基于BIM的建筑工程绿色施工信息化管理研究

张永彪

安徽省志成建设工程咨询股份有限公司 安徽 合肥 230088

引言

近年来，BIM技术在建筑行业中的应用已较为普及，被成功应用于建筑工程的设计、施工、运维等阶段。当前，BIM技术在建筑工程施工中主要用于管线防碰撞检查、场布优化等，将BIM技术与绿色施工管理相结合的研究还较少。因此探究建筑工程绿色施工信息化管理中BIM技术的应用具有非常重要的意义和作用。

1 绿色施工及BlM技术

1.1 绿色施工

随着GB/T 50640-2010《建筑工程绿色施工评价标准》的实施和2021年3月住建部印发《绿色建造技术导则（试行）》，有关绿色施工的定义及内涵有了较明确的规定。绿色施工指在保证工程质量、施工安全等基本要求的前提下，以人为本，因地制宜，通过科学管理和技术进步，最大限度地节约资源，减少对环境负面影响的施工及生产活动[1]。《绿色建造技术导则（试行）》中指出，要积极运用BIM、大数据、云计算、物联网以及移动通讯等信息化技术组织绿色施工，提高施工管理的信息化和精细化水平。施工企业作为绿色施工实施的主体单位，应在项目施工前确定绿色施工目标，根据目标分解制定控制指标，围绕施工管理、环境保护与“四节”等方面确定实施计划和保障方案。推广实施绿色施工的目的在于实现环境效益、经济效益和社会效益的有机统一，施工企业在践行社会责任、保护环境、创造环境效益的同时，实现节约材料、节约成本、缩短工期、实现经济效益的目的。

1.2 BIM技术

《绿色建造技术导则（试行）》中指出，BIM是在建筑工程及设施全寿命期内，对其物理和功能特性进行数字化表达，并依此设计、施工、运营的过程和结果的总称。建筑工程施工应用BIM技术有诸多优势，主要是通过软件及工具将建筑内部构件、功能等相互关联的参数信息，直观地以三维可视化的方式展现出来，再与绿色施工结合，从而形成用于绿色施工的方案。BIM技术应用于建筑工程绿色施工信息化管理具有可视化、集成性、参数化、优化性、模拟性、协调性等优势。

2 基于BlM的绿色施工信息化管理目标

建筑工程施工一般将进度、成本、质量、安全确定为控制目标。建筑工程绿色施工是将节水、节地、节材、节能及环境保护与上述控制目标一并确定为施工控制目标，寻求工程经济效益与环境保护的统一。将BIM技术与建筑工程绿色施工相结合，通过应用BIM技术在施工模拟、动画视频、模型算量等方面的优势，实现建筑工程施工节约成本，缩短工期，提高质量，节水、节材、节地、节能等绿色施工目标。在成本节约方面，依托BIM软件快速建模，利用模型进行工程量及材料需求量测算，可有效降低材料的损耗率，提高人工、材料、机械的利用效率，降低成本。在缩短工期方面，利用BIM技术进行施工动画模拟，对设计错误、漏项、管线碰撞等问题可提前发现，及时修改，避免返工，缩短工期。在提高质量方面，利用BIM技术的三维可视化交底及参与质量验收的优势，在施工过程中及质量验收阶段均有助于施工质量的控制，发现问题。在四节一环保方面，通过

BIM技术的辅助，有助于合理布置施工现场、提高能源利用率、降低材料消耗、扬尘计算分析、碳排放计算等。

3 BlM技术在建筑工程绿色施工信息化管理中的具体应用

某项目由西裙房、西塔楼、东裙房及地下车库四部分组成。其中，西裙房地上6层，地下2层，建筑高33.60m；西塔楼地上34层，地下2层，高165.5m；东裙房地上6层，地下2层，建筑高度33.60m；地下车库2层。地上部分建筑面积159563m2，地下部分建筑面积54359m2。项目建筑高度165.5m，为超高层建筑。塔楼标准层建筑面积每一层逐渐内收，7层建筑面积为2882m2，34层建筑面积变化为1811m2，楼层边柱均为倾斜的型钢混凝土柱，且柱子切斜角度均不相同。西立面为折线形内收变化。由于本项目为外立面逐层内收、立面面倾斜角度不一致、西立面折面的超高层建筑，沿用传统的设计手段和经验管理模式很难实施，因此本项目开发了BIM综合管理平台，在标准化施工、安全、质量、进度、成本、环保等方面提升综合控制，实现了本项目的绿色高效管理。

3.1 施工现场土地综合利用管理

建筑施工现场区域划分需根据工程整体进度适时调整。利用基于BIM的4D现场施工模拟技术，可依据现场情况及数据建立模型，合理划分生活区、办公区、加工区、作业区、堆场等。基于BIM技术的现场布局优化主要依据现场设施的面积及使用时间，对现场的有效空间按照相关规范及原则进行布置，利用三维视频直观展示，在现场布局设计阶段更合理地划分现场区域。

3.2 利用iBan移动客户端进行现场管理

本项目前期对质量、安全、文明施工管控要点设置相关标识、标签分类。BIM团队对项目各岗位相关人员进行操作培训，并对相关施工方案进行提前模拟交底。各相关岗位发现问题进行拍照上传，定期形成相应报告。BIM团队结合项目例会提出整改建议，督促相关班组进行整改。iBan移动客户端把项目现场发现的质量、安全、文明施工等问题进行统一管理，并与BIM模型进行关联，方便核对和管理。利用iBan移动客户端可以提升对现场安全、质量、文明施工可视化管控能力，提升反映问题速度，提升解决问题的决策能力，加快问题的跟踪解决，建立相关照片数据库，形成对各施工班组的约束。

3.3 安全智能管控

①VR的安全教育。本项目在施工现场的入口区域专门设置VR体验室，将BIM模型在VR环境中展示，体验者通过佩戴VR设备可以真实地体验墙体倾倒、高空坠物等一系列危险场景，进而让体验者感受到安全施工的重要作用和意义，激发工人参与安全教育的积极性。②人员精准定位管理系统。本项目以BIM综合管理平台为核心，结合物联网、GPS等先进技术，利用智能安全帽、工蜂信标等先进设备，实现对工人的精准区域定位。当工人处于户外时，综合管理平台通过GPS实现对工人的精确定位；当处于室内时，综合管理平台通过工蜂信标实现工人的精确定位；当出现突发事故时，指挥人员可以快速联系到距离事故最近的管理人员进行紧急处理。③施工电梯智能监控。为了方便记录吊笼内人员数量和载重量，在吊笼内安装吊笼人员和超载自动统计系统，方便统计，以防超重。另外，在吊笼内还安装了吊笼冲顶限位自动报警系统、驾驶员身份识别系统、实时数据远程监控等，这样极大保障了施工电梯的使用安全，管理人员还可以随时掌握电梯运行状况、对危害安全的举措进行及时制止。

3.4 碰撞检查及管线综合排布优化

BIM团队根据所创建的BIM模型进行碰撞检测，辅助管线优化排布，根据管线综合优化排布后发现碰撞点及相关问题与设计进行交底解决。依据设计回复，再次优化排布模型，确定最终优化排布方案，并与设计确认最后方案。基于最终优化排布方案导出主体结构及砌体预留洞口定位报告，指导现场预留。碰撞检查及管线综合排布优化可以提前发现设计图纸中各专业间的碰撞和安装与结构间的碰撞，确保管线排布美观，确保预留洞口准确。

3.5 材料和资源节约化

BIM技术在节材方面的应用主要表现在物料综合管理、机电管线的优化设计、复杂预制件的加工及预拼装、钢筋下料优化及砌体排砖模拟优化等方面[2]。 ①物料综合管理。越来越多的构件在工厂生产，然后运输至施工现场进行安装。基于此，可利用BIM技术构建从生产到出厂直至现场安装的管理平台，提高整体的管理效率，使构件的质量具备追溯性。②机电管线设计优化。建筑物机电管线错综复杂。在传统施工中，潜在的错误需要人工从施工图纸上逐个排查，难免疏漏，而BIM技术能有效解决这一问题。通过BIM软件建模，三维模型能直观展示管道布局，且BIM软件可自动检测碰撞点及部位并标注，能解决传统人工检查不系统、有遗漏的问题。③构件预加工及模拟拼装。建筑幕墙工程施工安装难度较大，特别是异形曲面幕墙，由于幕墙的组成单元不规则，加之生产过程中的误差，会加大幕墙安装工程施工难度。利用BIM技术可对幕墙单元的相关参数进行建模，利用三维模型进行分析及预拼装，然后按模型进行加工，降低误差，减少材料浪费，提高安装效率。④钢筋下料优化及砌体排砖模拟优化。在传统施工中，钢筋下料需经钢筋翻样员手工计算，难免会出现计算错误，而BIM技术可应用模型软件对钢筋尺寸进行精准计算。在传统砌体施工时，都是由人工根据砌筑的需要随机对砌块进行切割，易造成材料浪费，而利用BIM技术可对需要砌筑的部位进行预排砖，根据整体砌筑的需要进行砌体切割，提高材料利用率。

3.6 在节水与水资源利用方面的应用

建筑工程施工中混凝土的搅拌、养护、现场绿化灌溉、车辆冲洗及洒水降尘等消耗大量的水资源，应制定合理的节水管理措施及制度。BIM技术在节水中的应用主要表现在施工现场给排水模拟设计、模拟雨水及非传统水源的收集与循环使用等方面。

3.6.1 应用BIM技术对建筑工程施工各阶段用水过程进行模拟分析。根据现场情况，模拟施工过程，制定针对性的现场临时用水方案，根据用水量大小及用水区域划分情况，采用合理的配水管道及路径，降低漏水损失，如在基坑降水施工阶段，充分利用抽取的地下水进行混凝土搅拌、养护、绿化灌溉及洒水降尘等。

3.6.2 利用BIM软件对施工现场的临时管网布置进行模拟，设置雨水收集系统，对现场用水及雨水进行收集过滤净化处理，用于车辆冲洗、绿化灌溉等。

3.7 环境管理中的应用

将BIM技术应用于建筑工程施工在保护环境方面有较多优势，如利用BIM模型编制环境保护方案，对施工现场排放的废弃物制定针对性处理措施，责任到人；对施工现场噪声、扬尘及碳排放量进行测算，制定处置措施等等。如果施工过程中出现噪声过大的情况，系统会进行提醒，此时需要工作人员降低施工过程中的噪声，以防影响周边居民的正常生活[3]。如果施工现场出现扬尘超标的情况，平台控制区域会自动开启喷淋设备，通过喷洒清水控制扬尘。

4 提高BlM技术在建筑绿色施工信息化管理中应用效果的建议

BIM技术的应用必须建立在大量数据信息的基础之上，尤其是群体性建筑工程，更要做好技术资料的分类收集、分开管理。因此，有必要借助信息技术构建信息化平台，统一建立建筑施工技术资料台账，反映施工的进度与内业资料同步与否、资料签发等，方便查阅。实现资料台账的信息化管理，就能在计算机上录入收发技术资料的情况、完善签字的情况，便于及时查找施工时间和存放技术资料的地点、情况，优化资料的调取、查阅。利用信息化台账还可以共享资料和信息，建筑工程项目人员可以利用网络轻松调取所需信息。在竣工结算的办理中，信息化资料能让结算人员享受便利。例如在信息化资料和纸质资料的同步管理中，收集技术资料时可以为纸质技术经济资料制定统一的信息化资料，在建筑施工项目内部成员之间互通、共享。如，利用综合管理智慧云平台，就可以利用信息化平台来加强对于技术资料和数据的管理。当下，建筑施工企业合理有效地整合信息技术与施工技术管理，信息技术基于网络发挥效用，专门构建建筑施工技术管理的信息化平台，从而利用BIM技术做好对各项数据的处理、分析，便于在内部共享资源。也就是利用网络信息技术传输各项数据，实现共享。例如建筑施工技术管理者利用共享传输，可以根据专门数据整合信息，提高施工效率 ；利用网络信息化平台汇总建筑施工技术管理的资料和数据，集中统一分析施工工序，及时掌握施工情况。

5 结束语

绿色发展已成为未来建筑业的发展趋势，因此在当下需要充分发挥BIM技术的优势，构建更为科学合理的信息化建设工程管理体系，实现建筑行业质量安全和绿色发展的多重目标。