B IM技术在公共建筑工程施工全周期控制中的应用

吴小勇

（中铁十一局集团建筑安装工程有限公司，武汉 430064）

1 引言

我国经济的高速发展促进了科学技术的不断进步，也使我国建筑行业呈现出蓬勃的发展态势。但建筑行业中始终缺乏统一的信息集成与交换机制，致使行业管理水平未得到明显提高，建筑项目的管理效率有待提高。针对现有建筑行业的发展局面，要提高行业整体管理水平，必须将管理工作贯穿到建筑的全生命周期中，大力推广与应用BIM技术，促进建筑行业健康、稳定地发展。本文对建筑全生命周期管理中BIM技术的应用进行了分析与研究。

2 工程概况

某项目位于道路交叉口，项目总造价4.14亿元，合同工期1067 d。总建筑面积为141683 m2，其中，地上建筑面积87923 m2，地下建筑面积53760 m2，建筑总高度80 m，由2栋17层办公塔楼（东塔、西塔）、5层商业裙房、4层地下室组成，基础埋深为22.5 m。结构形式为地上采用型钢混凝土结构，地下采用钢筋混凝土框架结构。地下1层为商用，地下2层有部分商用，地下其他层则以车库和人防（兼做车库）为主。

3 全生命周期理念的内涵

项目全生命周期管理的总体目标是实现项目的经济效益。作为一个综合性管理理念，全生命周期管理贯穿于建筑项目管理的全过程，从项目规划阶段、设计阶段、实施阶段以及运营阶段渗透BIM技术，可以提高规划设计的科学性、设计方案的可行性、实施过程的高效性以及项目运营的安全性。并且通过施工模拟、碰撞检查等一系列工作，可以提高项目建设质量和安全，实现项目的经济效益。

项目实施过程中，因为参与方较多，管线排布较为复杂，信息量巨大，再加上项目实施过程中可能会涉及签证变更，加大了项目信息管理的难度。全生命周期可以借助PIP（Project Information Portal）信息化门户技术实现全生命周期的信息共享，通过整合PIP技术和BIM技术，方便项目运营管理单位快速查询项目相关信息，提高项目建设过程中信息共享的程度。

4 B IM技术在建筑全生命周期管理中的应用优势

相比于传统技术，BIM技术具备非常明显的优势，主要体现在4个方面：（1）可实现建筑三维模型的设计与结构设计等；（2）可提取、集成、多维度管理建筑工程信息；（3）可访问与存储BIM数据，实现IFC（Industry Foundation Classes，工业基础类）与非IFC之间的文件交流转换；（4）实现多单位、跨部门间的协同设计，并管理工程信息。

具体体现在建筑全生命周期管理中，具有以下优势：

1）BIM技术能够对项目工程进行三维可视化设计，实现项目设计、建造、运营等建设过程的可视化，以及项目的沟通、讨论与决策管理的可视化，进而使建筑工程的展示效果更好，信息沟通协调能力更强。

2）BIM技术能够对建筑工程施工过程进行模拟，例如，通过强大的3D协调和4D模拟功能，为该项目内部结构中的排水、消防、供暖管道等施工实施碰撞检查，并为制订施工计划提供指导，解决施工过程中的问题，从根本上保证建筑工程的施工进度。

3）BIM技术的应用对建筑工程的后期管理与维护有积极的作用。

4）BIM技术的应用有利于节约工程成本，提高工程质量。

5 B IM技术在建筑工程全生命周期的应用

5.1 规划决策阶段

在建筑项目前期规划时使用BIM技术，可以进行概念设计、规划设计，进行方案的场地分析与主要经济指标分析，并确定基本方案，辅助项目决策。其中包括总建筑面积、地上和地下建筑面积、建筑高度，以及地下商业层和土框结构等。在项目规划阶段，可以利用BIM技术构建项目三维建筑模型，帮助项目的各参建方更直观地了解项目的实际情况，为后续各方工作的开展打好基础的同时，规避各个层次在规划和设计工作中产生的冲突，提高协调规划总体水平。在规划决策阶段，利用BIM数据库包含的估价模型还可以对整个建筑工程的周期和成本进行估算，并且分析和确定成本控制和质量提升的关键环节以及施工过程中可能遇到的问题。

5.2 工程设计阶段

5.2.1 协同设计

在BIM技术的支撑下，工程设计阶段的协同设计环节中，各方可以及时进行沟通和协调。同时，在基于BIM技术建立的平台中，不同专业的设计人员也可以进行协同设计，大大降低了因沟通不畅造成的各种设计变更，提高设计合理性与效率的同时，降低设计成本。另外，在工程设计中应用BIM技术，可以通过三维协同作用，将不同方案、不同系统以立体的形式展现出来，让设计人员可以第一时间发现设计不足，然后加以纠正和调整，从而提高设计质量，为后续施工打好基础。

5.2.2 碰撞检查

在BIM技术应用中，最为明显的优势就是可以对建筑物的实际情况进行仿真模拟，为工程设计以及实际施工提供良好的协调和解决方案。另外，BIM技术的应用还可以对建筑施工中应用到的构件进行可视化分析，模拟施工方案的实施过程，优化和完善不同模型参数等。利用BIM技术的仿真模拟功能，对建筑物内部结构进行模拟，可以了解建筑物内部空间规划、管线配置等方面的合理性，一旦发现任何不足或问题，立即进行调整，从而提高设计水平，减少后续变更。在任何一个项目中，不同部门一般负责不同专业的设计工作，BIM技术的应用可以将各个部门的设计结果整合起来，分析和确定各个专业在空间配置存在的冲突问题，然后分析并提出相应的解决方案，保障设计方案的可行性，避免返工导致的资源浪费问题。另外，在工程设计阶段，BIM技术的应用可以加快施工图设计和变更的效率，迅速检测出施工设计图中存在的问题并提出解决措施，保证设计效率，降低设计成本，增加整个工程的综合效益。

5.2.3 管线综合

建筑工程中的管线布置一般具有布局复杂的特点。管线和构件之间往往存在碰撞问题，传统设计模式下，这类问题不容易发现。而通过BIM技术可以实现模型数字信息集成化，通过仿真模拟建筑物内所有真实的信息，为管线综合布置打好基础，通过合理布置管线交叉点，提高管线布局的合理性，节约设计成本，减少变更，确保项目施工顺利、有序完成的同时，为管线后续的管理和维护打好基础。

5.3 工程施工阶段

5.3.1 施工质量控制

该建筑工程项目中，综合管线施工中各专业之间存在碰撞、错误、遗漏等重要问题，都需要通过BIM技术进行施工全过程的质量管控。结合工程实践，借助BIM模型的三维可视化应用，对地下商业层进行综合管线安装施工，并在项目事前控制、事中控制和事后控制中应用BIM技术，通过建筑信息模型的升级和优化，强化项目施工过程中工程信息的采集和管理工作，通过对施工各个阶段的持续性跟踪记录实现全过程管理。施工方可以利用BIM系统及时上传施工现场照片，其他管理方可以通过系统中的照片和信息掌握施工现场的实际情况，从而实现施工过程的动态化监控。项目完成建设后及时收集、存档和分析项目建设信息，判断项目建设是否达到预期标准。

5.3.2 施工进度控制

根据项目施工方案、施工进度，应用BIM模型设置质量、安全、进度目标，并以技术管理措施为保证手段，制定符合项目的施工细则。利用可视化4D信息技术，管理人员可以对施工人员、材料、机械设备等实施管控，合理配置各项建设资源，统一管理施工进度与建设资源，从而合理控制工程进度，不仅让整个管理过程更加严谨，还切实提高了工程管理效率，为实现项目的经济效益和社会效益打下基础。

5.3.3 施工成本控制

该项目建筑施工复杂，工程量大，需利用BIM技术在工程项目施工中的成本控制进行重点分析。基于BIM工程项目施工成本控制效果评价体系进行评价，形成规范化、精细化管理的工程造价，有效提升工程量计算效率与准确性。BIM技术可以对数字化构件加工设备与BIM模型进行整合，精确加工各类预制构件，优化下料过程，防止出现材料浪费现象，达到成本控制目标[1]。

5.3.4 协同管理

为解决该建筑施工复杂、工程量大导致的数据冗杂、管理困难等问题，可通过BIM协同管理平台梳理其结构框架和平台功能，实现各专业三维模型、工程量信息、施工进度信息、图纸信息以及设备信息等多项内容的集成，能够对工程进行协同管理，提升管理水平和管理效率。利用BIM技术建立的单一工程数据源，使参建各方使用的数据源信息具有统一性，便于在标准化平台上开展各项工作，协调管理各专业、各参建方，确保建筑数据信息实现共享。

5.4 运营维护阶段

运营维护阶段是指建设项目需要进行资产管理、运营管理和拆除预案策划，运用科学、系统、规范的评价方法对项目运行产生的技术、经济、生态效益和影响等方面进行综合评估。无论是建筑物还是设备都要在建筑使用寿命周期内定期维护。对建筑环境进行规划和维护管理，使项目资产从建设阶段到运行维护阶段无缝交接。通过建立建筑项目运营维护平台，根据监控获得的数据制订科学合理的设备维护计划，将设备故障发生率降到最低，以此节约项目运维成本。同时BIM技术能够分析设备运行过程中产生的能耗，在此基础上制定节能措施；分析建筑空间的使用情况，合理分配建筑有效空间，从而提高空间资源利用效率。

6 B IM技术在建筑工程运维管理中的及应用

该工程基于BIM技术开展运维管理，增强了管理的直观性、空间性和集成度，有效帮助建筑单位管理建筑设施和资产，进而降低了运营成本。由于过去信息管理技术的落后性导致工程设计和施工过程中的大量数据不能被有效传导至运维阶段，致使项目的运维管理存在诸多问题，将BIM技术应用于此工程为这些问题提供了有效的解决途径。并根据运营系统编制建筑管理方案，主要如下：

1）对建筑工程进行BIM建模时，设计环节的主要目标是防止设备或管道碰撞的发生，将运维数据与模型有效融合，避免该项目施工结束后BIM系统处于闲置状态。

2）该项目中的BIM工具主要针对建筑整体并对某一局部进行运维操作，如信息查询与其他支持方面能否进行有效的运用。

3）由于BIM技术的运维平台与传统的管理方式存在诸多不同，不能全面符合当前管理者的需求。因此，应针对该建筑工程的具体情况建立针对性的运维管理平台，并将BIM技术充分应用于此环节中，使其发挥作用。

7 结语

要提高建筑行业的管理水平，必须进行全生命周期管理，借助BIM技术的可视化、协调性、参数共享、数据集成等特性，高效完成复杂的全过程工程项目管理工作。同时，应注重全生命周期的成本控制和管理，采用科学的方法对施工中的各要素进行管理，从而保障建筑工程的经济效益，将管理工作贯穿到全生命周期中，大力推广与应用BIM技术，提高工程整体质量，实现经济效益和社会效益双赢。