BIM技术在某综合宿舍楼建筑施工中的应用研究

王 超，金兆鑫，李彦博

（兰州石化职业技术大学 兰州 730060）

当前建筑行业中，传统的人工管理方式已经无法满足新时代建筑行业新背景下数字化项目管理的要求，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术作为一种新的数字化可视化技术被应用于建筑行业，在建筑工程管理中采用建筑信息模型能够实现工程各环节、各阶段的有效管理，保证工程建设目标的实现，同时管理人员还可以应用BIM 技术对项目管理中的各个环节进行设计、进度、质量等方面的优化及完善，以强化管理工作质量及水平［1-6］。

综合宿舍楼建筑工程项目施工是一项复杂繁琐的系统性工程，具有工程建设体量大、涉及建筑设计、土建施工、机电安装、管道暖通等多个施工工艺和工种，因此对项目管理团队的要求极高［7-9］。本文以某综合宿舍楼为例，分析BIM 技术在建筑工程管理中的应用价值，重点研究了BIM 技术在图纸审核、深化设计、管线碰撞检查、构件合理布局、综合管线排布及全专业优化、可视化交底、BIM 技术指导现场施工中的有效应用，以提高该项目的工程管理水平，保证该建筑工程项目的整体质量、进度与安全［10-11］。

1 工程概况

某综合学生宿舍楼建设项目由宿舍楼和室外地下消防水池两部分组成。总建筑面积20 379.51 m²，宿舍楼总建筑面积20 063.39 m²，地下消防水池总建筑面积316.12 m²。其中，学生宿舍楼建筑设计为13 层（局部14 层），为二类高层公共建筑，建筑面积为20 063.39 m²，其中地下建筑面积1 537.62 m²，地上建筑面积18 525.77 m²，建筑高度49.20 m，地下耐火等级为一级，地上耐火等级为二级。设计功能：地下一层，建筑面积1 537.62 m²。主要功能：平时为地下自行车库，战时为甲类核6 级人防地下室，二等人员掩蔽所，共分两个抗暴单元。人防面积913.35 m²，掩蔽面积650.10 m²，掩蔽人数650 人；以及配套的变配电室、生活水箱间、加压泵房、排烟机房。一层平面建筑面积1 440.15 m²。主要功能包括活动场地，1间消控室，1 间值班室、入口门厅及卫生间等辅助用房。二层平面建筑面积1 401.43 m²。主要功能为29 间六人间宿舍，1 间无障碍宿舍及洗衣房、晾衣室、卫生间等辅助用房。3～13 层平面建筑面积均为1 401.43 m²。主要功能为30 间六人间宿舍及卫生间等辅助用房。屋顶平面建筑面积268.46 m²，主要功能为出屋面楼梯间、电梯机房、消防水箱间、送风机房和防空警报间。室外地下消防水池为地下一层，楼梯间与地上室外地面连通。总建筑面积为316.12 m²，地下耐火等级为一级，地上耐火等级为二级。设计功能为540 m³消防水池、消防水泵房、专用疏散楼梯间，项目效果如图1所示。

图1 宿舍楼BIM模型Fig.1 Dormitory Building Model

根据勘察报告，该场地地下水属潜水型地下水，勘察期间，水面埋深18.1～19.5 m，标高1 552.32～1 553.46 m，②黄土状粉土层下部、③卵石层为主要含水层，主要由大气降水及黄河上游侧向补给。本工程抗震设防烈度为8 度，设计基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组为第三组，场地类别为Ⅱ类场地。该场地场环境类型按Ⅰ类考虑，根据水质分析结果，地下水对混凝土结构具强腐蚀，在干湿交替的情况下对混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀；地基土对普通硅酸盐混凝土结构具弱腐蚀，对混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。

2 BIM技术应用

2.1 BIM技术应用的目的

运用BIM 技术可以在计算机上进行仿真模拟施工，能够提前发现设计中存在的问题，让施工过程变得更加可控。可以有效地进行合理优化机电管线排布，减少占用空间，加强项目设计与施工的协调，消除施工隐患，防止施工过程中发生安全事故。在保证建筑质量的同时，还能有效提高施工效率。

2.2 深化设计、图纸审核

⑴深化设计：深化设计，补充招标图纸或施工图纸。

⑵审核图纸：利用BIM 技术，建立BIM 模型。利用BIM 建筑三维模型的先天优势，快、全、准、省地检查出BIM 模型中错、漏、碰、缺等各种设计问题，最大限度降低施工返工，节约成本。

⑶图纸动态管理：通过BIM 平台辅助图纸管理，提高图纸传输效率和管理效率，减少了图纸传递过程中的错误及偏差。依据现场实际和设计变更，及时更改BIM模型，实现动态管理图纸。

⑷该项目累计排查出结构图纸问题35 项，内容涉及剪力墙暗柱表与平法施工图纸尺寸不符、结构图纸尺寸与建筑图尺寸不一致、预留洞口重合、平法施工图跨数与原位标注尺寸不符、标高错误、竖向烟道尺寸不符、使用规范已废止、使用图集不是最新等等。

⑸在钢筋工程、剪力墙中的应用中，累计节约不必要的钢筋余量2.4 t，为甲方节约了成本。BIM 在钢筋工程、剪力墙中的应用如图2所示。

图2 BIM在钢筋工程、剪力墙中的应用Fig.2 Application in Reinforcement Engineering and Shear Wall

2.3 碰撞检查、合理布局

利用BIM 软件平台的碰撞检测功能，通过设计建模、模型复核，本项目发现碰撞问题896个。解决了建筑与结构、结构与暖通、机电安装以及设备等不同专业图纸之间的碰撞，提前解决了各专业管理人员的问题，有效节约工作人员的时间。预先发现图纸问题，及时反馈给设计单位，避免了后期因图纸问题带来的停工以及返工，提高了项目管理效率，也为现场施工及总承包管理打好了基础。极大程度上节省了成本和时间，管道碰撞检查如图3所示。

图3 管道碰撞检查Fig.3 Pipe Collision Check

2.4 综合管线排布及全专业优化

⑴管线排布：在已有模型及碰撞检查结果基础上针对电气、动力、给排水工程、通风工程等专业之间的相对位置及标高进行深化调整，达到节约材料、便于施工、优化空间、协调美观的效果。

⑵全专业优化：提供Revit 模型，用于其他施工班组深化设计。

⑶模型拓展：施工单位根据完善模型进行施工模拟、算量等工作。

⑷合理计算设备参数：机电安装过程中，考虑管线综合平衡设计和精装修部分管线调整，增加和减少部分管线尺寸和弯头数量，BIM 只需在模型点几下，即可完成复杂模型计算并关联计算结构。BIM 管线优化如图4所示。

图4 管线优化设计Fig.4 Pipeline Optimization Design

2.5 可视化交底

通过建立三维模型，将拟建设安装工程的各道工序以3D 效果直观地展示，可以清晰直观地了解整个工程的实施方案和建造完成后的效果如图5所示。

图5 实施方案和建造完成对比Fig.5 Comparison of Implementation Scheme and Construction Completion

BIM 技术除了可以提供设计院常见的建筑设计图纸及构件加工图纸，同时还可以通过在可视化、协调、模拟、优化过程中帮助业主提供综合管线图、综合结构留洞图、碰撞检查报告和改进等。

3 BIM技术指导现场施工

⑴三维可视化，精准定位：以BIM模型和3D施工图取代传统二维图纸指导现场施工，提前展现建筑建成后的面貌，表达直观、清楚。模型按真实尺度建立，展现了传统二维不能展现的方面（如管道保温等）。

⑵加快施工工业化进程：建筑相关行业中，跨行业规范、标准缺乏，涉及到跨行业数据链条断裂，行业协同效率低下，BIM模型很大程度上解决了这个问题。

⑶施工组织方面：①现场布置优化；②进度优化；③工作面管理。

4 结语

综上所述，在实际施工阶段，依托先进的BIM 技术进行项目图纸的可视化建模，及时排查管线碰撞和钢筋工程建模，能显著地提高施工现场科学化的管理水平，现如今，建筑工程的美观、适用性、安全性要求愈发的严格，在建筑全生命周期有效利用BIM 技术进行优化设计，能有效提高施工现场项目管理的科学性，让项目管理方和施工方能全方位了解项目进度和优化效果，能保证工程质量和管理水平。