1 BIM 技术概述
1.1 BIM 技术概念
BIM 技术(Building Information Modeling,建筑信息模型)是一种数字化的建筑设计和管理工具,它以建筑信息模型为核心,通过整合多种数据,实现建筑设计、施工、运营等环节的数字化协同工作。BIM 模型以三维模型为基础,是一个包含各种建筑材料、工艺、技术、设备、构件、工序等相关信息的组合体,在BIM 模型中建筑师、结构工程师、机械电气工程师、暖通工程师、消防工程师等可以进行自己的专业设计并汇总到一起,形成协同设计。
1.2 BIM 技术作用
BIM 技术在建筑施工和管理阶段发挥着重要作用。通过BIM 技术,施工团队可以对建筑模型进行全面性的预测和评估,包括材料选择、构造、防火、安全等要素。同时,BIM 技术还可以评估施工进度、现场安全风险等方面的数据,并提供更精细的质量和成本控制,以确保项目保质保量和项目目标的实现。除了在设计和施工中的应用,在建筑运营和维护阶段,BIM 技术也可以提供强有力的支持。建筑物信息管理系统(Building Information Management System,BIMs)可以利用BIM 技术数据库,自动更新建筑物资产管理数据,包括设备清单、保养计划、维修记录等,并提供可视化的运维管理,帮助各方面快速回应问题。
2 BIM 技术在建筑施工项目管理各阶段中的具体应用
BIM 技术在项目的初步设计、施工准备、施工以及安装验收阶段中均有广泛应用,它可以辅助管理人员有效地追踪工期,减少浪费和成本,并使项目进展更为精准、高效。BIM 技术的应用贯穿于建筑施工项目管理的各个阶段。
2.1 施工设计阶段
此阶段是施工方案设计和确立阶段,基于建设意图,结合各方数据信息,对建设项目的组织形式、管理方面、经济和技术等方面进行研究,最后得到科学、合理的项目建设方案。利用BIM 技术通过建立3D 模型来掌握工程项目的核心信息,包括项目所在区域的地形结构、周边环境等方面的信息。在该过程中,可以使用BIM 软件进行节点和任务分配,预测项目的成本、进度和资源需求等重要信息,以及进行场地分析,为建筑工程项目的总体规划提供支持;利用BIM 进行施工协同设计,所有设计人员在同一平台上,明确图层、颜色、线性、打印样式等的统一标准,同时还进行设计的冲突检查,由此提升设计的协调性,减少沟通障碍。
2.2 施工准备阶段
在该阶段,BIM 技术可以用来优化施工方案和计划,确定开工时间,工程周期,施工所需物料、人力、技术及设备等,按照计划进行合理配置。在BIM 模型中除了含有建筑的空间信息和构件的几何信息外,还能够反映出构件的材料属性,由此便于施工管理者预判工程的造价水平,为优化限额设计和价值工程提供必要支持。
2.3 施工建设阶段
在此阶段,BIM 技术通过对3D 模型的实时更新,可对工程进度进行跟踪和管理,然后可以检测到预计的问题并进行解决。还可以将BIM 模型集成到施工现场的人员或设备上,以实时上报数据并进行维护进行更精准的管理。按照前期规划,利用BIM 技术将建筑设计2D 图纸转化为三维和4D 模型,可以使用Revit 平台建立“实时模型”,对建筑物的建设全流程进行完整、直观的描述,包括建筑物的空间信息、造型结构及建设阶段性状态等。运用Microsoftproject 软件创建时间信息并导入进度管理系统,将其导入4D 平台同时关联建筑3D 模型,进而实现对整个建筑工程项目的虚拟施工管理,包括场地布设、专项施工模拟、土建主体施工模拟等;基于BIM-4D 模型建立总进度计划、二级进度计划、日常工作计划等对建筑工程项目的施工进度进行动态化跟踪和管理。
2.4 安装及验收阶段
在该阶段,BIM 技术可以用于管理安装流程,并降低成本和时间浪费,以便达到预算要求。同时,BIM 也可以辅助检测项目的质量和完整性,如利用BIM 进行施工碰撞检查、体量计算等,以确保建筑工程项目的顺利验收。
3 BIM 技术在建筑施工项目管理中的实践应用
BIM 技术具有较高的技术要求,适合一些大型、复杂的建筑工程项目,其应用价值也主要体现在施工阶段的模型构建、碰撞检查、虚拟施工等模拟管理方面。其应用流程如图1 所示。
图1 BIM 技术在施工项目管理阶段中的应用流程
为更加详细地阐述BIM 技术的应用价值,文章在此以某高校餐厅建设项目为例进行分析。
3.1 建筑项目简介
某高校餐厅规划建设面积共961.3m2,为地上两层建筑,每层高8.7m;建筑耐火等级为二级,设计使用年限为50 年。建筑物采用钢筋混凝土框架结构,抗震设计强度为7 度,建筑室内 0.000 标高相当于绝对标高17.45m。内外墙以混凝土砌块(200mm),外墙瓷砖贴面,内墙喷涂乳胶漆;楼板现浇钢筋混凝土(120mm);门窗全部采用塑钢材质。该建筑2D 图纸一层平面图如图2 所示。
图2 某高校餐厅2d 图纸一层平面
3.2 组建项目BIM 团队
根据项目建设需要,整合BIM 技术及管理人员组成项目团队,主要包括:项目经理、项目总工,建筑、结构及机电方面的工程师等。团队明确分工,在项目经理的统领下,利用BIM技术进行工程建模及更新维护,负责项目的施工质量、施工安全、工程进度及成本等信息管理,保证整个工程项目施工各方的有效沟通,确保项目高度协同、统一。
3.3 BIM 模型构建
由BIM技术人员按照项目设计图纸分别建立建筑的土建、结构、机电等不同模型,各部分初始模型建成后交项目总工审查,确认无误后整理汇总。本项目利用Revit 软件来创建餐厅的平面图、立面图和结构图,其建模过程包括如下内容:首先创建建筑的标高和轴网,其次建立建筑物的结构基础,随后依次创建结构柱、结构梁、墙体、门窗、楼板和屋顶、楼梯和扶手、场地和RPC(混凝土),最终得到如图3 所示的餐厅三维模型。
图3 某高校餐厅三维模型图
根据BIM 模型可进行施工图纸检查,如果建模中发现图纸不符合实际情况,则需要与业主进行及时沟通,同时将问题与沟通结果反馈给建筑设计单位,实现对图纸的优化和补充。本项目中利用BIM 技术对图纸进行可视化会审,发现结施1 中的梁截面和板面厚度尺寸存在一些问题,遂将梁截面由200mm×600mm 改为200mm×800mm;将2F 板面厚度由100mm,增加到120mm,以此提高设计合理性,有效把控施工质量。
3.4 碰撞检查
使用以往的2D 图纸,难以准确发现和判断建筑各部位三维空间下的碰撞问题,这些问题的存在会导致施工中的返工和质量缺陷,不仅延误工期还增大成本和安全隐患,为避免出现设计上的结构性冲突,降低施工风险需要对相关部分的部件进行碰撞检查。利用BIM 进行专业化图纸查错,包括管线布设的碰撞检查,管线综合优化等内容。一般使用Navisworks 软件来检测建筑设计上的碰撞节点,确定碰撞部位并统计碰撞数量,便于管理人员在施工中进行对应的技术处理。
以本案暖通工程碰撞检查为例,结合现有结构和机电模型,在BIM 系统中先将已建成的Revit 餐厅模型导入到Navis works软件中,调用其中的Clash Detective 命令,添加检测项目,选中对话框测试信息并重命名“暖通与水”,实施碰撞检查。经检测共发现37 处各种类型的碰撞点,将得出的检测报告呈报给相关部门,针对性地进行施工调整和改进;再次对整改后的节点进行碰撞复查,确保相关碰撞点完全规避,由此可有效缩短施工周期,提升各专业之间的协调效果。本案的碰撞检查与整改情况见表1。
表1 某高校餐厅暖通部分的碰撞检查与整改情况
3.5 虚拟施工
BIM 技术可用于建筑工程施工阶段的虚拟仿真,实现对施工进度与施工质量的良好控制。将已经建立的建筑模型与施工进度计划等数据信息导入Autodesk 的Navis works 软件中,再调用该软件中的Time Line 模块,进行整个项目施工进度、流程的4D 施工模拟,模拟与真实的施工进度高度一致,可以便于项目管理者实时、全面地掌握工程项目主体部分的施工建设情况,对于存在的影响施工进度和质量的各类问题,进行针对性调整,以保证工期和工程质量[4]。图4 显示了本案部分BIM 施工进度管理情况。根据4D 施工进度模型能够掌握工程项目各部分的具体施工进度情况,通过与施工现场进行对比,准确发现二者之间存在的差异并对实际施工进度予以调整控制,确保项目按期竣工交付。
图4 BIM 施工进度管理情况
BIM 技术的强大功能在建设工程施工阶段的应用方面具有较大优势,得到了项目方的高度认可。文章将BIM 技术应用到某高校餐厅的施工和管理中,通过组建BIM 技术团队,构建餐厅的三维模型,对其暖通设计进行碰撞检查并借助虚拟仿真,实现对整个项目施工过程中各环节的进度与质量的全面把控,以此有效提升施工管理效率及管理水平,既加强成本和风险控制,又保证建筑工程项目高质量开展和圆满竣工。
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