快速准确定位建筑设备组件，有效解决建筑供应链结构中的数据交互，极大地提高信息共享效率。BIM技术的空间定位和记录数据的能力，在运营期内更能发挥强大运行管理优势，通过对材料进行可接入性分析、预防性维护，从而制定行之有效的维护计划。图8是体育馆空调机房的水泵、冷水机组的详细信息。

3 BIM实践存在的问题及改善策略

在根深蒂固的传统建设工程管理思维模式下，中国地质大学(武汉)主动尝试引入BIM技术指导项目施工管理，这本身就是工程管理方式的突破和创新。在管理风险点密集、施工工序复杂、沟通协调难度集中的体育馆建设项目中，通过BIM技术的合理引入，体育馆的建设效果超出设计预期并获得较高的社会评价。但这次BIM技术的首次尝试仍存在一些问题：

1)未在项目设计阶段借助BIM技术进行方案比选，导致用于指导现场施工的蓝图中存在设计笔误、建材选型不标准、部分尺寸与现场实际不协调等问题，仅在施工阶段利用BIM技术进行方案优化，不可避免会引起合同变更，不利于控制整体工程造价。

2)现场问题反馈回应稍有滞后，从BIM工程师发现问题、提出优化方案、监理单位认可、设计单位审核、建设单位审批直至发出变更指令，存在一定的时间周期，对现场工期存在制约。

3)建设单位缺乏BIM技术经验丰富的管理人员，大多仍依赖常规的人工识图及二维管线大样图进行现场施工管控，管理效率较低。

传统观念与载体的局限性、反馈机制效率低下、借助BIM技术进行工程成本控制的意识淡薄、BIM技术专业人才数量不足……这些都是制约体育馆项目发挥更高管理效益的主要因素，只有借助市场的引导和政策的支持，改变传统行业习惯，加强先进技术和优秀案例推广宣传，BIM技术的应用实践才能实现新的突破。

3.1 强化BIM数据OA反馈机制

在推广BIM技术的同时引入BIM+协同管理平台，即可充分调动项目参建单位的参与力度，发挥头脑风暴，强化反馈机制，又可规避组织线下会议可能产生的时间冗长、效率低下、论证不全面等一系列问题[3]。

通过系统平台实时调取现场影像资料，从时间和空间上为参建单位解决现场问题提供在线技术支持。通过平台分级授权、层层审批，从BIM工程师发现问题并提出待办事项，涉及决策意见的参建单位技术人员可借助手持终端平台，远程进行变更方案探讨、费用调整报表查阅、工期影响数据查询、可行性论证、签署并流转电子决策意见，大大提高了现场问题反馈机制的流转效率。

3.2 推动全寿命周期BIM应用

全寿命周期BIM技术项目管理可从源头优化施工方案并进行动态造价比选，提高部门之间协同合作和信息交互效率，确保工程工期、质量、成本始终处于平衡状态。在设计阶段进行方案的对比和分析、招投标阶段进行项目造价控制、施工阶段进行方案优化及进度管理、运营阶段通过大数据技术提供售后支持。

受设计师专业水平、项目复杂程度、工作时间等因素影响，不同专业之间常因沟通不完备产生很难快速识别的交叉碰撞点，等到施工阶段再通过BIM技术发现碰撞点并提出优化方案，势必会引起合同工程量增减，对控制整体造价不利，且可能引起工期滞后。针对因客观环境发生变更、建设单位需求调整、不可抗力引起的工程变更及现场签证，可将BIM技术与广联达相结合，借助BIM快速建模优势，实现“量价合一”，精确核定变更费用，使建设单位始终掌握项目造价动态变化的第一手资料。

3.3 加强BIM技术政策引导

BIM 技术的应用涉及不同学科，技术的推广和应用需要政府和行业共同推动，打破传统二维视图项目管理模式，以BIM技术作为项目管理的辅助手段，在技术应用、专业交叉、信息融合方面进行改革和创新。

政府应出台相关政策以规范软件平台的开发和应用，明确技术运作核心，完善技术管理框架，打通学科间的数据孤岛，确保平台信息及时调取，达到资源共享标准化、规范化。教育行业应充分借鉴国外成熟教学经验和教育案例，以解决工程需求为出发点，积极开展多学科交叉及社会实践，将BIM技术与工程管理相融合，完善应用型人才的培养机制，改革教育教学方法，建立专项科研技术攻关，为工程实际应用提供技术支持，支撑BIM技术的落地，促进高层次BIM技术人才的培养[4-5]。

4 结语

利用BIM技术可以集成和创新建筑工程项目的各个建设环节，通过全过程的模型分析及技术整合，使它的核心价值不断得到应用，并发挥效益优势。随着建筑行业整体技术水平的提升、传统观念与新思想的交替更迭，BIM技术的价值效益得到越来越多的认可，但思维模式的彻底转换以及技术知识储备水平的增长需要一定的时间周期，所以，借助BIM推动建设行业实现高效运转仍需要整个行业共同努力。