BIM技术在建筑施工管理中的应用研究

陈颢元 （中化学曙光建设有限公司，浙江 温岭 317500）

随着经济的快速发展，建筑的建设规模逐渐扩大，建筑量也逐渐增加，建筑的结构、功能、施工过程也越来越复杂，管理和技术问题也越来越多。传统的施工图纸由于缺乏信息化和可视化的能力，很难在施工过程中辅助施工人员和技术人员实现有效的沟通和交流[1]。因此，针对这一问题，将BIM 技术应用到施工工程中，可以解决传统施工工艺难以解决的问题和难以发现的各种管线碰撞问题，以此促进施工管理水平的提升。

1 建筑工程概况

以霍尔果斯万创世纪城项目总承包工程为例，该工程项目施工地点位于霍尔果斯兰新路与振兴路交叉口，工程立项批准文号为2019022，资金来源为自筹。该工程项目的总用地面积为28704.65m2，总建筑面积为127959.37m2，其中包含1#楼（共11 层），2#、3#、4#楼（包含地下1 层和地上27 层），5#楼（包含地下1 层和地上12 层），6#楼（包含地下1 层和地上18 层），集中商业楼（地上3层），物管用房（地上1层）。该工程项目当中包含了办公工程、住宅工程、商业工程等众多不同类型的工程项目，属于大规模的工程建设项目[2]。同时，项目地处位置较为繁华，施工面积与总建筑面积相比较小，业主对于该项目的工期以及对施工要求有着更加严格的要求。因此，为了能够确保满足业主的要求，并做好相应的施工工作，需要在该建筑项目的深化设计、多专业协调、现场布置等方面运用BIM技术，以此促进施工效率以及施工管理能力的提升[3]。为确保后续管理方法的顺利实施，保证BIM技术的顺利应用，建筑方设立了专业小组，其中包含建模小组、算量小组、动画小组以及运维小组。

2 BIM技术在建筑施工管理中的应用

2.1 基于BIM技术的建筑建模

为实现基于BIM的施工管理，需要在设计中，先选择建筑模型模板，在此过程中注意设计的模型必须与CAD 图纸适配，并且要在项目的每一步骤和每一环节进行图纸匹配[4]。建筑过程由四步构成，具体内容如下：

第一步（建立样板）：明确建筑工程项目的基点，在其中录入常用族群信息，输入对象名称、材料、型号等基础信息，确定模型模板样式。

第二步（生成模型）：根据建筑的标高、轴网等信息，生成建筑框架结构，建立施工场地模型。

第三步（模型检查）：对整体模型结构的完整度、构件信息的合理性进行全面检查。

第四步（添加属性信息）：在模型的各个节点中输入构件的详细信息与数据。

在上述步骤中，通过Autodesk Revit 软件进行架构的选择，同时，选定相应的样板，然后进行项目标高、轴网的建设，确定工程参考，确保后续各个专业在协调工作中定位精确。

在结构模式的命名上，应结合构件所在的空间位置，对各部位的状态归属区进行划分和指定。设计内容包括：各方向钢筋保护层厚度、强度等级、柱号、零件号码（根据标准规定设计零件编号，以方便后续施工中对构件与零件的跟踪）。

在完成模型中所有的标高和轴网的设计后，再将CAD 模板与其连接在一起，然后用CAD 网络和已完成的标高网络进行自动锁紧，防止模板在结构中的不正常运动，从而产生结构模型[5]。在此基础上，按照一定的顺序和楼层，完成墙体、柱、梁、板的搭建。

2.2 结构碰撞检测与深化设计

在确定了整个结构模式具有科学性和可操作性后，各专业的模具师与设计者（若工程已完成，则由承包人进行核对和验证）进行建筑施工中的钢结构深化设计。

在此过程中，通过对BIM基础模型的均衡与协调，使碰撞检测的功能得以应用，能够及时发现各专业间的碰撞、误、漏等问题，使各专业问题得到及时处理，减少建筑主体结构与BIM 模型之间冲突，避免在施工过程中出现回料、停止施工等问题，减少设计变更，保证建筑项目按期完工[6]。对碰撞检测过程进行设计，具体步骤为：编制Revit，完成后导出所有的专业数据和数据模型数据，从NWC文件中下载Navisworks（Revit版本数据不能直接输出）。Revit模型在输出.nwc文件后，只需要单击Navisworks manage中的一个附件，就可以将所有的.nwc 文件进行合并，这样就可以得到一个新的集成模型，然后点击右边的选择树，选择“碰撞点查看”就可以看到钢结构中的碰撞点与碰撞数据。碰撞点示意图如图1所示。

图1 结构碰撞点

在碰撞检测中，不合理的碰撞点与空间位置交叉点将以阴影的方式在界面中呈现。

操作界面手动调整模型中不符合规范的碰撞点，点击更新与生成模型，对完成碰撞处理后的模型进行整改。再按照上述步骤进行钢结构节点的碰撞测试，直到安装结构中显示不存在碰撞点，此时，点击界面中的保存，即可完成对建筑工程中钢结构的深化设计。

2.3 建筑施工进度与成本协同管理

通过BIM 技术和集成的协作平台，对整个项目的进度进行控制管理。此过程中，通过对施工现场仿真与模拟，比较不同的施工组织方案，确定最佳的场地布局和预制构件的进场和堆放方式[7]。

根据装配式施工组织、场地布置、吊次占用等特征，对组装工艺的衔接进行优化、对工艺间歇进行合理消化、对关键部位和节点进行调节，以此指导现场施工进度。

同时，将该项目的总体进度控制方案分解为各个项目进度控制方案和关键节点进度控制，对各个阶段的材料消耗量和大型机械的需求进行测算，以进一步优化各种资源的使用和场地布局。设计方案如图2所示。

图2 BIM协同管理

实现对施工现场进度的综合管控后，密切结合建筑模型和工程进度计划，在项目实际施工中，综合考量施工中的进度、构件需求量、损耗量等因素，确定具体环节与节点的材料支出与预期支出之间的差异，从而为工程的技术方案优化、生产备料等多个环节及时提供准确的工程算量数据，以此提高施工中所施工材料的利用率。

同时，通过对实际三维模型的计算，得到不同环节与节点施工所需的具体成本，通过对成本数据的比对与匹配，使成本更加客观、准确[8]。此外，利用BIM 模型，对项目施工的各种资料进行实时查询和统计，有助于经理方与监理方对项目整体进度的把控，从而更好地控制项目的成本和费用。

3 对比分析

将上述提出的施工管理方法应用到霍尔果斯万创世纪城项目总承包工程中，针对该工程项目进行施工管理。在管理前，按照表1中的内容完成对BIM技术在硬件上的配置。

按照表1 中的配置，完成建筑施工管理的准备工作，在此基础上，按照上述思路完成对该工程的施工管理。针对施工进度管理的成效进行分析。在管理过程中，利用BIM技术对各个施工工序进行模拟计算，并记录管理结果，见表2。

表1 BIM技术应用配置表

表2 建筑施工进度管理结果记录表/d

从表2中记录的数据可以看出，各个施工工序的实际施工时间均小于规定时间，并且是在确保施工质量以及施工效果均达到要求的情况下记录的实际施工时间。因此，通过这一结果可以看出，在应用基于BIM技术的施工管理方法后，施工进度得到有效管理，能够节约大量施工时间，以此保障了施工的既定进度。除此之外，在施工过程中，利用本文上述提出的施工管理方法，在BIM 模型当中对项目中所有施工现场的安全操作进行了全方位的监督和管理，并且协同各个分包队伍，针对较大危险源采取了安全预防和防护措施。具体而言，在对建筑大楼楼顶施工时，对施工现场进行了3D 可视化模拟，在施工阳台以及建筑面上都设置了防护结构，如图3所示。

图3 施工中的防护管理

按照图3 所示的内容对高空操作进行了全方位的防护，有效提高施工安全性。

4 结语

当前我国建筑施工项目管理工作在进行中仍然存在诸多问题，对于我国整体建筑行业的发展具有十分不利的影响。通过上述研究，提出了一种基于BIM 技术的管理方法，并在此基础上，得到了下述研究结论：

（1）通过BIM技术的应用，建筑施工管理的水平得到有效提升，无论是在施工进度管理还是在施工安全管理都具备极高的应用价值。

（2）BIM技术在建筑施工管理中的应用还可根据具体建筑类型进行细化和优化，从而促进BIM 技术应用适应性的提升。

（3）由于研究所选案例的工程量较大，因此对BIM技术应用的广度和深度存在不足，对此在后续研究中还将进行进一步深化。