基于BI M的项目管理模式及运用分析

2023-03-12田润泽

工程建设与设计 2023年3期

田润泽

（悉尼大学，悉尼 NSW2006）

1 引言

建筑信息模型（BIM）技术的出现对建筑行业科技进步产生了深远影响，极大地改变了项目管理模式，实现了工程项目管理的数字化改造，具有深远影响。现阶段，BIM技术在高层建筑物项目中应用较为广泛，无论是早期设计还是后期运维管理，该技术都展现出显著优势。因此，为了能够顺应建筑行业发展要求，应掌握BIM技术应用重点，这也是本文研究的主要目的。

2 工程项目案例简介

某建筑工程项目位于城市东侧，建筑物总建筑面积约为7.0×104m2，建筑总高度95 m，包括地上19层与地下1层。该项目为钢框架-钢筋混凝土结构，项目施工的难点包括：（1）建筑采用了钢结构模式，在建筑施工中需要考虑的因素多，与常规构件相比施工难度高，因此，决定采用BIM技术完成钢结构的快速定位与计算，降低整个项目施工的难度。（2）项目幕墙结构体系复杂，在案例工程项目中幕墙复杂，因此，在工程项目中需要通过BIM技术实现标准化施工。

3 BI M技术的运用模式分析

3.1 技术的整体应用规划

在案例项目中，出于对成本、进度、施工质量等方面的要求，应尽量保障工程项目可以在合同周期内完成全部使用内容，并且在施工质量管理中应确保项目的施工效果合格，能够满足鲁班奖的相关标准；最后从根本上杜绝施工安全问题发生。

因此，案例项目中BIM技术应用点可以按照表1的相关资料进行处理。

表1 BI M技术应用点分析

3.2 BI M技术的准备与建模

3.2.1 技术准备方案

案例工程项目在应用BIM技术期间使用Autodesk为主体软件，同时采购鲁班MC等模拟软件用于支持BIM技术实现。

3.2.2 建立模型

在构建模型过程中，基于从整个项目清单，按照楼层以及构件的分区方式，对项目施工管理内容进行调整。因此，整个项目中按照项目的特性，在建模中完成了土建、安装以及标准构件节点的建模，最后将施工资料整合在一起，利用BIM技术实现了复杂建筑结构的三维模型结构[1]。

3.3 在项目成本管理中的应用

在建立BIM模型时需要考虑诸多因素的影响，包括工作量清单、定额清单表等，在对施工过程进行管理与监督后，通过构件模型把握整个施工过程，将上述资料进行统计与核算之后，信息可直接上传至Luban PDS系统中，保障后续一系列工作顺利开展。因此，该项目通过BIM模型以及清单关联数据，形成了符合国家标准的工程模型，通过该模型可以解决该项目中存在的曲线核心筒墙体、机电管线计算难度大的问题。

通过BIM模型中的工程量数据以及相关造价信息，利用软件估算。以该项目中查询砌体工程量为例，在计算项目成本时根据承台混凝土、钢筋和模板工程量，以及基础梁混凝土、钢筋和模板工程量等，构建了面向砌体工程量的施工进度方案，方便随时核对工程量。

在成本核算中，考虑到案例项目主要包含土建部分、机电以及计价分析部分等，在成本核算管理中通过BIM技术严格控制各种施工成本的支出情况，并与商务算量对比，在经过上述成本分析后，可以避免因为单一核算而造成的数据误差；在后期的结算审计中，项目管理单位利用累积的数据库信息对工程成本进行最终核算，确保成本正常[2]。以案例工程项目的混凝土柱的工程成本核算为例，利用BIM技术可以确定每个柱的周长、模板面积、数量以及高度等，同时混凝土柱施工期间的超高模板面积、脚手架面积等也可以输入模型中，方便更精准地计算工程量，提高了项目成本的核算精度。

3.4 在项目进度管理中的应用

3.4.1 三维场地的设置方案

在BIM技术的支持下，该项目通过现场三维动态模拟布场方案与可视化漫游视频相结合的方法，严格按照项目施工特征以及现场道路分布情况划分加工区以及原材料堆放区等，在项目管理中借助立体形态观察塔吊与钢构件、大模板之间的协调状态等，实现了施工现场的合理规划。同时，利用BIM模型实现场内实景的漫游布置，该技术可以实现狭小空间的优化与改造，避免因为工作人员失误而进行二次调整；针对场地分布方案不符合规定的情况可在漫游场景中做持续调整，直至满足规范即可。最后，通过BIM技术确定了项目办公区的位置信息，使场地的环境更加舒适。

3.4.2 施工进度动态模拟

在施工动态模拟中，通过BIM技术将施工进度信息纳入模型中，通过实现施工进度与模型构件之间的关联，确保工作人员可以借助三维可视化查看的方法观察施工进度信息，而且针对模型中存在不同颜色标签的施工进度分区结果进行预警。在该模型中，用红色代表施工进度滞后、黄色代表施工进度超前，这种醒目的颜色标识可以随时查看关键环节的施工进度信息，方便施工方与业主、监理人员等快速应对施工进度不合理问题。

3.4.3 施工碰撞检测

案例项目的机电工程中存在管线数量多的问题，如何在有限的空间内合理安排线路成为技术人员关注的重点内容，因此在施工期间，技术人员通过BIM技术的使用可以发现管线布设中存在的问题，并检查各种管线碰撞信息，尤其是在管线的交叉位置，可以通过数据检查其标高数据，进而完成最终的管线调整。

首先，通过BIM软件建立机电模型，并整合案例工程项目的土建、钢结构、机电等模型，再利用模型做分层检查，保证机电、土建、钢结构各个施工方案模型的完整性以及合理性。之后将整合模型导入Navisworks软件中，确定本次检测的碰撞类型，根据设定的系统碰撞规则反馈结果，并且直接在模型中生成调整碰撞线路的方案[3]。经过上述处理后即可利用BIM技术完成碰撞检测，最终结果显示，案例工程项目中发现机电专业碰撞约810处，机电与结构碰撞约350处。例如，在建筑空调通风平面图上发现碰撞，通过调整管线的角度后解决了碰撞问题。

3.4.5 钢结构的三维可视化交底

在案例项目中钢结构的施工是其中重难点，因此，技术人员借助BIM技术完成技术交底。例如，通过该技术直观地展示整个施工过程，对特殊钢结构部位施工内容进行分解后，取代了传统图纸宣教的方法，可以减少后期存在的沟通障碍问题，深化了施工人员对钢结构的了解，最终达到了提升施工效率的目标。

3.4.6 幕墙施工方案模拟

案例项目幕墙施工存在种类繁多的情况，导致整体施工难度大，因此，技术人员利用BIM技术实现施工工艺模拟。例如，针对单元体安装整窗的密闭性问题中，通过BIM技术详细介绍了幕墙整窗的结构以及安装流程，施工人员在三维模拟中可以观察窗户的施工流程。

3.5 在施工质量管理中的应用

案例项目施工难度较高，借助BIM技术提升施工质量成为技术人员研究的重点内容。

3.5.1 机电管综优化设计

该项目调整管线碰撞方案中，根据BIM模型中的异常数据立即调整整体管综的空间分布。期间可根据建筑物的功能定位，尤其是机房以及走廊等部位，在保障建筑物空间最大净高的基础上，采用美观、整齐的布局方案（见图1）。

图1 案例工程项目的机电管综BI M模型

3.5.2 钢结构数字化加工

案例项目中在南侧与北侧位置设置钢拱桥门头机构，因为板式结构为空间弯扭，该构件随着高度的增加而逐渐变宽，因此，在具体操作中存在一定难度。为了解决这一问题，技术人员最终在BIM技术的基础上联合使用CAM技术解决了施工质量问题，即将整个施工质量管理细分为深化设计、材料下单以及构件制造与运输等几个过程，尤其是在前期的深化设计中先借助BIM软件完成了弯扭空间建模，形成该构件的空间概念后，可以显著降低整体操作难度。

3.5.3 钢结构三维仿真拼装

钢结构在案例工程项目中占据重要位置，再加之整个结构新颖，增加了施工难度。在BIM技术的支持下，技术人员通过三维仿真预拼装的方法提高了施工质量。例如，在该项目中，首层V形柱转换后如何实现各层沿放射轴线形成有规律倾角的斜柱，成为影响施工质量的重要因素，技术人员在BIM模型下依次调整每根钢柱的倾斜角度以及方向，顺利解决了问题。

4 应用效果评价

案例项目运用BIM技术取得了满意效果，主要表现为：

1）定性分析结果。BIM技术在进度管理、成本控制以及质量管理中取得了较好的效果，提升了项目各个参与方的经济效益，实现了施工部门与设计单位、监理部门之间的有效配合，深得广大技术人员的认可。

2）定量分析结果。从定量分析角度来看，案例工程项目运用BIM技术取得理想效益：（1）从成本管理来看，BIM技术进一步强化了施工成本管理水平，借助可视化技术手段可以降低成本，最终该项目的实际成本与设计成本之间的误差小于或等于2‰，符合预期。（2）通过BIM可视化模型，使现场与工程进度可视化，并且管线碰撞等问题得到解决，最终达到了缩短工期的目标，实践结果证明，与设计方案相比，案例工程项目的最终工期提前12 d，取得满意效果。