基于BIM技术的智慧建筑施工管理方法研究

郝永昌

（河南经贸职业学院，河南 郑州 450000）

0 引言

在城市化进程不断推进、经济实现快速发展的时代背景下，建筑领域呈现出加速发展的态势[1]，施工管理研究也开始受到越来越多的关注。在此背景下，如何将现代信息技术融入到工程管理中，实现公共管理的智慧化发展成为越来越关键的问题[2]。在建筑施工管理中，面临的主要难点是施工的动态变化是不可控且非规律性的，直接影响到相关管理工作难以实现对施工问题的有效预判，容易出现相关管理工作滞后，且对于异常情况的调整和适应能力较差。但与传统管理方法相比，在计算机技术的加持下，施工环境的信息更加立体直观，相关管理工作的开展也更加具有宏观色彩[3]。BIM技术作为一个结合了现代信息技术和建筑施工特性的信息交互平台，不仅可以将建筑数据转化为具象化的内容，也可以将施工过程中涉及的各个参建方进行有机整合，使资源分配更加合理，并大幅提升有效利用率[4]。由此得出，将BIM技术应用到建筑施工管理中具有较大的开发空间。

基于此，本文提出了一种基于BIM技术的智慧建筑施工管理方法，运用BIM技术构建建筑模型，结合实际施工情况对其进行管理，并通过试验，验证了设计方法的有效性。

1 构建施工建筑模型

在传统的施工管理中，对于施工相关信息的管理分析都是通过人工操作的方式实现的，这种管理方法最直接的问题就是缺乏对施工动态的考虑[5]。一旦实际施工出现明显的变化时，后续相关管理内容的调整不具有联动性，当这种发生明显变化的施工出现异常情况达到一定次数时，对整体建筑施工影响较大[6]。为此，本文为了实现智慧化的建筑施工管理，构建了施工建筑模型，通过将实际施工信息输入到模型中，对后续的相关管理工作进行系统化调整，以此避免施工进程波动。

首先，利用BIM技术的Project对设计施工计划以编制的形式输入软件中，并以实际的建筑数据参数为基础搭建虚拟建筑模型。需要注意的是，施工管理的主要目的是在合理条件下对施工进度进行有效控制，因此本文设计的模型不仅包含原有建筑设计信息，还构建了多元进度模块，各模块各司其职，独立运行[7]。当采集到的施工进度信息输入到模块中时，会建立其与建筑模型之间的对应关系，以此明确施工进度是否需要实施纠偏处理。其中，本文设计的施工建筑模型如图1所示。

图1 施工建筑模型

从图1中可以看出，本文设计的模型是由多种数据构成的。数据属性包括几何、物理、功能3种，以此实现对建筑构件本身特征的准确描述[8]。考虑到随着施工进程的推进，部分施工环节的施工条件、设备应用及材料使用都会发生变化，因此扩展数据是基础数据的延伸，其中包含项目管理产生的经济数据、技术数据、可利用资源数据。将基本数据与扩展数据之间建立联动关系，相关管理工作的开展不会出现脱离实际的情况[9]。在构建建筑模型的过程中，BIM技术的功能主要是将扩展数据集成处理，降低模型的运算量，在更新实际施工信息的同时，可以快速实现数据的定位。需要注意是，模型的构建需要大量的扩展数据支撑，因此利用BIM功能对数据进行处理时，需要确保数据的完整性。

通过以上方式，构建出施工建筑的模型，为后续的施工管理工作提供可靠基础。

2 智慧建筑施工管理方法设计

2.1 施工区块拆分

为了实现对建筑施工的智慧管理，本文利用BIM技术的Revit对构建模型进行拆分。为了最大化施工效率，在互不影响的前提下实施多元施工是极为有效的一种方式。而现阶段其未能充分发挥价值的关键在于对施工内容的拆分存在一定提升空间，错误的区块化施工不仅不能提高施工效率，还会由于区块之间的冲突使得施工进度被延误。为此，本文选取BIM技术的Revit对建筑模型进行参数化处理。这种管理方法的特点是能够充分体现出对建筑构件的精细化分析，相关参数的修改更新更加智能化。在具体实施过程中，首先利用BIM引擎对模型的参数值进行定量化，当施工中的技术发生更改，或者技术使用户发生改变时，与之相关联的模型任何部分都会产生相应的变更，并自动映射到模型中对应的位置视图中，此时的关联关系决定着变更参量。为了确保这种变更覆盖建筑的所有施工细节，本文利用Revit对建筑中包括门、窗、墙、屋顶、楼梯等所有构件进行图元管理，其中关于建筑细节的表述，主要是通过修改构件的属性信息实现的，如柱子的截面尺寸信息、门窗的尺寸信息、墙体的高度、厚度信息等。

在图元管理的基础上，对不存在交叉关系的建筑内容进行拆分。对于部分大型建筑而言，其设备的库存储备相对充足，此时则以不同拆分区块施工的实际设备需要为基础，以拓展数据中对应设备的数量为上限，对建筑施工进行拆分。建筑构件之间本身也是存在内在的智能关联性的，因此本文对施工进行管理的原则是实体构件的依赖性不被破坏的结果。根据模型显示的总体施工量、涉及施工构件的数量及施工人员的基础配置要求，实施个性化的施工管理。

2.2 施工管理实现

首先按照建筑施工的预期工期对建筑模型的施工进度执行标准进行设计，在此基础上，定位到每个拆分模块的可执行施工时间。对于存在先后顺序的施工区块，要求以先施工区块为主要资源投放区域，避免由此引发的施工滞后问题。其次，对施工资源具体分配调度管理。通过将每天的施工信息输入到BIM模型中，统计其与设计进度执行标准之间的差异，当其进度未达到设计标准时，通过基础数据中的具体参数，分析出现这种情况的原因，对相应的资源给予适当补充，其补充的标准为该区块更新后的施工进度执行标准。新的施工进度执行标准是在总工期不变的条件下对剩余施工任务的平均计算，以此确保施工进度的合理推进。另外一种情况是实际施工进度大于设计施工进度执行标准，出现该情况时分为3种管理方法，第一种，其他区块进度符合设计施工进度执行标准，无须对其进行额外调整；第二种，其他区块进度存在未设计施工进度执行标准的情况，将超额区块的资源向未达标区块进行调整，调整同样为更新后的施工进度执行标准；第三种，其他区块进度也存在超额达成设计施工进度执行标准的情况，则认为总体施工效率大于施工进度执行标准设计阶段的预期。按照实际施工体现出的效率对相关施工人员和设备进行适当削减，其标准同样是更新后的施工进度执行标准。对于新标准的计算以剩余施工量、施工时间为基础，结合现有施工效率进行。

通过以上方式，实现对建筑施工的动态智慧化管理，确保施工按期完成，且施工效率实现价值最大化。

3 应用分析

为了解本文设计建筑施工管理方法的实际应用效果，进行了试验测试。

3.1 应用环境概况

进行管理测试的工程为某5层的居民住宅楼建筑。建筑的总高度为15.5 m，建筑总面积960.3 m2，总占地面积442.0 m2，建筑的俯视空间为18.6 m×12.0 m。其中，5层建筑均为地上建筑，层高为3.1 m。在设计初期，预计使用年限为70年，因此要求建筑的耐火等级为二级标准，建筑结构的安全等级也要达到二级标准，同时建筑的抗震等级不低于六级。考虑到建筑所处环境的气候特征，建筑防水有效使用年限设置为12年，对应屋面的防水等级要达到二级标准。在此基础上，对建筑进行设计时，其基础为独立柱结构，地基基础为丙级。独立柱承台混凝土的强度等级为C30。建筑的整体主体结构为现浇框架，包括柱、梁、板、楼梯。建筑的外墙采用300 mm厚混凝土的空心砖搭建，内墙采用200 mm厚混凝土空心砖搭建。为了满足建筑的应力需求，框架柱强度等级为C25，其余框架强度等级为C30。柱截面的尺寸为600 mm×600 mm，梁截面的尺寸为250 mm×500 mm，其 中 的 钢 筋 材 料 为HPB235，HRB335，HRB400。以此为基础，工程的预期工期为60 d，运用BIM技术构建该建筑的模型如图2所示。

图2 BIM技术构建建筑模型

将该工程的施工过程作为测试对象，利用本文设计方法进行管理，分别从施工进度和人工成本方面对其管理效果进行分析。

3.2 管理效果分析

在上述基础上，采用本文设计的方法对建筑施工进行管理，Revit软件使用情况如图3所示。

图3 使用Revit软件管理建筑施工

具体的施工顺序及相关评价指标的数据结果见表1。

从表1中可以看出，在本文设计的施工管理方法下，工程竣工时间与预期时间一致，实现了在60 d内完成建筑项目的目标，并未出现超期的情况，且施工的人工总成本为23.75万元，按照现有的建筑规模及投入产出比对其进行分析，其实现了施工人员的高效利用，施工效率的价值得到了充分发挥。表明本文设计的管理方法在实际工程管理中具有良好的应用效果。

表1 建筑施工管理效果

4 结语

建筑施工行业的发展使施工管理工作逐渐受到重视，其不仅关系到施工质量、施工进度，同时也与建筑施工成本之间有着密切的联系。随着建筑规模的多元化、建筑设计的复杂化，实现对施工环境的有效管控需要对整体施工内容有更加清晰的认知，本文提出基于BIM的智慧建筑施工管理方法研究，实现了对施工进程及人员配置的有效管控，为建筑企业的管理工作提供有价值的参考。