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政府办公楼危房改建项目中BIM技术的应用实践

2021-11-03 64 上传者：管理员

摘要：BIM技术可为工程项目提供全生命周期、全参与方以及全要素的功能应用，通过BIM建模及模型运用可显著提升工程的＂建管运一体化＂管理水平。文章以绵阳市某政府办公楼危房改建项目为例，通过对该项目BIM模型构建和应用，阐述了BIM技术在该工程项目管理中发挥的积极作用，可为同类工程项目的设计施工管理提供借鉴。

关键词：
BIM技术
危房改建
建筑改建项目
政府办公楼
项目管理
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1、工程概况

本工程为政府办公楼危房改建工程项目，建设地点位于四川省绵阳市，结构形式为钢结构，主要功能为办公，总建筑面积4024m2,建筑高度为26.85m,共7层，室内外高差0.45m,建筑结构安全等级为二级，建筑耐火等级为二级，地基基础设计等级为二级，设计等级为二级。办公楼为三级负荷，设置自用的配电室，由室外变电站引入两路0.4kV电源。本工程总高日用水量为15.73m3/d,总最高时用水1.71m3/h,采用污废水合流制。室外消防采用消防栓给水系统，水泵房供给系统，室内消火栓采用临时高压制供水系统。本工程室外消防用水水源为市政给水管网供给，室外消防设计用水量为20L/s,灭火时间2h。

2、BIM模型构建

2.1 BIM技术简介

建筑信息模型(BuildingInformationModeling,简称BIM)是诞生于21世纪初的新工具，其利用数字技术、智能技术，对建筑项目的设计、施工、运营的全生命周期进行计算分析和模拟，可为建设方、施工方、设计方、监理方等各工程参与方提供协作平台，提高工作效率，降低工程成本。BIM具有可视化、协调性、模拟性、优化性以及可出图性五大特点，其核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，在数字化技术基础上，为模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。目前，BIM5D(3D模型+时间+成本(工程量、工料机耗量、造价))将成本和时间信息纳入模型，形成建筑成本(成本)信息模型，有利于对工程总体成本的控制。

2.2 BIM构件标准

根据本工程项目特点，首先构建完整的BIM模型创建标准，并将工程分为建筑、结构和安装(给排水、暖通、电气)等多个专业。在BIM建模过程中，需要对各个专业的每个建模对象进行细度分析，细度分析包括几何信息和非几何信息，包括施工、加工和安装过程的详细信息，其中建筑专业主要包括外围护系统、未免系统、楼面系统等，结构专业包括基坑围护、基础、框架柱、剪力墙、梁等，给排水专业包括设备、管线和管路附件等，暖通专业包括设备、管线和管路附件等，电气系统包括设备、桥架线槽、附件等。由于涉及的建模对象较多，本文仅对部分进行说明，见表1。

2.3 BIM建模流程

BIM建模首选需要选择合适的族样板，创建构件族文件：①创建参照平面；②通过编辑功能创建建筑物形状；③添加、调节尺寸参数与约束；④添加材质及其它属性参数；⑤完成各个构件族的建立，形成构件族库，见图1。其次，需要选择项目样板，创建项目文件，然后创建标高、轴网、参照平面等图元，接着将族库中各个构件族载入项目文件，创建族实例，再接着根据标高、轴网、参照平面等精确定位构件族实例，最后完成建立建筑模型。

2.4 BIM可视化模型

首先采用Dynamo编程软件，根据工程特点和需要编辑和定义节点，对于简单节点问题，可采用Dynamo编程软件自带的节点，对于较为复杂的节点，则需要采用Python进行编程设计，将Dynamo+Python搭配应用，可完成可视化编程在BIM创建族中的建模应用，最终得到工程BIM模型实例，见图2。

3、实践应用

BIM技术实践应用主要包括碰撞检测、预留孔洞、虚拟漫游、施工模拟、技术与质量管理、安全控制管理、成本管理、进度管理、资料管理等九大功能(图3)。

3.1 碰撞检测

在碰撞检测之前，需要根据相应工程和专业设置对应的碰撞规则，这样可以提高碰撞检测的准确性和针对性。碰撞点检测目标主要包括建筑结构、给排水、电气、暖通、消防、弱点等，以项目工作集-项目1层碰撞点为例，得到了全部192个碰撞数据(碰撞类型为活动问题)结果见表2。从表中可以看到：建筑结构分别与级配水、电气和消防存在碰撞点，分别为36次、12次和101次，总碰撞次数为149次，消防专业本身以及消防与建筑结构、电气等分别存在29次、101次和13次碰撞，总碰撞次数为143次，给排水、电气专业的总碰撞次数分别为37次和25次。

3.2 预留孔洞

通过碰撞分析，可以提前调整结构、管线以及机电的冲突位置，可减少90%以上的碰撞问题产生，既减少了施工错误的发生，又可以节约施工工期和施工成本。通过孔洞的检查分析，可以事先获得所有管线的标高、尺寸、位置等具体信息，实现精准定位，不仅避免了二次穿孔对于结构的影响，而且可以优化空间，得到更加合理美观的管线布置，提升工程项目的整体品质。

3.3 虚拟漫游

通过设置漫游视角的高度及视口方向，可以使项目建设者在虚拟建筑中得到身临其境的感觉，同时可以查看机电、土建、预埋件之间的碰撞点位，及时找到问题，及时进行相应的调整和处理。

3.4 施工模拟

由于建筑工程是一项系统的复杂工程，某些复杂构件和结构在传统的二维图纸上显得十分抽象，难以理解，通过施工模拟，可以将复杂的部件简明化，使得施工过程更加顺畅。施工模拟主要包括复杂节点三维模拟、施工场地规划模拟、砌体排布模拟以及管线三维可视化模拟等(图5)。复杂节点三维模拟主要目的在于将复杂抽象的钢筋节点进行三维可视化，方便指导现场工作人员施工；施工场地规划模拟主要目的在于使施工场地规划更加科学合理，最大程度上利于施工建设；砌体排布模拟主要目的在于可对各个位置砌块施工用量进行提前计算和备料，减少二次搬运情况发生；管线三维可视化模拟主要目的在于将整个项目的安装管线进行三维展示，有助于提前发现问题和提出解决方案，确保施工机安装质量。

3.5 技术与质量管理

本工程设计的工程种类专业较多，故而在施工后应及时将施工资料进行整理和展示，以便于指导后续施工，传统的施工质量管理方式手续繁多，信息滞后，难以形成长效管理，利用BIM技术并结合移动客户端，可以形成本工程的施工缺陷问题库，方便施工各方及时查看和纠正问题。同时，对于在碰撞测试中所找出的问题，及时制顶碰撞避让方案，并利用建模端综合各专业模型进行重新的综合优化。

3.6 安全控制管理

施工安全是每个工程项目必须重视的问题，利用BIM技术的动画演示可以为现场人员提供安全可视化交底，同时将设备故障和维修上传到系统模型中，方便施工人员总结和发现问题，对重点控制的安全管理部位提供安全巡检管理和安全整改协作，提高管理效率。

3.7 成本管理

BIM模型的企业看板可为项目提供随时可查询的项目列表基础信息、项目资金情况等信息，通过模型数据库，可对项目的盈亏情况进行及时跟踪，同时提出合理的改进措施。

3.8 进度管理

BIM平台实现了工程项目的4D模拟和动态展示，通过录入每天工程的施工进度，并于BIM模型相关联，可将工程的实际进度随时随地展现，方便管理人员查看，及时发现问题并进行施工组织优化设计。

3.9 资料管理

BIM模型将整个施工数据记录到模型中，具有可追溯性，明确责任，提高施工质量。通过建立的虚拟资料档案馆，可实现精细化分分类管理，方便归档、筛选和查询，由于BIM建立在云服务器上，就可以避免因异地修改而造成的不同步问题，能够使参建各方得到同步的信息和及时的沟通。

4、结论

文章以某政府办公楼危房改建工程项目为背景，从建模过程和实践应用两个方面阐述了BIM技术在该工程项目中发挥的作用，BIM技术在工程管理过程中表现出良好的效率控制、质量控制以及成本控制效益，值得在工程实践中予以应用。

参考文献:

[1]吴基胜.BIM技术在全生命周期造价管理中的应用[J].绿色环保建材,2020(7):158-159.