BIM 技术在公共建筑主体结构施工管理中的应用研究

刘 虎 王亚格 李 伟 杜红强 毛朋朋

随着城市化进程的加快，公共建筑的施工质量受到了社会各界的关注。在公共建筑施工过程中，要结合项目的实际作业需求，借助BIM 技术，搭建完整的作业规划模型，建构更加合理的作业流程，提高项目管理工作的整体效能。

1 BIM 技术概述

BIM 技术是基于建筑学、工程学和计算机科学建立的综合型技术。此技术支持可视化处理，能够有效反映建筑工程项目全寿命周期的相关内容，统一控制预决算、预制化设计、生产准备、过程与生产以及信息管理等，如图1 所示。BIM 技术具备数据库功能，能够在立项后进行动态化数据分析和汇总，在呈现建筑工程结构信息的同时，搭建立体化研究模式，并结合3D 技术实现3D 信息模型的处理，更好地为建筑工程项目的综合控制和统一管理提供保障。此外，BIM 技术还能进行设计变更管理[1]。

图1 BIM 技术管理内容（来源：作者自绘）

2 BIM 技术在公共建筑主体结构施工管理中的应用

为提高公共建筑主体结构施工管理水平，要落实全过程管理机制，发挥BIM 技术的应用优势，搭建完整的工程施工作业管理体系，及时发现问题并采取整改措施，从而提升工程项目的综合效益。

2.1 质量管理

对于公共建筑而言，工程质量是其项目管理的核心内容。只有提高质量管理水平，才能确保工程的施工质量和安全。因此，在工程质量管理过程中，要充分发挥BIM 技术的优势，在施工工艺和施工技术等方面实施标准化模式[2]。相较于传统的计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）软件，BIM 技术可以进行可视化分析，建立完整的数据共享模式，实现项目各参与方的高效协作，提高施工设计的质量。通过BIM 软件的可视化处理模块，能够在模型中集中展示设计细节，精准对比工程实体和模型，使施工管理人员可以根据对比结果及时纠偏，从而提高项目的综合管理水平，具体为：

1）在公共建筑给排水、暖通空调和电气等专业的管线设计环节，BIM技术能够对桥架进行碰撞检查和分析，评估设计方案的可行性，选取最合理的管线布置方式。这样能够在设计阶段最大限度地避免管线碰撞等问题，降低施工难度，节约施工成本。

2）BIM 技术支持产品管理和技术管理等功能，可以建构完整的系统管控体系。BIM 软件能够及时存储建筑构件和设备的信息，集中展示主体结构施工作业单元的相关细节，使施工部门仅通过模型就能清晰了解施工难点。最关键的是，可视化技术能够为各参与方的技术交底提供支持，减少人为因素的干扰，提高工程项目的施工质量。

3）BIM 技术支持全过程质量管理，从设计、施工到竣工验收环节，实现各参与方的数据和信息共享。此外，还可以借助BIM 技术进行质量检查，依据实际情况对不符合要求的施工作业内容提出整改建议，保证公共建筑主体结构的施工质量满足预期。

2.2 进度管理

对于公共建筑主体结构施工而言，合理的进度管理是保证工程项目整体效益的关键。因此，要对工程项目进度计划中的施工合同、进度目标和施工方案等进行集中管理，通过BIM 技术可实现：

1）BIM 的可视化分析功能，可模拟项目完成效果和作业难点，并进行可视化展示。这种呈现方式能够使施工管理人员更加直观地了解工程项目的施工进度，从而提高工程项目的进度管控效率，提升综合管控效能[3]。

2）BIM 技术还支持网络时标验证分析，能够模拟和分析施工要点和现场平面设计等内容，以便在提高计划可执行性的同时，确保工程项目协同控制的科学性和稳定性，从而更好地落实施工计划。基于BIM 模型的3D 进度计划模拟如图2 所示。

3）BIM 技术在进度管理方面具有突出的应用优势。例如，工程项目的关键作业节点管控和工期规划进度管理都可以借助BIM 技术进行。此外，依据规范和相关规定，编制合理的施工进度控制方案，有助于确保进度管理的相关成效。

2.3 成本管理

在公共建筑主体结构施工过程中，为提高项目全过程管理水平，要按照标准流程逐步落实成本管理工作。对于成本管理而言，工程量清单的计算非常关键。相较于传统手工计算分析的方式，BIM 技术能够调节和分析动态信息，自动统计工程量，统筹设计和工程量计算环节的相关数据，确保模型能够支持后续的成本监督管理工作[4]，具体为：

1）在BIM 软件中增加、删除和调整模型的成本信息数据，能够有效实现实体扣减，有助于准确计算复杂形体的成本数据，保证工程量清单的及时性和准确性。例如，在项目墙体的工程量清单计算过程中，要先在BIM 软件中汇总设计阶段建筑墙体材料的相关数据，包括墙体体积、面积和材质等，再计算对应的工程量。采购部门可以结合计算和分析结果，制定项目采购计划，以此提高施工质量管控的实效性水平。

2）将采购计划导入BIM 模型中，可以分析和预测未来可能会出现的问题。在解决问题的同时调整采购设计，能够确保计划的可靠性和可行性。

3）对比和分析实际采购材料与模型中的原设计材料，能够检查材料是否存在偏差，以便及时制定相应的整改措施，逐点逐面地落实质量管理方案。

4）基于BIM 技术建立的实时信息汇总管控体系，能为工程变更提供依据。一旦出现设计变更，BIM 模型能够随着工程的修改而自动修改，这样能够减少项目的统计工作量，提高工作效率，及时了解造价的变化情况，维持资金的稳定性。

5）BIM 技术支持参数化模型处理，可在建模时赋予模型材质、尺寸和型号等内容的约束参数，通过多次验证和修改，提高设计的可实施性。正是BIM 技术的参数化处理优势，使其被应用于项目的概算分析、预算评估和决算处理等环节，精准计算公共建筑主体结构施工的相关数据，在优化数据管理效果的同时，提高计算的准确性。

6）BIM 技术能够提高成本管理部门计算和分析的实效性。通过相应技术手段和处理机制，在公共建筑全寿命周期，实现造价的动态监督和管理，确保投资收益的合理性和安全性。

2.4 安全文明管理

近年来，公共建筑的综合管理质量受到了广泛关注。相较于传统的管理方式，基于BIM 技术的安全文明管理更能够发挥实效性，从场地整体管理到安全防护措施，更加精准地落实管理机制，保证综合控制环节更加合理且有效[5]。

施工部门可以结合工程项目的实际情况，通过BIM 技术进行安全防护模拟，汇总施工作业的危险源，着重分析其关联内容。在模型中标记危险源的实际位置并设置防护设施，建立无死角的管控体系，直观地展现防护措施，降低公共建筑主体结构施工的危险性。

应用灾害分析模拟软件，分析可能存在的问题，并针对问题进行现场灾害模拟，分析灾害产生的原因，并制定一系列合理的控制措施，保证出场控制、安全控制和工作面控制等均满足动态运行管理要求，为安全文明管理工作的顺利落实提供保障。此外，借助BIM 软件的仿真模拟功能，能够更好地进行安全交底工作。

3 案例分析

河南省周口市眼科医院（周口市第七人民医院）新院区建设项目一期建设工程，主要采用多标高基础筏板施工方案。此项目存在基础筏板和楼板标高布置不均匀不对称、质心和刚心不重合引发扭转以及错层楼板不连续等问题，会引起结构整体地震作用复杂分布，结构构件内力分配不均匀。

由于建设项目的基础多标高和错层结构，项目在施工方法和质量控制等方面不同于普通结构。因此，施工部门决定采用BIM 技术来优化施工作业内容，分析不同施工方法对经济性、施工速度和施工质量的影响，以便提高基础多标高结构的施工效能。

3.1 应用BIM技术的目的

本工程项目应用BIM 技术的目的是建立更加合理的工程项目全过程管理机制，管理多标高基础筏板技术的应用过程，获取项目的施工情况，提高技术实施的规范性，具体为：

1）在多标高基础筏板技术的应用过程中，使用BIM 技术能够搭建更加完整的质量控制体系，进行精细化设计，严格监督施工的各个环节，落实质量控制制度，提高项目的整体施工水平。

2）借助BIM 技术可以建立更加完整的技术体系，严格管理施工参数和施工技术等，在减少施工隐患的同时，最大限度地发挥技术优势[6]。

3.2 具体应用

BIM 技术的具体应用可以体现在以下3 个方面：

1）将BIM 技术应用于多标高基础筏板技术优化中，针对基础和地下结构工程，重点分析多标高测量放线、基坑清槽尺寸和标高准确性控制、多标高位置模板加固方法、混凝土结构质量保证以及防水工程施工技术。借助BIM 技术精准分析相关参数，搭建可视化设计模型，联合设计、施工和监理部门，共同完成多标高基础筏板技术交底工作，精准评估相关作业的关联性，确保施工工序完整，提高质量控制水平。

2）将BIM 技术应用于多标高基础筏板技术建模环节，输入工程项目施工相关参数，建立全寿命周期节点处理模式。这样能够更加精准地建立建筑模型，及时根据设计变更动态调整模型，评估外界因素对施工环节的影响，更好地体现技术的应用价值。

3）将BIM 技术应用于质量管理环节，可以在一定程度上提高工程的施工速度、施工质量和经济效益。应用BIM 技术还有助于解决施工现场的复杂问题，有效降低施工难度，提高施工人员对施工意图的理解，提升现场作业的灵活性。

4 结语

BIM 技术在公共建筑主体结构施工中具有重要的应用价值。在主体结构施工过程中，要利用BIM 技术，结合项目的实际情况，搭建完整的进度管理和成本管控平台，有效约束施工流程，维持工程项目文明施工管理的科学性，以提高质量管理水平和施工效率，提升项目经济效益，为公共建筑的可持续发展奠定坚实的基础。