BIM技术在工程项目中的应用

2019-12-10谢荣耀吴华君

天工 2019年8期

谢荣耀　吴华君

[摘要] 以金华信息经济产业园一期一标段的BIM技术应用为例，运用Autodesk Revit、CATIA、施工动画模拟、效果图3DS MAX等软件，构建建筑结构三维模型、管线模型，配合无人机辅助现场交流BIM+VR、BIM+GIS辅助城市规划及管理技术，对现场技术人员进行交底，发现施工中存在或者可能发生的问题，减少实际作业返工，达到提高工作效率、提升施工质量、减少工程变更、缩短施工周期的目标。

[关键词] BIM技术;模型;应用

近年来，随着我国经济的发展及信息化、城镇化程度的不断提高，建筑产业现代化的进程逐步加快，BIM技术加快了建筑业信息化的发展速度，优化了建筑信息化的发展环境，加速推进了信息技术与建筑工程管理，在提高生产率、节约成本和缩短工期方面发挥了重要的作用。BIM技术对建筑全生命周期的运营管理，是实现建筑业跨越式发展的必然趋势，同时，也是实现项目精密化管理、企业集约化发展的有效路径。BIM技术在建设工程中的应用是全过程的，在项目立项、勘查、设计、施工、验收、运维等各环节，有不同的运用内容与形式，目前在设计、施工阶段的运用非常广泛。

一、工程概况

金华信息经济产业园一期一标段项目位于金华市开发区，东起永康街，北靠李渔路，西起婺州街，是浙江省2016年服务业重大项目及重大产业项目，也是政府主导建设的重大产业项目。其地上建筑面积82646平方米，地下建筑面积42876平方米，1号楼高64米，2号楼高42.85米，3号楼高85.5米。本项目地下一、二层为车库，1号楼主楼为酒店，裙房为酒店配套康体娱乐;2号楼、3号楼首层为门厅及商业，其余楼层为办公。

二、项目BIM建模组织

构建工程BIM模型，主要解决以下关键问题：

第一，准确计算工程量。在初期设计阶段为业主提供项目的全生命期成本预算和工程变动带来的成本变化;在业主预算范围内，寻找更多方案，加强项目成本控制。

第二，进行4D模拟。在项目施工前，发现并解决空间矛盾，为空间矛盾展现更多的解决方案;快速标示计划、工序或定位问题;提高现场的生产率，减少浪费;为项目庞大的空间运输提供计划信息，支持其他运输分析，减少工程变更。

第三，开展工程分析（结构、照明、能耗、机械、其他）。通过自动化分析，减少时间和成本投入;提高设计分析的质量，收缩计划分析的周期，提升施工质量，缩短施工周期。

第四，参数化变更管理。消除信息传递障碍，缩小设计师与业主、监理、承包商、供应商之间的信息传输和交互时间，使工程变更具备实效性，实现对项目的动态控制和有效管理，提高工作效率。

1.模型拆分

（1）按专业分类拆分

按照专业分类划分成不同子文件夾。当前以建筑、结构、给排水、电气、暖通五个专业分类，有关模型保留在有关文件夹中。各拆分模型之间不得有重复构件。

（2）按楼层拆分

基于专业划分的基础上，要求每层单独拆分为一个文件。各拆分模型之间不得有重复构件。目前分为地下二层、地下夹层、地下一层、地上一层、地上二层、地上三层、地上四层、地上五层，五层以上按楼号分别进行楼层划分。

（3）子模型

根据阶段，使用和专业区分子模型，子模型都应该能够独立执行BIM应用程序。各子模型应相对独立，模型内容可以重复使用。

2.模型整合

（1）按专业整合

对应于每个专业，整合所有业态和楼层的模型，便于各专业进行整体分析和研究。

（2）按施工顺序整合

按实际施工顺序一步步整合模型，便于排查项目实施过程中可能出现的问题。

（3）项目完整模型

将各专业的整合模型组合至一个完整的模型中，以用于项目综合分析。

三、土建施工BIM技术应用

利用三维软件进行场地布置和样板区间的展示，通过三维软件（Revit、Lumion、Fuzor等）制作出布局以及样板区间模型。场地布置要满足地方规范的要求，规范里的要求必须达到，只能比规范多不能少。样板区间是指在施工现场以外的空场地进行缩小版的施工现场部件的展示，可以充分展示现场的施工工艺。结合施工临时设施布置标准，建立三维场地布置模型，通过三维技术交底实现现场布置一一落实到位。

项目施工中主要针对支模架进行模拟，通过模板设计软件所带的三维出图功能，形成整体三维排架布置图对现场施工班组进行交底，并结合模型。项目中有三个专项支模架施工方案，分别为高大支模架、悬挑工字钢支模架、贝雷架支模架。

1.高大支模架

高大支模架搭设高度达到17.35m，跨度为16.8m，搭设高度远超8m的规范要求，是现场班组碰到的最高支模架没有之一，通过6次方案整改，最后以扣件式脚手架方案通过。

2.悬挑工字钢支模架

十一层楼面净悬挑1.4m，在十层楼面处，埋设Φ20圆钢压环，布置7.0m 长的18#工字钢挑梁，悬挑2.8m，内锚4.2m，挑梁间距均为1000、1100mm等，转角处布置9.0m长的18#工字钢挑梁，悬挑3.7m，内锚5.3m.然后在工字钢挑梁上搭设支模架立杆。

3.贝雷架支模架

3#楼共20层，高度为82.5m，首层为门厅及商业，其余楼层功能为办公。贝雷架位置在屋面外侧，悬挑净3.5m，悬挑高度29.4m，总长度36.8m。支模架体具备高度超高，悬挑长度超大，构件荷载较大的特征，搭设落地式支模架不但工料浪费严重，亦影响工期，且因超高稳定性较差，架体变形难于掌控，势必对挑梁的施工质量和安全产生不利影响。因此方案选用了较能保证承载力和稳定性的贝雷片桁架作为悬挑结构部分的承重支模架体系。

通过BIM建模，发现107处图纸错误，主要问题是建筑结构图纸的不符，部分结构与建筑的碰撞，例如基础和集水井的碰撞等。

基础与基坑距离过近，基坑无法放置，是否考虑下降基础。（基础过近问题）

对整个施工流程进行BIM预演，细化每一个施工步骤，增强了材料的利用率，避免材料剩余、浪费。并且运用BIM算量软件可以保证计划材料与实际材料相匹配，提高了模板、方木、钢管等材料的利用率，达到计划与实际用量一致，节约材料。

采用贝雷架支模体系，从数据表中明显看出采用贝雷架支模体系大大减少了人工投入，工期也明显缩短。对比现在工程清单计价，人工费是主要费用支出，采用贝雷架支模体系可以减少人工量，从而增加项目利润，减少施工成本。

四、钢筋工程BIM应用

钢筋作为建设工程的三大主材之一，是工程结构的主要受力材料，在建筑施工中起着极其重要的作用。但钢筋工程作业长期以来缺少先进的技术手段，生产效率较低、发展水准不高。BIM技术具有三维可视化、面向对象的建模与信息关联等特点，与钢筋施工模型化、信息化、自动化的需求相吻合。在三维模型中进行钢筋效率化建模与智能翻样，根据项目需要，可以对复杂节点的钢筋模型进行综合优化，利用BIM模型自动导出钢筋料单。

对比传统钢筋翻样及生产加工作业方式，经实践，钢筋原材加工直接利用率为99.51%，提高作业效率50%以上，直接经济效益率为28.8%。基于BIM的钢筋工程技术应用，可以实现钢筋模型化翻样、信息化高效配送，作业效率高、质量可靠、节约成本、降低劳动强度、减少环境污染，有助于提高钢筋工程生产水平与产业化升级，具有良好的社会与经济价值，符合绿色施工、节能减排的发展趋势。

本项目由于特殊性，两个轴网上的柱子都是带有型钢的，而且这两根轴网之间的梁也是带有型钢的，这对现场的钢筋师傅无形中形成了极大的难度，本项目通过BIM技术进行先前排布对钢筋排布的先后顺序进行模拟减少误工时间。

项目经过4D施工模拟可视化，对项目主体阶段及机电安装阶段进行4D进度编排，模拟对象动画，给现场管理实时调整进度计划，给方案提供选择依据，给项目部管理提供支持。

五、砌体工程BIM应用

通过BIM软件快速进行砌块排布和工程量提取，提高施工质量和外观质量观感，减少材料耗损，节约成本。使用BIM技术的多专业协同和可视化功能，对砌体工程的每面墙体进行模型建立和砌块排布，构造柱和圈梁等构件的合理安放布置和机电专业预留洞的准确的预留，一是节省技术人员大量的时间和精力，二是降低了砌体排砖对技术人员自身的经验和空间想象能力，三是通过直观展示提高对不同层次的施工人员的技术交底，四是避免了二次开洞和错留空洞的封堵造成的材料和时间的浪费。

根据结合BIM进行幕墙深化设计，精装修BIM深化，无人机辅助现场交流，BIM+VR应用，来助力项目实时掌控和调整施工部署提高工作效率，减少实际作业返工。

经BIM建模，比对应用，获得如下成果：

（1）累计发现设计图纸问题：土建356项，安装423项，共779项;

（2）地下室管综调整优化，出具优化方案：发现多处碰撞点，60项需要优化;

（3）支吊架布置优化：管线综合后支架优化布置点，出具布置图多份并计量统计，抗震支架布置图50张，计量表30份;

（4）材料计量表：地下室强电桥架配件计量表3份，消防喷淋点位计量表1份;

（5）管线综合全程跟踪：熟悉现场安装环境，了解现场施工人员识图能力、各班主安装速度，预留洞口复核，出具管线优化平面图，管线现场安装指导协调，安装管线模型记录。

六、结语

（1）金华信息经济产业园一期一标段工程引入BIM技术，在安装前期发现图纸错误问题，并现场协同安装，使施工阶段管线安装无一返工，成本估算时间大幅减少5%，节约成本为0.5%。

（2）在建筑工程建设过程中，BIM技术在建设全过程运行中发挥着重要的作用。对建筑工程建设中的质量进行控制和管理，对工程建设的施工进度、工程建设中的成本进行有效管理，为建筑工程中各方主体的协调起到很大的辅助作用。

参考文献：

[1]刘照球，李云贵.建筑信息模型的发展及其在设计中的应用[J].建筑科学，2009，25（1）：96-99.