李 勇，郄恩田，郭 阳

（武汉科技大学城市建设学院，武汉 430065）

BIM技术在施工阶段四大控制中的应用探讨

李 勇，郄恩田，郭 阳

（武汉科技大学城市建设学院，武汉 430065）

BIM在建筑行业的应用越来越广泛，其作用日益凸显，尤其是在施工阶段。该文根据我国住宅建筑施工管理特点，以东莞清溪镇明门办公楼项目为例，运用Revit系列软件建立三维模型，探讨了BIM自动算量、4D模拟、管件碰撞检测等技术在施工过程四大控制（成本控制、进度控制、质量控制、安全控制）中的应用。

BIM技术； 四大控制； 效益

1 BIM技术简介

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息建模，以建筑项目相关信息为基础，利用数字技术建立虚拟的模型，达到仿真的目的。相对于2D的CAD而言，它是一次技术的革新，具有可视化、模拟性、协调性、优化性和可出图性五大特点。住房建设部发布的《2011—2015年建筑业信息化发展纲要》文件指出，“十二五”期间，施工类企业应优化项目和企业管理流程，提升项目和企业管理信息系统的集成应用水平，建设协同工作平台，实施企业资源计划（ERP）系统，支撑企业的集约化管理和持续发展［1］。因此推广BIM技术在施工过程中的应用，进而推进企业技术和管理上的提升成为施工类企业必然选择。为此以东莞市清溪镇明门办公楼为例，探讨了BIM技术在施工过程中四大控制——成本控制、进度控制、质量控制、安全控制上的应用。

2 工程特点

明门办公楼地处东莞市清溪镇银湖工业区，西靠清渔路，东邻科技路，其总建筑面积33 460.86m2，总高50.45m，地下室一层，层高为4.4m。该办公楼为双塔布局：办公楼10层，宿舍12层，裙楼4层，主体为钢筋混凝土框架结构，局部为钢桁架结构，且该工程在建设过程中有以下特点：

1）工程量统计繁琐。该工程规模大、结构复杂，由于业主的原因，导致施工过程中设计变更多，若采用人工统计计算，在编制概算、预算、决算、结算时容易形成重复计算、漏算的情况。如何在规定时间内准确地算出工程量成为施工建设中的一大考验。

2）时间紧迫。业主要求提前竣工，但东莞地处亚热带，降雨多，能正常施工的时间少，而且在进行施工时发现实际地质与勘测地质报告不一致的情况，在对灌注桩改为人工挖孔桩的过程中浪费不少时间，怎样在保证质量的前提下加快进度极为关键。

3）质量要求高。由于该工程是东莞市清溪镇的重点项目，施工单位要求获得鲁班奖，故规范化施工和对每个环节的施工质量控制尤为重要。

4）安全施工管理难度大。该工程不仅工况复杂、危险区域多，而且由于转包的原因导致总包直接对各分包的安全施工管理阻力变大。此外，施工班组多是临时组成，很难在短时间内提高他们的安全意识。因此如何在复杂的施工条件下保证施工安全是一项难题。

3 BIM技术在四大控制上的应用探讨

3.1 成本控制

成本控制是指在项目成本形成阶段对所要发生的人工费、材料费、机械使用费以及其他相关费用进行监督、指导、修正以及限制。施工过程中，需要按动态控制原理对实际施工成本的发生过程进行有效控制。在施工阶段能否做好成本控制对整个项目成本管理的成败具有决定性作用。利用基于2D图纸的手算或电算的传统方法，要面临数据量大、牵涉部门众多、对应子项目分解困难、消耗量和资金支付情况复杂等众多难题，且在进行成本计算时，基于算量的估算、预算、核算、决算时情况特别复杂，而采用BIM数据共享技术，先建立三维模型，再通过BIM浏览器及BIM的自动算量可以做到一个模型多个部门共享、算量结果多次利用，进而来达到降低成本的目的。

1）BIM技术自动算量。BIM技术对每个构件都有明确定义的功能，该工程可基于BIM信息平台上的三维图形对项目建立成本数据库，通过Revit软件建立的模型能导出含有构件、钢筋、混凝土等明细表（见图1），方便检查和进行动态查询，并且能直接计算汇总。这极大的减少了建设过程中算量的工作量。

2）方便变更。在传统方法进行核算下，一旦发生变更，便要对图形和数据进行逐一更改和检查，严重影响后续计算。而BIM技术不仅将二维图形同三维图形相关联，而且将数据库和图形相互关联（见图2），若某构件要发生变更，可以对二维图、三维图、数据库任何一项直接进行更改，并能快速统计、计算。

3）确保限额领料的有效实施。控制材料费的有效手段是限额领料，在以BIM平台的项目控制过程中，可以突破配料人员手头工程量和配发材料的时间限制，借助BIM数据库中记录的同类项目材料消耗量数据以及BIM的多维虚拟模拟施工功能，材料员能够准确地拆分、快速汇总并输出任意工序段的物料需求量，真正做到限额领料的实施。

3.2 进度控制

进度控制是采用科学的方法确定进度目标、编制进度计划、制定资源供应计划，在与质量、成本、安全目标协调的基础上，依据施工任务委托合同保证实现工期目标。

在进度控制过程中常常是目标明确，但是资源有限，干扰和不确定因素多。利用BIM 4D模拟技术可以掌握进度计划的实施状况，并将实际情况与计划进行对比分析，这样有助于排除未知因素、采取有效纠偏措施，确保项目进度按预定的目标进行。

1）4D模拟建造。施工中进度计划的常规表示方法之一是编制网络横道图，为方便绘制项目的网络横道图，常将一个项目分成若干个子项目进度计划，由此施工中一旦遇到突发事件往往会引起各子项目横道图的手工调整、重新计算和核算工期的情况。而采用BIM技术可充分利用模型的可视化效果，进行模拟建设，是一种先进行模拟而后进行实体建造的过程，相对于二维横道图而言，BIM技术将横道图与三维模型相形成4D模拟建造，可以最大限度控制进度，其4D模型系统框架如图3所示。

2）编制进度、资源供应计划。该工程子进度计划和资源供应计划繁多，除了土建外，还有幕墙、机电、装饰、消防、暖通等分项进度、资源供应计划，为正确的安排各项进度和资源的配置，尽最大程度减少各分项工程间的相互影响，该工程采用BIM技术建立4D模型，并结合其模型进度计划成初步进度计划，最后将初步进度计划与三维模型结合形成4D模型的进度、资源配置计划。在此过程中，决策部门各施工现场一直存在着信息交换。其示意图如图4所示。

3.3 质量控制

质量控制主要是全面贯彻质量管理的思想，进行施工质量目标的事前准备工作、事中关键控制点和事后检查控制的系统过程，该控制过程主要是按照PDCA（Plan、Do、Check、Action）的循环原理通过计划、实施、检查、处理的步骤展开控制。目前施工过程中对施工质量的控制主要是事前先召开方案讨论会议，然后在事中由专业技术人员和管理人员在现场进行跟踪式管理，而运用BIM碰撞检测等技术则是先建立模型对重点部位进行预测，再以模型为导向进行事中管理，最后再次进行事后排除检查。

1）三维模型展示工序流程。该工程有深基坑开挖、落地脚手架搭设等6个专项方案和防水工程、地下室施工等14个一般方案，每一个方案都是质量控制的重点，通过建立的BIM模型可以很清楚的展示每一个施工质量控制重点。针对该工程班组的专业化水平不是很高的特点，BIM可视化技术在施工班组进行技术交底时，表现出极大的优势。例如：同查看含有建筑术语的二维图和照样板施工的传统方法相比，施工班组通过三维模型，可以快速了解隐藏信息，特别是对细节问题如钢筋的放置、钢节点和网架节点的处理、管线布置等信息的处理上表现明显。

2）管件的碰撞检查。代替水、暖、电三者分开的二维平面系统图，通过搭建的BIM信息平台，利用 MEP（Mechanical，Electrical，Plumbing三个专业的简称）的碰撞检测技术，将结构、暖通、机电整合在一起，有效检测它们之间相交叉的地方（见图5），协调好三者的空间位置达到提前解决冲突的目的，做好事前控制。

3）二维出图以及参数化设置。在处理饰面、防水洞口、泛水、幕墙和管道构件安装等细部时，可事先将上述构件的图元属性先调为精细模式，再进行隔离图元操作，生成二维剖面图，替代查阅各类图集，在加快速度的同时也保证了质量。同时根据参数设置也可以很方便的修改尺寸大小及位置。

4）高集成化方便信息查询和搜集。BIM技术具有高集成化的特点，其建立的模型实质为一个庞大的数据库，在进行质量检查时可以随时调用模型，查看各个构件，例如预埋件位置查询，起到对整个工程逐一排查的作用，事后控制极为方便。

3.4 安全控制

安全控制就是在施工全过程中始终坚持“安全第一，预防为主”的方针，以防安全事故的发生。传统进行安全控制的方法很难用可视化的效果进行演示，其标准规范和注意事项只能在施工班组交底和安全工作会议上讲解，并没有完全结合现场的实际工况。采用BIM技术可视化等特点，用不同颜色标注施工中各空间位置，展现危险与安全区域，真正做到提前控制。

1）碰撞检测技术检查安全问题。利用碰撞检测技术可模拟施工设备的运行，例如调试塔吊作业半径和检测是否与脚手架等建筑突出部位发生碰撞，此外还可以检测天泵、运土车、挖掘机等安全作业半径，从而达到提前预知危险的目的。

2）施工空间安全管理。对每个现场施工作业人员来讲，安全空间都是有限的，特别是在该项目中，各分包单位材料、机械设备等的摆放以及每个施工队的施工作业面都存在大量的交叉空间。在该工程中BIM技术对“四口”、“五临边”、“物料堆放区”等地方进行了危险空间区域的划分，提前做好施工部署，保证了每个劳务人员的安全和施工的有序进行。

3）制定并优化应急预案。该工程首次利用BIM技术制定和优化了五项应急子预案，包括作业人员的安全出入口、机械和设备的运行路线、消防路线、紧急疏散路线（见图6）、救护路线，同时通过BIM模型中生成的3D动画来同工人沟通，达到了很好效果。

4 总结与展望

该工程利用BIM技术在施工阶段中四大控制上取得了相当好的效益，其可视化效果在给甲方一个很好展示的同时，它的模拟性、协调性、可出图性等特点也加强了施工现场成本、进度、质量、安全的控制和组织管理，创造了利用数字化即数字信息平台对建筑进行仿真模拟及精确解决四大控制问题新途径。

BIM技术在我国虽然起步不是很晚，但同欧美等国家还有很大的差距，在我国仅仅只在上海中心、杭州奥体中心等几个大项目上有所利用，并也只是辅助设计和施工，在中小施工企业利用的很少，希望施工企业在施工中利用BIM技术不再仅仅停留在BIM基础知识——建模上，而应该同设计、监理、采购等相协调和配合，一起探索该技术应用的新途径和方法，同时加强BIM技术人才方面的培养，更好推广并让之成为一个实实在在为施工企业创造效益的技术。

［1］住房城乡建设部.2011～2015年建筑业信息化发展纲要［M］.北京：住房和城乡建设部，2011.

［2］戈祥林，林忠和，陆仕颖.BIM 技术在南宁市规划展示馆的应用［J］.施工技术，2013（42）：79－82.

［3］张建平 ，李 丁，桂家瑞，等.BIM 在工程施工中的应用［J］.施工技术，2012（8）：10－16.

［4］张建平，范 喆，王阳利，等.基于4D—BIM 的施工资源动态管理与成本实时监控［J］.施工技术，2011（40）：37－40.

［5］王青微，张建平.基于BIM 的工程进度计划编制［J］.商城现代化，2010（35）：220－222.

Application of BIM Technology in the Four Controls during Construction Stage

LI Yong，QIE En－tian，GUO Yang
（School of Urban Constructuion，Wuhan University of Science and Technology，Wuhan 430065，China）

The application of BIM is more and more extensive，and BIM has become an increasingly prominent role in the construction industry，especially during the construction phase.In this paper，taking the project of Mingmen office building in Qingxi Town，the Dongguan city as an example，we set up three－dimensional model by Revit series to explore the application of BIM technology，such as calculation automatic engineering quantity，4Dsimulation，collision checking，and so on，in the four control of cost，schedule，quality，safety during the construction process.

BIM technology； four controls；benefit

10.3963／j.issn.1674－6066.2014.02.027

2014－02－15.

李 勇（1989－），硕士生.E－mail：996779685＠qq.com