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建筑工程施工设计及管理中BIM技术的应用

2021-06-12 142 上传者：管理员

摘要：对BIM在建筑施工过程和项目的设计和管理过程中的具体应用情况进行了深入总结,包括建筑平面布置及建模、施工项目质量的管理、安全质量管理、成本及施工进度的管理,在此基础上重点分析和论述了BIM技术在A项目全过程中的具体技术应用,从建模方式、碰撞检测、成本控制、施工进度控制及竣工验收核算五方面进行了详细研究,希望对于BIM技术的发展具有一定参考价值。

关键词：
BIM技术
信息数据
建筑工程
建筑设计
施工管理
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BIM在不同的数字模型建设项目中，能够保证整个过程任意时刻的数据被使用者存储、提取并且进行参数化更改，所以能够保证对项目的控制，并完美地设计和完成了每一项的工作，提升了对数字模型项目的管理所需要的合理性、科学性和普适性[1]。BIM作为控制整个建设项目的综合性平台，能够有效地实现信息数据共享。

随着我国现代建筑工业和信息化工程技术的进步和发展，传统的现代建筑和信息管理的理念也受到了革命性的冲击，我国现代建筑行业的信息管理方法也在不断地探索和改进。基于BIM建筑信息管理模型的软件不断地研究和开发了出来，已经被广泛地应用在实际的建筑工程当中，并且收到了显著的效果[2]。

1、基本概念、技术及理论

1.1 BIM技术

BIM基础信息技术是信息技术建设和应用的一项重要技术，其基本含义是以信息技术为基础，通过三维数字信息技术项目的实施，在建筑工程BIM中可以更加便利的修改基本信息，进行任意的插入与信息的创新。

同时，通过项目优化，结合效益分析，按照成本控制策略，即成本最小化原则，对项目设计的全过程，其中包括项目的施工及项目的基本运营过程，进行系统的过程分析。

1.2 建筑工程施工管理基本内容

建筑工程的施工设计和管理的基本要点大致可分为以下三点的内容：安全的管理、质量的管理、成本及建筑工程进度的管理[3]。在整个建筑工程的施工设计和管理当中，安全的质量管理成本是整个建筑工程设计和施工所有的管理中最重要的内容，一定要将其放在首位。

2、BIM在建筑工程施工管理中的应用

现阶段，我国的建筑行业BIM质量管理技术尚处于刚刚起步的阶段，加强对建筑行业BIM质量管理技术的深入研究，将其与现代建筑施工质量管理技术进行系统的融合，可以在根本上提升建筑施工的质量，实现对智能化的建筑工程实施质量监督和智能化管理，在当前的建筑施工项目管理中由于应用广泛具有一定的理论和实践应用意义。

2.1 质量管理中的应用

通过应用BIM互联网技术可以加强对于施工以及材料的质量控制与管理，为建筑项目的施工以及设备的管理人员施工作业提供了信息的支持，通过应用BIM互联网技术的质量管理模块可以了解项目施工的材料以及施工机械设备的信息是否与互联网应用的信息一致，可以在最快的工程实践中有效保障各项材料以及施工机械设备的有效规范应用[4]。

在建筑施工的技术上从质量等角度来说，通过应用BIM互联网技术可以加强对于建筑施工的流程、技术手段的控制与其模拟，可以有效的构建一个标准化的流程和规范施工作业流程，进而为建筑工作人员严格执行施工作业的规范奠定了基础，从根本上有效的保障了施工的质量与其效果。

2.2 安全管理中的应用

为了有效的避免各种现场施工安全事故和问题的频繁出现，必须要大幅度的提升企业对现场的施工安全和管理工作的高度重视，通过先进的BIM技术模拟现场施工的安全管理流程以及施工的环境，及时的识别在施工现场中可能存在的各种现场施工安全隐患和事故问题，通过对现场施工细节的处理进行模拟和再现，加强对现场施工安全管理方案的分析以及检验，了解施工现场中可能出现的各种危险安全问题，进而有效的做好了预防和处理，在根本上有效的避免了安全隐患和事故问题的频繁出现[5]。

同时，BIM这样的信息技术服务平台可以对于企业施工人员及其岗位设置进行精准的管理定位，加强对于企业施工现场的管理信息化和系统化的监督，这样也就可以为一个企业的所有施工现场管理者及从业人员提供一个完全可视化的企业施工现场管理问题解决方案，对一个企业在每次施工的进行过程中一些没有及时发现的问题等进行反馈，这样才可以使一个企业施工有效的及时解决各种个体的问题，及时的预测一个企业每次施工的实际效果，对其岗位进行一个系统的管理调整。

2.3 成本及进度管理中的应用

建筑工程的施工要想如期的开展，首先必须要对建筑工程进度以及计划进行系统的监控，从成本及进度对施工过程进行管理[6]。进度管理系统设定了模拟进度执行方式，动态显示实体任务进度和执行的情况，对于滞后的工作情况及时提出了预警和提示，确保了实体进度任务的按时顺利完成。项目管理计划的进度与项目实际的进度对比通过云端管理平台自动实现了信息的共享，方便施工项目的每个人随时查看自己的进度管理计划，并根据项目进度管理计划做好相应的进度管理工作，再将施工项目进度日报的相关数据和内容自动同步发送到项目进度管理计划后，实现项目管理计划的进度和项目实际施工进度的自动对比。这就需要对图纸问题以及其信息来源进行系统的实时调整优化处理；对于实际施工的进程中与实际施工图纸矛盾的各种问题也进行了调整与优化，进而有效的保障了施工如期的开展，加强对于施工的成本及进度的有效控制与监督管理[7]。

3、BIM在项目管理中的应用——以A项目为例

A工程项目主楼上部结构为钢—混体系，竖向结构为核心筒，水平结构为钢梁、桁架和组合楼板。塔楼沿高度可以分为裙房、办公用房、高档酒店、公寓式酒店和开放观光区9个区域，地下为5层，采用箱型基础(见图1)。

A项目基于BIM信息处理技术，对结构、日照、能耗、建筑声学进行了合理的分析，同时对水暖电进行了合理设计，对实际情况的建筑图纸、效果图、工程算量和施工管理进行了详细修正，协同现场工作人员一起，为整个项目的合理进度保驾护航(见图2)。

3.1 建模方式

利用BIM软件直接建模，使用建筑模块初设建筑图、使用结构模块对结构部件进行设计以及使用水暖电模块保证管道设计的合理性。建模时，可根据实际情况进行客观调整。另外可根据实际情况在进度管理中增加时间维度，从而建立三维模型，实现大幅度提高工作效率的目的。通过将电气、给排水、暖通等工程导入基本模型后构建综合建筑信息模型，实现了整个模型的建立，BIM三维形态CAD建筑图见图3。

通过整合不同建筑元素，进而构建出总体的建筑效果图。运用BIM通过组合模型、视图和标注元素，进而建立起3D模型，另外通过输入元素各项参数可以对构建进行更为合理的表现。用Revit建立3D模型后，通过Navisworks打开，由此实现3D模型的管理。BIM综合建筑信息模型见图4。

应用BIM能够最大限度减少设计的误差，实现更加精确化的测量与数据计算。BIM项目设计技术的优势是能够针对具体的设计项目以及根据相应的项目设计任务完成与实施情况进行自动化的测量与计算，其中对任何一项数据可以更改与处理进行优化，其他的后续数据处理进程都是能够自动的进行并及时的根据需要计算与处理进行优化。BIM技术在设计与建模上的技术优势更是能充分体现在具体的项目建模设计当中，它的使用为项目节约了大量的时间，以及大量的人力、物力等等资源。

3.2 碰撞检测

BIM可以对项目现场各项设备或者结构各项构件进行碰撞检查，防止各种元素在施工现场的空间中发生构件“打架”现象。如图5所示，分别是排烟风管和消防水管碰撞、消防管道与空调水管碰撞、给水管道与结构框架梁碰撞冲突及解决方案图。可以看到当碰撞问题发生后，首先要对几种碰撞构件进行优先级排列，即大型、重要、主要构件优先级要高于小型、附属、次要构件。BIM技术在施工阶段的应用以施工模拟为例，其能够更好的进行成本控制。

3.3 成本控制

A项目的决策第一阶段工程成本的控制中需要运用的BIM相关技术的数量统计内容：在初期设计A项目通过的工程量成本统计需要首先采用与BIM相关的软件——Revit的软件数量统计明细表功能。通过初步的BIM模型，可以充分利用初步的Revit相关软件的公共建筑数量统计明细表的功能，快速的统计得出A项目建筑的工程量和建筑面积，该信息为15840m2,结合公共建筑成本估算经济指标，便可以快速计算得出初步的建筑施工成本规模约为1.2亿元。A项目估算出了投资额在1.2亿元人民币。通过数据确定最优的方案，工程成本间接的得到有效控制。

传统的CAD方式工作人员要设计施工图纸，并运用传统的分布式BIM模型进行设计。设计当中要运用设计基础方法，计算工作量较大，程序较为繁琐，需要进行多次的计算与检验才能实现，且其需要不断的优化。在设计当中的每一次优化，都需要重新进行多种计算与核实。不但给工作人员与设计者带来巨大的工作量。更重要的是需要对设计好的CAD图纸，进行核实以及具体的模型构建。并根据模型进行成本计算，通过具体的定额计算，清单汇总，最终实现计算成本优化。

3.4 施工进度控制

首先必须从实际情况出发调查研究，掌握各施工方面的情况，进行针对性的反复调查分析比较、改进和完善，同时要想有效地做好对进度的控制，必须综合分析各施工阶段的全过程(或关键工序),绘制和设计出合理的包络图，找出能够完成决定质量和工期的关键工序和关键的线路；同时可以借助先进的斑马统筹法和进度计划管理软件编制的网络图，不断地优化施工网络进度计划，选择最优的方案，寻求最优的工期(一般指能够完成决定进度计划的施工阶段时间相对较短且消耗费用最小的质量和工期),并在对施工进度计划制定和执行的过程中有效地控制与进行监督，不断完善，保证以最小的时间消耗成本获得最大的社会经济效益。工程施工的过程中，各个作业工种总是要通过交叉的流水线来完成各个作业。但是若相互间的协调不好，停工或者临时窝工的现象就有可能会发生(见图6)。

3.5 竣工验收核算

竣工验收需借助于BIM可视化技术对竣工材料以及图纸进行详细的审核，协助项目工作人员将实际情况和可视化结果进行对比，解决了使用者对可视化与可对比性的部分需求。

在竣工验收的阶段，BIM技术能够更好的进行审核最终竣工验收图纸。同时，借助于BIM成本管理技术更好的对施工进行了成本核算，进行对成本的控制。BIM成本管理技术能够更好的集成所有的模型，整合成最终的竣工验收模型，确保最终的竣工验收模型真实的反映了在施工验收阶段的所有工程设计变更，及施工现场的情况，可提可视化的成果，有利于竣工验收管理。

4、结语

利用BIM技术能够创新和集成建筑工程项目各个环节，并能够通过具体的计算与分析，对项目进行发散性构思，并选择合适的方案。对项目进行全过程的设计，其中包括建模方式、碰撞检测、成本控制、项目的施工进度控制及竣工验收核算，进行系统的过程分析。BIM技术的核心价值不断地得到应用。通过将BIM技术整合，利用BIM建筑信息模型能更好在项目的全过程中使用。

参考文献:

[1]郭承孜.基于BIM的建筑工程项目成本控制的管理研究[D].绵阳:西南科技大学,2018.

[2]丁灵华.BIM､AR等辅助技术在建筑工程机械自动化中的运用[J].价值工程,2018,37(12):148-150.

[3]李怀坤,李晓萌,宫彦入,等.浅谈BIM技术在工程变更管理中的应用[J].价值工程,2018,37(10):163-165.

[4]杨畅,宋天宇.BIM技术在建筑工程管理中的应用分析[J].科技经济市场,2018(2):17-18.

[5]周天义.BIM5D技术在工程项目施工过程中的应用研究[D]J.成都:西华大学,2018.

[6]胡榉丹.BIM技术下EPC项目成本控制研究[D].成都:西华大学,2018.

[7]王建超,杨文涛,侯微,等.BIM技术在现代混凝土结构教学中的应用[J].建筑与预算,2018(2):25-29.

[8]谷大志.BIM技术在建筑施工安全管理中的应用[J].山西建筑,2020,46(9):186-187.

文章来源：米丽梅.BIM技术在建筑工程施工设计及管理中的应用[J].山西建筑,2021,47(12):188-190.