BIM技术在建筑工程深化设计及施工管理中的应用

2020-11-25张隆博

建材发展导向 2020年23期

张隆博

（大连职业技术学院（大连广播电视大学），辽宁大连 116000）

随着经济的不断发展，我国对基础建设的投入越来越大，这也促进了我国建筑业的迅速发展。当前，建筑行业的竞争日益激烈，传统工程施工管理手段已经无法满足现阶段企业的要求，如何控制工程实施过程中的成本，使企业获得最大的利润，是企业关注的重点。BIM技术的提出和在建筑行业中的应用，解决了传统建筑企业施工管理方法存在的问题，适应建筑企业长期发展需要。在工程管理中，应用BIM技术可实现对海量数据的高效处理和管理，实现了项目设计的信息化和集成化管理，有效提高项目建设的效益。

1 当前建筑业项目实施过程中存在的问题

1）我国的建筑工程装配式结构、模板、钢结构、幕墙等深化设计工作主要以以二维图纸为主，三维图纸尚未普及。目前，这些工程的深化设计工作主要依靠手工完成，设计人员重复工作很多，安全验算和施工图绘制的工作繁重。传统的CAD时代虽然也出现了诸如ZDPC、PKPM、Tekla等这样的辅助深化设计软件，但是在工程中的应用并不广泛。加工、算量阶段由于图纸主要是CAD绘制的二维图纸，对工作人员的工程图纸的识读能力有较高的要求，因此很多工作人员过于依赖现有的一些工程软件，无法及时发现在本工作实施之前甚至是在设计阶段中应规避的问题，有时会造成严重的进度拖延和费用损失，甚至引发质量问题。

2）项目建设准备阶段需要大量的采购。在采购过程中，容易出现多采购或少采购的情况。多采购会造成项目的浪费，导致项目的额外支出，而采购少会影响施工进度。此外，在项目实施阶段，经常根据实际建设情况对项目进行调整。这种调整可以是施工方案的调整，也可以是具体施工工艺的调整。但是，无论是什么原因，都需要相应的方案和过程论证，如果按照传统的施工管理手段，进行论证就需要花费大量的人力物力，这不仅会增加项目，而且会花费大量的时间。

3）建筑工程在生成过程及施工过程中，为了提高生成效率，在深化设计过程中，将很多构件设计成大小和形状都相似的小构件，这就造成了一个构件的施工过程中，连接点非常多并且每个小构件位置的确定比较困难，一旦连接错误往往只有到构件整体完成后才能发现，返工工作量很大。施工现场一般情况下只有传统的二维图纸，在结构形式相对简单的工程中使用，对于大多数的施工技术人员和工人来说还是比较适用的。但现在的超高层建筑往往都是结构形式比较复杂的，外立面造型比较奇特，建筑内部各种机电设备众多，造成这一类建筑进行施工时，尤其是建筑复杂节点位置定位、各专业管线的排布要求都比较高，仅靠二维图纸进行施工交底，对参与交底的各方人员的要求极高。

2 BIM技术在建筑工程中应用的特点分析

2.1 信息化应用效果

BIM技术利用统一标准对建筑物信息进行描述，并进行有效的信息交换，可减少前期设计错误，降低信息安全风险和成本。其次，BIM技术有可视化、直观性的特点，使建筑描述变得通俗化、三维直观化，能帮助施工人员直观地了解施工成型方式和预期效果。此外，BIM技术具有三维呈现的特点，能够准确呈现建筑结构和内容，利用BIM技术使信息传达更准确。

2.2 提高计算速度和计算精确性

BIM模型具有信息存储和信息计算的功能，在模型中的所有组件包含组件类型、性能和价格等不同信息数据。在企业决策中，以项目的实际情况为依据，将项目的所有数据输入到BIM模型，并保存在成本计划中，以获得最终项目的成本。其次，可以改变BIM模型中构件的属性，及时更新工程动态，保证所有有效数据不发生变化［1]。另外，工程变更也得到了一定程度的控制。在整个项目中，BIM可以提高信息计算速度，更合理地调整成本，更好地控制项目建设。

2.3 可利用BIM修改图纸

BIM技术具有可视化和模拟化特点，使得其在建筑结构设计中可以发挥图纸修改的功能，比如通过对模型的修改，可以在图纸中自动反映相关功能，这样设计人员就无需花费其他时间和精力用在对施工图纸的修改上［2]。

2.4 利用BIM技术协同设计

在建筑工程施工过程中涉及的人员、材料设备众多，且对技术要求越来越高，这时为保证各专业和各系统之间能很好地配合起来，就必须做好专业之间各成员、多专业之间和各系统之间的三维协同设计工作，可有效减少图纸失误，提高设计工作的效率和质量。

3 基于BIM技术的建筑工程深化设计、施工管理中的应用

3.1 BIM技术在深化设计中的应用

BIM技术在深化设计时，主要是明确设计方案内容，包括明确施工主要内容和技术要求、施工工序、对紧急情况的应对等。结合所有这些参数进行仿真模拟并预期施工效果，对施工中可能出现的问题进行分析并及时改正。在初步设计后利用BIM技术进行审核，可视化的功能帮助设计人员直观形象地发现设计方案中存在的不合理支持，并做出优化以减少后期设计变更及其带来的一系列问题。在深化设计中的应用，主要是利用BIM技术完成对建筑结构抗震性能、保温性能等使用性能的综合分析，并根据分析结果合理选择施工材料，明确荷载系数，及时发现设计中存在的不足之处并加以改正。在关联性结构分析方面，是利用BIM技术进行建筑结构的仿真模拟，从而反映出施工各环节间的关系并做好协调工作。在完成深化设计后，要做好对设计各细节部分的检查和审核，尽量避免设计方案中的不合理之处，从而可减少后期的设计变更。这样做不仅可以保证质量而且还能控制工程造价。利用BIM技术进行后期设计检查和检验时，必须紧密结合设计方案，对其中的各参数进行整合分析形成数据库，同时利用BIM技术做好隐蔽性项目、重难点和复杂节点设计的检查，判断施工技术、施工材料选择是否合理。

3.2 BIM技术在施工管理中的应用

第一，利用二维码技术，将模板、钢结构构件等实物与模型进行编号、一一对应，搭建施工数据分析模型。搭建BIM施工协同平台，将交底、模型等内容上传，通过二维码技术实现全现场施工三维可视化实时交底。利用BIM技术的可视化、参数化功能，制作工虚拟样板，样板可以全方位立体展示各个节点。制作施工流程动画，可以直接指导现场施工。将虚拟样板及施工流程动画，上传至云端平台，通过二维码技术和移动终端平台，实现现场随提取随查看，达到实时交底的目的。

第二，在现场安装前运用BIM软件对施工过程尤其是施工重点、难点部位的施工方案和施工工艺进行模拟，监理、设计、施工单位等参建各单位再结合自身的情况将自己的意见发布到协同工作平台上，各方再进行协调沟通，确定最终的施工方案。

第三，现场施工过程中，相关管理人员实时记录实测实量数据，对出现问题的部位提前进行预警，直接从模型中提取相关构件的制作参数，及时发送给厂家进行生产，及时更换有问题的构件，避免出现施工质量问题。利用Revit的出图功能，将三维模型转化为传统的CAD图纸，方便形成纸质文件进行归档工作，此外还可以方便不具备BIM技术软件操作的施工技术操作人员参与到工作中，对施工方案提出意见，并进行修改。

第四，总承包单位一般采用横道图或网络计划图表示施工进度计划，由于专业要求较高，可视化程度却较低，无法清楚地表示出工程施工进度以及各工作间复杂的逻辑关系［3]。可以利用BIM软件，进行施工模拟并对实际施工进度进行检查，找出影响工期的关键工作，对关键工作严格控制，确保工期。