BIM技術(shù)在施工過(guò)程中的應(yīng)用

□文/劉月軍 劉 鈁 崔 巖 劉曉錚

【摘 要】：以天津陳塘科技商務(wù)區(qū)1-2號(hào)地塊工程為例，采用BIM技術(shù)進(jìn)行圖紙審核和施工方案模擬優(yōu)化。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)際，利用魯班軟件建立BIM建筑模型，對(duì)工程圖紙進(jìn)行各專(zhuān)業(yè)交互模擬分析，模擬復(fù)雜節(jié)點(diǎn)施工，解決復(fù)雜節(jié)點(diǎn)施工難度大和工程損耗多的問(wèn)題；通過(guò)管線(xiàn)綜合布局和碰撞檢查，達(dá)到預(yù)留洞口精確定位的目的；通過(guò)采用BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了二次砌墻的標(biāo)準(zhǔn)化，保證工程的工期和工程質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】：BIM；施工管理；節(jié)點(diǎn)碰撞；管線(xiàn)優(yōu)化；預(yù)留洞口

1 工程概況

天津陳塘科技商務(wù)區(qū)1-2號(hào)地塊工程總建筑面積10萬(wàn)m2：其中地下部分建筑面積3.89萬(wàn)m2，地上部分建筑面積6.10萬(wàn)m2。地上部分由辦公樓、商務(wù)客房及酒店組成。辦公樓框剪結(jié)構(gòu)，地上11層，總高度54.3 m；商務(wù)客房框架結(jié)構(gòu)，地上6層，總高度35.9 m；酒店框筒結(jié)構(gòu)地上15層，總高度72 m。樓座均設(shè)有兩層地下室，與地下車(chē)庫(kù)連為一體，見(jiàn)圖1。

圖1 工程模型

2 采用BIM技術(shù)的必要性和前期準(zhǔn)備

2.1 采用BIM技術(shù)的必要性

BIM技術(shù)能夠解決專(zhuān)業(yè)配合不到位、設(shè)計(jì)考慮不徹底、圖紙優(yōu)化參差不齊及施工配合不理想、施工工期有偏差、管理有缺陷、安裝無(wú)優(yōu)化等問(wèn)題，避免圖紙頻繁變更、工程工期延后、投資追加等一系列后果，從而提前對(duì)施工方案進(jìn)行修改完善，以減少返工和整改，達(dá)到節(jié)約工程成本的目的[1～3]。

利用魯班軟件建立BIM建筑模型，解決設(shè)計(jì)圖紙中的問(wèn)題，進(jìn)行可視化的交底、生成標(biāo)準(zhǔn)化模板、進(jìn)行成本的精細(xì)化管理。同時(shí)，利用移動(dòng)終端（智能手機(jī)、平板電腦）采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，建立現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制點(diǎn)、安全風(fēng)險(xiǎn)、文明施工等數(shù)據(jù)資料，與BIM模型即時(shí)關(guān)聯(lián)，方便施工中、竣工后的質(zhì)量管理等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)管理。

2.2 前期準(zhǔn)備

為更好落實(shí)BIM技術(shù)，在工程開(kāi)工前便成立BIM小組并對(duì)小組內(nèi)部進(jìn)行了詳細(xì)的工作分工，明確各方職責(zé)，提高工作效率，為實(shí)現(xiàn)施工管理階段的精細(xì)化管理提供保障。

3 BIM技術(shù)在施工過(guò)程中的應(yīng)用及其效益

根據(jù)工程特點(diǎn)，以設(shè)計(jì)提供的二維施工圖為基準(zhǔn)，重點(diǎn)研究施工管理階段的BIM體系建立、現(xiàn)場(chǎng)總平面布置、碰撞檢查等，以實(shí)現(xiàn)基于BIM技術(shù)的精細(xì)化管理。

3.1 對(duì)二維施工圖紙進(jìn)行審查

在BIM技術(shù)建模前，應(yīng)會(huì)同各方對(duì)前期技術(shù)文件進(jìn)行合理的分類(lèi)，確定統(tǒng)一的工程樣板、建模標(biāo)準(zhǔn)和其他規(guī)則等，要求參與專(zhuān)業(yè)采用統(tǒng)一模板、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建模。在建模過(guò)程中，將發(fā)現(xiàn)的圖紙錯(cuò)誤和偏差進(jìn)行分類(lèi)匯總，及時(shí)與工程人員和設(shè)計(jì)人員溝通協(xié)商，以縮短校驗(yàn)時(shí)間；定期對(duì)BIM進(jìn)行整合，檢查模型偏差并及時(shí)進(jìn)行修改，以免造成難以整合甚至返工，導(dǎo)致誤工等損失。

該工程共審核發(fā)現(xiàn)檢查圖紙問(wèn)題30處，發(fā)現(xiàn)圖紙問(wèn)題后，與設(shè)計(jì)溝通，根據(jù)設(shè)計(jì)回復(fù)，及時(shí)優(yōu)化BIM模型，利用BIM模型提供的精確BIM數(shù)據(jù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的量項(xiàng)進(jìn)行控制，對(duì)施工班組進(jìn)行用料考核。

3.2 優(yōu)化施工總平面圖布置

通過(guò)采用BIM三維模型體現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)臨建的位置與空間變化。通過(guò)對(duì)施工臨建布置、塔式起重機(jī)運(yùn)行空間分析、重型起重機(jī)等設(shè)備行走路線(xiàn)的優(yōu)化、鋼筋、模板等材料的臨時(shí)堆放區(qū)布置、現(xiàn)場(chǎng)人員安全行走路線(xiàn)布置等，合理安排施工總平面，為各參建單位協(xié)同工作提供必要條件，充分考慮綠色施工和降低成本的要求。

3.3 優(yōu)化鋼筋排布形式-型鋼梁與型鋼柱的鋼筋碰撞檢查

在型鋼梁和型鋼柱的交接位置，鋼筋的排布較為密集，見(jiàn)圖2。

圖2 型鋼梁與型鋼柱節(jié)點(diǎn)

主要有以下3個(gè)問(wèn)題：

1）型鋼梁主筋易與型鋼柱翼緣板和腹板位置發(fā)生碰撞；

2）當(dāng)梁主筋與型鋼柱翼緣板碰撞時(shí)，要求型鋼柱翼緣板不可開(kāi)洞；

3）當(dāng)梁主筋與型鋼柱腹板碰撞時(shí)，型鋼梁腹板可以開(kāi)洞，但是需在鋼結(jié)構(gòu)加工時(shí)預(yù)留孔洞，現(xiàn)場(chǎng)不得加工。

通過(guò)BIM的可視化效果，清晰的列出相應(yīng)節(jié)點(diǎn)碰撞情況，見(jiàn)圖3，包括每一個(gè)節(jié)點(diǎn)具體有多少根鋼筋可以穿腹板、多少根鋼筋需要焊接、多少根鋼筋需要繞過(guò)、相應(yīng)的鋼筋長(zhǎng)度多少和標(biāo)高多少等問(wèn)題。

圖3 可視化效果

例如：本工程2#樓3層某節(jié)點(diǎn)處主筋需穿孔28根、遇型鋼焊接接頭14處，通過(guò)BIM模型，對(duì)該復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了深化方案模擬，清晰的列出相應(yīng)節(jié)點(diǎn)碰撞情況并進(jìn)行節(jié)點(diǎn)位置鋼筋排布優(yōu)化。明確了需要在型鋼柱腹板處為梁主筋開(kāi)孔加工數(shù)量及位置，鋼筋需要焊接數(shù)量及位置，使梁、柱的主筋、箍筋及型鋼柱共存的復(fù)雜節(jié)點(diǎn)立體化，合理排布空間立體層次，確定最優(yōu)排布方案。根據(jù)最優(yōu)排布方案，提前規(guī)劃型鋼柱腹板的預(yù)留孔洞，避免進(jìn)行二次加工，節(jié)省工期2 d。

通過(guò)BIM的可視化分析，確定節(jié)點(diǎn)處鋼筋最優(yōu)排布方案，以合理的施工順序和精細(xì)化的材料加工，保證了節(jié)點(diǎn)部位工程質(zhì)量，進(jìn)而提高整個(gè)工程質(zhì)量，同時(shí)節(jié)省工期5～6 d，節(jié)約耗材。

3.4 二次砌筑標(biāo)準(zhǔn)化

在前期的二維施工圖紙中沒(méi)有明確二次砌筑部分構(gòu)造柱和圈梁等的具體位置，在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)層的施工時(shí)，存在標(biāo)準(zhǔn)層每層構(gòu)造柱位置不同的問(wèn)題，而且后期與建設(shè)單位核對(duì)工程量的時(shí)候，沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)及理解問(wèn)題，容易造成核對(duì)算量偏差，導(dǎo)致成本損失。

利用BIM技術(shù)，通過(guò)規(guī)范要求制作構(gòu)造柱建筑模型，明確構(gòu)造柱位置，構(gòu)造柱鋼筋及混凝土使用量；同時(shí)結(jié)合預(yù)留洞口位置，防止預(yù)留洞口與構(gòu)造柱沖突，影響結(jié)構(gòu)安全，在規(guī)范允許情況下對(duì)構(gòu)造柱及預(yù)留洞口進(jìn)行調(diào)整；在確定構(gòu)造柱及預(yù)留洞口位置后，對(duì)二次結(jié)構(gòu)進(jìn)行砌體排布，確定端頭與交接部位二次結(jié)構(gòu)砌體具體尺寸，根據(jù)排布的砌體材料尺寸，在加工廠進(jìn)行定制加工，降低砌體材料在工程中的損耗。

3.5 專(zhuān)業(yè)水電安裝管線(xiàn)綜合排布方案模擬

管線(xiàn)綜合優(yōu)化不僅是單純的主管線(xiàn)之間的調(diào)整，還可以是指構(gòu)件的詳細(xì)信息，比如水管道的流量，風(fēng)道的風(fēng)量，同時(shí)還可以設(shè)置設(shè)備所需的參數(shù)，除了自身的參數(shù)，如空調(diào)機(jī)柜的最大功率，額定電流等，還可以對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的標(biāo)注具體的型號(hào)、制造商、部件代碼等。由于BIM模型已集成了各種設(shè)備管線(xiàn)的信息數(shù)據(jù)，因此還可以對(duì)設(shè)備管線(xiàn)進(jìn)行精確地列表統(tǒng)計(jì)，部分替代設(shè)備的算量工作。

以最重要的機(jī)電管線(xiàn)舉例，機(jī)電涉及專(zhuān)業(yè)多并且還要考慮結(jié)構(gòu)避讓或者預(yù)留孔洞等情況。以往工程經(jīng)常出現(xiàn)機(jī)電各專(zhuān)業(yè)之間碰撞以及機(jī)電與結(jié)構(gòu)的碰撞，往往需要拆除進(jìn)行返工影響施工進(jìn)度。另外，管線(xiàn)排布不合理也會(huì)影響室內(nèi)凈空高度。

在施工階段時(shí)，先結(jié)合結(jié)構(gòu)BIM模型（梁、柱、板等）與機(jī)電系統(tǒng)（風(fēng)管、水管、橋架等）在BIM系統(tǒng)中進(jìn)行碰撞檢查，快速找對(duì)碰撞點(diǎn)并形成相應(yīng)的碰撞報(bào)告，注明碰撞位置以及碰撞的管線(xiàn)規(guī)格型號(hào)等。同時(shí)，針對(duì)碰撞結(jié)果對(duì)管線(xiàn)進(jìn)行優(yōu)化排布工作，模擬出建筑模型方案，確定綜合管線(xiàn)走向、入戶(hù)標(biāo)高及位置，明確全管線(xiàn)綜合支架的位置、數(shù)量、重量、刷漆面積等數(shù)據(jù)。施工中，按照事先制定的模型進(jìn)行統(tǒng)一樣式的材料加工及安裝工作。

經(jīng)過(guò)管線(xiàn)綜合優(yōu)化與砌體碰撞后，發(fā)現(xiàn)預(yù)留洞口共計(jì)880個(gè)，無(wú)標(biāo)注洞口197個(gè)；洞口標(biāo)注過(guò)小333個(gè)，洞口標(biāo)注過(guò)大275個(gè)；洞口標(biāo)高不對(duì)75個(gè)。共計(jì)節(jié)省費(fèi)用8萬(wàn)元。通過(guò)虛擬施工，本工程在管線(xiàn)碰撞得到了一個(gè)很高的提升，也使后面施工的管線(xiàn)更加美觀，見(jiàn)圖4。

圖4 優(yōu)化前后碰撞點(diǎn)

4 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)是信息技術(shù)應(yīng)用在建筑工程領(lǐng)域中產(chǎn)生的可以促進(jìn)建筑行業(yè)升級(jí)并為建筑工程的多個(gè)參與方都帶來(lái)效益的一種技術(shù)手段。BIM技術(shù)在建筑工程項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)各階段及全生命期中的應(yīng)用已成為必然趨勢(shì)[4]。

本工程通過(guò)采用BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了工程施工階段的精細(xì)化管理、提升工程經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬少雄，李昌寧，陳存禮，等.BIM技術(shù)在某工程施工管理中的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2016，45（11）：126-129.

[2]過(guò) 俊，陳 宇，趙 斌.BIM在建筑全生命周期中的應(yīng)用[J].建筑技藝，2010，（S1）：207-212.

[3]沈亮峰.基于BIM技術(shù)的三維管線(xiàn)綜合設(shè)計(jì)在地鐵車(chē)站中的應(yīng)用[J].工業(yè)建筑，2013，43(6)：163-166.

[4]朱佳佳.BIM技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀探究[J].電子測(cè)試，2013，（17）：97-99.

□劉 鈁、崔 巖/天津三建建筑工程有限公司。

□劉曉錚/天津津貝爾建筑工程試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)有限公司。

□中圖分類(lèi)號(hào)：TU17

□文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

□文章編號(hào)：1008-3197（2017）02-34-03

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2017.02.013

□收稿日期：2016-11-11

□作者簡(jiǎn)介：劉月軍/男，1974年出生，工程師，天津三建濱海道橋分公司，從事工程技術(shù)管理工作。