BIM技术在项目施工阶段的应用研究.docx

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BIM技术在施工阶段的应用研究

【摘要】：

近年来，政府和建筑企业对BIM技术的关注逐渐升温，在建设行业内，尤其是资源消耗量最多、现场环境变化最复杂、周期最长的施工阶段，BIM技术带来的价值日益凸显。

BIM技术也被认为是提升工程项目精细化管理的核心竞争力。

【关键词】：

BIM技术施工阶段模型BIM5D

1.引言

BIM的全称为BuildingInformationModeling，中文名叫做建筑信息模型，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。

XXX项目自投标阶段开始运用BIM技术，技术标以较大优势获得第一。

在项目施工阶段，作为南通五建第一个BIM应用试点项目，项目部从人力、物力、资金上积极投入，为BIM实施提供保障。

目前，项目已全面进入装饰装修施工阶段。

在主体实施阶段，项目部BIM团队主要针对全专业BIM模型建立、施工现场三维平面布置及动态管理、管线综合及碰撞检测、钢结构深化设计、4D施工模拟、基于广联达BIM5D的项目管理（进度、质量、安全）和二次结构砌体自动排砖等方面的应用，团队勇于探索，不断实践，积累了丰富的施工阶段BIM实战经验，取得了阶段性的成果。

2.工程概况

工程简介表1

工程名称

建设规模

本工程由体育中心和文化中心两大建设区域组成，总建筑面积约88080.2m2。

工程地址

建设单位

投资单位

设计单位

监理单位

管理公司

施工单位

勘察单位

质量目标

国家施工验收规范合格标准，确保“扬子杯”

安全目标

安全无事故，施工现场安全率达100%

文明施工目标

江苏省建筑施工标准化文明示范工地

工期目标

650日历天。

开工日期：

2016年8月2日；竣工日期：

2018年5月12日

工程概况表2

单位工程

工程概况

BIM效果图

体育馆

体育馆建筑面积23145m2，地上3层，地下1层，建筑高度27m。

钢结构+钢筋砼框架结构。

体育馆设有标准篮球场和游泳馆，能满足大中型体育赛事及训练的要求。

全民健身中心

全民健身中心建筑面积12448m2，地上3层，地下1层，建筑高度14.9m。

钢筋砼框架结构。

全民健身中心设有健身房、羽毛球馆、乒乓球馆等，是如东县内规模最大、功能最全、性能最优的健身场馆。

图书馆

图书馆建筑面积28670.3m2，地上4层，地下1层，建筑高度22.9m。

钢筋砼框架结构。

一层为展览大厅，二三四层为儿童阅览室、期刊阅览室，科技阅览室、艺术阅览室和各类书库等。

博物馆

博物馆建筑面积9954.7m2，地上3层，建筑高度21,8m。

钢筋砼框架结构。

内设227人报告厅和各类如东特色文化展厅。

文化馆

文化馆建筑面积13861.9m2，地上3层，建筑高度17.8m。

钢筋砼框架结构。

内含435人观演厅、美术书法培训教室及音乐舞蹈排练大厅。

3.BIM技术应用体系

3.1BIM应用组织结构

项目部建立以项目经理为BIM应用小组组长的BIM应用组织结构，统一协调项目各部门BIM技术工作，落实BIM应用奖罚制度，项目BIM负责人具体落实项目部BIM技术的应用，BIM应用划分为模型创建组、技术应用组、生产应用组、商务应用组四个小组。

模型创建组由公司BIM中心建模师和集团公司各部门各项目部后备BIM人才组成，公司BIM中心选派建筑建模师、机电建模师各1人常驻现场，后备BIM人才兼职项目部各专业模型的建立。

技术应用组、生产应用组、商务应用组由项目部相应部门的技术人员组成，公司BIM中心提供BIM技术指导。

3.2BIM应用系统结构

文体中心BIM技术应用采用广联达“三端一云”系统结构（桌面端、手机端、网页端、广联云平台），通过Revit、广联达BIM算量等建模软件建立全专业三维模型，导入项目管理软件BIM5D对项目实施阶段的进度、质量、安全进行过程管控。

BIM应用系统结构图见图1。

图1BIM应用系统结构图

3.3BIM应用流程

BIM应用流程见图2。

图2BIM技术应用流程图

4.BIM技术应用

4.1全专业BIM模型建立

根据二维CAD图纸，利用AutodeskRevit软件建立全专业的模型文件，将梁、板、柱、门窗、管道、设备等构件以三维立体的形式在计算机中体现出，使现场施工管理人员可以清晰理解设计师意图，指导施工作业。

文体中心单体BIM模型见图3、图4、图5、图6、图7。

各专业模型建立过程中，会发现设计图纸中存在很多问题，例如节点图与平面图尺寸不对应、构件标高错误、建筑图与结构图做法不一致等情况。

以往工程中，施工技术员在施工前期往往根据经验只关注图纸中经常出现的问题，不能面面俱到，致使这些问题无法在图纸会审中体现。

通过前期模型的创建，提前发现二维CAD图纸中的问题，实现可视化的图纸会审，便于建设方、设计方、施工方等单位的沟通。

在施工准备阶段即解决了设计图纸中存在的问题，提高了工程建设的效率，减少返工。

图3体育馆建筑、机电模型

图4全民健身中心建筑、机电模型

图5图书馆建筑、机电模型

图6博物馆建筑、机电模型

图7文化馆建筑、机电模型

4.2施工现场三维平面布置及动态管理

依照施工场地的布设方案建立3D模型，对实际施工过程中的施工路径、大型设施、材料堆放、人员安全通行、防火设施布置等进行仿真模拟。

文体中心三维施工平面布置图见图8。

从施工全过程角度出发考虑施工场地布置，根据施工进度的推进，针对不同的施工阶段进行场地布置。

建立带有场地布置的BIM模型，将模型进行施工模拟，找到产生冲突的关键位置。

根据进度，演示场地内的永久、临时建筑、材料堆场、施工机械运行等过程中的冲突，合理进行施工平面布置和施工交通组织，避免现场混乱，减少二次搬运。

图8施工现场三维平面布置图

4.3管线碰撞检测及综合布置

利用Revit建立全专业BIM模型，导入Navisworks软件，进行碰撞检测，通过三维方式发现图纸中的错、漏、碰、缺与专业间的冲突。

从而预检施工过程中可能出现的问题，提前解决，避免工期延误或返工。

例如在全民健身中心机电模型建立中，通过碰撞检测找到了桥架与喷淋的54处碰撞点（见图9），根据碰撞项目ID，直接在revit模型中提前解决碰撞点，大大减少了后期的返工。

图书馆机电模型见图10、图11。

图9全民健身中心碰撞检测报告

图10图书馆机电模型

图11全民健身中心BIM模型指导现场施工

4.4钢结构深化设计

BIM模型可以进行土建、机电、钢结构、幕墙专业的深化设计，对关键复杂的节点位置进行放样分析，明确节点细部做法，用模型指导加工制作及现场施工。

文体中心项目根据工程的结构形式及构件特征，选择Tekla设计软件作为深化设计软件，并使用AUTOCAD辅助出图。

使用Tekla不仅是考虑到能方便、快捷的进行整体模型、能准确快捷的导出深化图纸，而且可以与参与本工程的相关单位共享数据。

钢结构屋面梁BIM模型见图12，钢结构张弦梁见图13。

图12钢结构屋面梁

图13钢结构张弦梁

4.54D施工模拟

3D模型配合预定的施工流水段划分和施工进度计划将工地现况在计算机中进行仿真，找出施工中会产生的空间设计及时间冲突，及时调整施工总体方案，让拟定的施工流水段更科学，施工进度计划更合理、完整。

文化中心流水段划分见图14。

图14施工流水段划分

进度管理系统自身根据模型进展情况、进度计划执行情况，动态显示进度执行情况，不仅对实体工作任务跟踪，同时能将施工日报的数据内容同步到进度计划后，可以查看计划进度和实际进度的对比，对滞后工作及可能滞后的工作提出预警提示。

文化中心4D施工模拟见图15。

图154D施工模拟

4.6基于广联发BIM5D的进度管理

4.6.1PC端

通过结合project编制而成的施工进度计划，导入BIM5D直观的将BIM模型与施工进度计划关联起来，自动生成虚拟建造过程，简单直观，通过对虚拟建造过程的分析，合理的调整施工进度，更好的控制现场的施工与生产。

体育中心进度模拟见图16。

图16体育中心进度模拟

进度管理系统自身根据模型进展情况、进度计划执行情况，设定模拟方式，动态显示进度执行情况，对滞后工作提出预警提示，确保实体任务的按时完成。

项目计划进度与实际进度通过云平台实现信息共享，方便项目每个人查看进度计划，并根据进度计划相应的管理工作，再将施工日报的数据内容同步到进度计划后，实现计划进度和实际进度的对比。

同时，根据项目的推进，利用BIM模型能够快速、准确、精细地计算并提取出某一时间段工程量信息（见图17），并以表格的形式输出，大大减轻了工程量计算的负担，方便工程量按照不同要求进行统计汇总与整理。

在施工过程中，将实际施工过程中的消耗量录入到BIM模型中，并以日、周、旬、月、季度、半年、年等不同单位时间生成相应报表，方便各个管理部门进行统计和对比，掌握项目的实际产值。

5D施工模拟见图18。

图17各流水段构件工程量汇总

图185D施工模拟（工程量动态曲线图）

4.6.2手机移动端

通过手机移动端将每日现场生产情况以照片+文字的形式采集录入，有效提高了现场信息采集的效率（见图19）。

手机信息通过互联网汇总至云端，不同管理岗位可通过PC端和WEB段随时调去项目即时进度、劳动力等生产信息，简单便捷，提高管理效率。

图19手机移动端进度管理

4.6.3WEB网页端

项目经理和集团公司领导通过网页账号就可以随时查阅项目各个单体的即时进度情况、劳动力等信息，为项目决策者提供决策依据，保证既定工期内完成施工任务（见图20、图21、图22、图23）。

图20项目进度总览图21单体形象进度

图22每日进度信息上传图23每日劳动力信息汇总

4.7基于广联达BIM5D的质量安全管理

施工项目质量安全过程管理，是通过三维模型用移动通信设备随时对发现的质量安全问题进行定位并记录问题，对发现的问题进行责任人分派并实时跟踪问题处理状态，实现质量安全过程管理的可视化、可追溯，达到统一管理、形象展示和实时监控的目的，具体可以实现问题定位、问题记录、问题跟踪、问题展示等目的（见图24、图25）。

图24利用BIM手机移动端发现、定位、跟踪整改、闭合质量问题

图25BIM手机移动端质量、安全管理

电脑PC端和网页端自动汇总各部位质量安全问题，将出现问题按部位、性质等自动归类，总结出质量、安全问题最容易出现的位置及出现频率最多的问题（见图26），在后期施工中根据BIM技术得出的问题分析汇总（见图17），对出现频率最多问题及位置制定针对性的施工方案并加强过程管控，达到有的放矢的效果。

图26各流水段质量安全问题汇总

图27WEB端质量、安全分析汇总表

4.8基于广联达BIM5D的自动排砖

广联达BIM5D软件提供基于BIM技术的自动排砖功能（见图28），通过设置砌体砖、塞缝砖的尺寸、导墙高度、灰缝厚度、构造柱位置、圈梁位置、洞口管槽位置，对排砖方案进行模拟设计，自动排砖导出排砖图（见图29），提高现场施工人员排砖方案的合理性与科学性。

通过形象出图，避免传统模式交互不畅造成砌体拆迁和不必要的浪费。

通过最大损耗量的计算结果配置最优的方案，减少用料，生成准确的物料表，更精确地提供材料用量，在