BIM技术在房建领域厂房配套建设中的应用

BIM技术在房建领域厂房配套建设中的应用

李劲松

中化学交通建设集团第二工程有限公司  山东 青岛 266555

摘要:该文将BIM技术应用在房建项目中。通过BIM技术进行建筑物翻模、三维图纸会审、主体工程量统计、参数化族库建立、施工现场布置规划模拟、可视化交底、管线碰撞优化等方面应用探讨，从而及时发现设计中存在的问题，提高改图效率，便捷统计工程量，更深刻理解BIM技术在房建领域中的实际应用，进一步提升施工管理能力和水平。

关键词:BIM技术、房建、算量、优化

引言

BIM技术是科技发展的产物，随着建筑安装行业整体生产力的不断提高和信息化技术的快速发展和完善，BIM技术已经覆盖到项目管理的全过程。将BIM运用到建筑工程中，可以极大提高工程的生产效率和经济效率。建筑信息模型化可以促进建筑业的转型，加快建筑行业规范化的进程，对提高工作质量和公司竞争力具有重要意义{1}。在BIM技术运用下，可让建筑物具有可视化、工程算量、管线碰撞优化等方面的应用，从而有效地在施工过程中建立资源节约、减少损耗、降低成本。项目总体规划围绕生态、绿色、智慧等展开，BIM技术可以在可视化模拟、施工管理、成本管控等功能上实现优化与提升。

1 BIM实施概况

1.1工程概况

本项目以某城市建筑废弃物综合利用项目为依托，将BIM技术引入房建建筑设计与生产中，项目规划建设用地面积约为10万平方米，总建筑面积85697.38平方米，总体布局由1栋办公(含地下车库)、宿舍综合楼，2栋生产厂房，1栋锅炉房，1处门卫室等组成。本工程安全等级二级，抗震烈度六度，抗震等级四级，结构使用年限50年，抗震设防类别为标准设防类。

1.2 BIM组织管理架构及软硬件配置情况

为了BIM技术更好地应用在本项目中，公司成立了专门的BIM小组，设置BIM技术主办4名，按照BIM实施计划要求，开展BIM应用工作，负责各项应用成果的收集与整理。

2 BIM实施计划

2.1工作分析

共分六个阶段，并将每个阶段进行细化工作内容，选取适合的应用软件。

（1）准备阶段：成立BIM团队、收集相关资料、了解设计流程

（2）策划阶段：工程特点分析、制定应用目标、确定工具配置、制定设计精度、制定拆分方案、制定命名规则、制定协同方案、制定技术路线、完成策划方案

（3）模型设计阶段：创建项目主体结构及相关设施模型、形成参数化、标准化族库（应用软件Revit、AutoCAD2014）

（4）软件交互：相关软件交互研究（应用软件Revit 、Navisworks）

（5）项目应用：项目三维设计、通过软件进行、现场施工管理、工程量统计（应用软件Revit、广联达施工现场布置软件、lumion）

（6）成果汇总：成果资料汇总

2.2工作开展思路

为实现BIM技术应用于本项目设计中的优势，主要从以下几个方面开展工作：

（1）制定模型设计标准、命名规则、软件交互流程；

（2）建立标准化参数化族库；

（3）基于BIM的建筑设计；

（4）基于Dynamo可视化编程获取模型数据分析价值。

2.3 BIM技术优势

二维设计及场布软件构件结构简单，无法修改，缺乏指导性、无法生成二维图纸、无法计算工程量、三维图粗糙，不美观的缺点。

采用BIM技术与二维设计及场布软件比较拥有强大得优势，其主要表现为以下几点：

（1）各部件均由参数化族组成，设计速度更快；

（2）三维协同设计更加直观，容易发现设计错误；

（3）模型与图纸关联修改，改图速度更快；

（4）结构计算更加便捷；

（5）软件中的模型存在大量数据，可通过Dynamo可视化编程软件获取并根据项目情况进行数据分析，例如管线综合中净高、车位排布、钢筋布置等；

（6）可实现“一键”统计工程量。

3 BIM技术应用

依某城市建筑废弃物资源化综合利用项目，将项目施工引入BIM技术。应用BIM技术进行项目应用可深刻体现BIM的核心价值——信息技术辅助工程建设，将繁杂的工作交于计算机自动完成。可实现BIM模型的创建与维护、场地优化布置、结构分析、各专业碰撞检查、管线综合排布提高室内空间净高、虚拟施工指导、统计工程量提高算量精度等工作及出图等工作，相对传统设计具有更高效、更精准精细化管理水平的特性。为投标及工程前期准备节省宝贵时间，对后续项目的成本控制提供了借鉴意义。可以预见，如果该应用能够推广，将可以产生较明显的经济效益。

3.1 施工现场平面规划

利用BIM技术对总平面布置图进行三维深化，完成工地整体布局，解决现场场地划分问题，形象的将各规划思路与整体效果直接表达，致力于打造文明工地、规范工地。场地平面图见图1，效果图见图2。

图1 施工现场平面图

图2 施工现场临建规划效果图

3.2 形象设计

将抽象的平面图转化为立体直观的实景模拟图，对工程施工进行科学的管理，将房建工程划分为基础工程、主体工程、装饰装修工程。在施工中，按照以上划分分别设计现场施工平面布置，提高平面布置的灵活性，实现现场动态管理。大大提高了形象设计的效率并使现场和策划能够高度统一。

3.3 标准化、参数化族库建立

BIM具有三维可视化的特点，为了提高工程项目的场地布置模型建模速度，在本项目临建模型建立过程中，将复杂的窗族、凸窗、楼梯等构件建立了临建模型素材库，同时也建立了机械设备素材库，通过构件的参数化运用提高了构件的重复使用率，降低重复性建模，为后续场地建模提高了效率。

3.4 精准三维测量

利用BIM技术建立真实尺寸的三维模型，基于三维模型结合自身测量功能，准确测量构件尺寸，净空高度等尺寸信息，可以根据项目实际情况，确定预留孔洞位置尺寸，为大型设备进出及其他设计作为参考依据。

3.5 施工可视化模拟

利用已有BIM模型，依托于BIM可视化软件进行可视化表达，通过对模型导入、材质选配、漫游场景搭建与路径设定等一系列分析研究与实施，实现了办公环境的最优配置。

3.6 管线综合与碰撞检查

利用Revit、Navisworks等软件进行管线综合排布，同时进行管线净高分析。并进行机电-土建、机电-机电专业碰撞检测，将在二维图纸中隐藏的空间问题在三维视图暴露出来，在施工之前提前发现并解决碰撞点，管线的综合排布，可以提高内部空间净高，节省工时和不必要的变更浪费。

3.7 可视化交底

利用BIM模型可视化的特点，在相关交底中使二维图纸转化为三维，使工程管理人员和施工班组一目了然。同时与技术部门进行提前沟通，策划制作相关复杂节点施工动画。

3.8 工程算量

利用Revit软件统计所做的BIM模型中的墙、柱尺寸类型以及个数、体积，以此来推断某类构件的混凝土用量。统计水、暖、电等管线长度、管件个数、附件个数、设备个数等来判断机电专业对于管材的使用量，Revit软件算量根据建模随时更新，构件发生修改后，明细表也能实时修改，不需要重复操作，方便各方沟通。

4 BIM应用产生的效益

通过BIM在该项目中的应用可以看到在建筑设计、施工、运维过程的不同阶段，应用BIM信息技术，来进行设计、施工协同、工程量计算、工程造价管理、设施运行等方面的工作，可以解决了工程中以下几个难点，从而产生了可观的效益。

4.1优化设计图纸、减少工程洽商

利用CAD设计形成的图纸中，各个专业之间难免存在设计冲突，为了解决这个问题，需要各个专业的设计师进行图纸汇总，各个设计师协商解决图纸问题，耗费了大量的时间与精力，并且出现人为失误的可能性较大，不利于后期施工。

在BIM技术的应用中，可以实现各个专业的碰撞检查，比如结构专业与管线预留预埋的碰撞检查，发现预埋件位置有无错误，检查预埋件尺寸，管线的走向等等，然后进行设计的优化，尤其是管理的排布。然后将优化后的设计应用于施工现场，做好技术交底，实现现场精细化管理，保证施工质量，减少设计变更。

4.2指导现场施工

目前总包项目人员普遍年轻，经验不足，在工作中易造成不必要的失误。利用BIM技术建模，实现构件的可视化，将施工现场呈现出来，让员工通过模型直观的看见工程构件，提高施工管理人员对设计意图的把控程度，对于施工难度较大的节点，可以通过施工模拟，将施工顺序、施工工序呈现起来，还可以统计施工工程量，对工程进度进行模拟，方便现场管理的总体把控，提高施工管理的水平，最终实现工程目标。

4.3实现结构精确算量

在设计阶段，通过BIM模型，可以实现对工程工程量的统计，尤其是对于钢筋、混凝土、模板等体量较大的工程，实现工程量的精确计算，然后再进行验算，将误差控制在最低范围内，一般为2%以内，最后利用计算得出的工程量，进行现场材料资源的调配，达到工程量精细化管理的要求。

4.4优化设计图纸

在图纸会审与设计交底过程中，施工各方积极参与，使用BIM模型对各专业进行碰撞检查，然后根据碰撞检查结果进行交底工作。

利用Revit建模，将平面图形立体化，实现从二维到三维的转化，并将图纸信息输入到三维模型当中，实现各个专业模型的叠加，能够更加直接的看见项目中的问题，在本工程的碰撞检查中，一共发现了1789处碰撞点，经过技术人员的核定，将这些碰撞点中影响加大的部分，共计193处，然后结合施工现场对这些碰撞点进行调整，最终形成统一的竣工模型，为后期运维工作打下基础。总之，利用BIM不仅可以实现各个专业之间的碰撞检查，还可以对相关管线的布局进行优化，使得空间布局更加合理，同时也提高施工的方便性，降低返工率。本工程通过应用BIM技术确实实现了优化图纸、提高效率、节约成本的目的。

4.5指导现场施工

对于复杂节点，可以利用BIM三维模型指导施工。尤其是对于设备安装中的复杂区域，使用Revit软件建立三维空间模型，可以直观的看到复杂区域的施工情况，然后依据三维模型对施工班组进行技术交底，以及施工指导。以地下结构施工为例，由于车库与办公楼紧紧连接，并且顶板标高不同，办公楼-2层墙体、顶板施工时需要考虑框架梁的锚固问题，而车库与办公楼分别由不同的两支劳务队伍负责施工。所以，在施工阶段，该部分梁板的施工顺序出现了很大的分歧。待现场技术管理人员与施工班组协商之后，用BIM模型对该区域进行4D的施工模拟演示，最终确定最优方案，节约了工期。从施工队的反馈来看，应用BIM技术对于解决复杂构件施工，能够起到事半功倍的效果。

4.6施工成本

施工前BIM整合减少重置施工与失败成本，节省了工期。做施工动态模拟，包括设备的吊装运送，更合理的安排工序。进一步降低施工成本。

4.7施工进度

在施工阶段，BIM可视化模型对规划安装流程、协同作业有很大的帮助。以3D模型的坐标放样，快速精准，提高施工进度。

4.8施工安全

未施工前，在BIM模型上对整个建筑造型有初步了解，提前预判安全隐患位置，在未施工前就做好防护措施，增加施工安全性。

结语

通过我们的努力，首次将BIM技术与信息化管理运用到公司房建建设管理中，可以有效减少传统二维图纸的错漏碰缺问题，减少由于后期返工造成的成本增加，节约工期，从而实现更多的经济效益，并为实际项目施工管理提供助力，整体提升了施工管理水平。

BIM技术的应用，能够精确计算工程量，利用工程量可以帮助施工现场资源的调配，减少资源的浪费，达到节约成本的目的。另外，利用设计阶段的BIM模型，施工单位无需再次建模，大大减少了工作量，且精度不受人为因素影响。如果用于招投标、预结算，可大幅提高工作效率；如果用于过程控制，可对单层或者单构件所用工程量进行实时控制和预警，这一工作量可以作为施工现场材料、设备采购以及进场计划的依据，大大提高了材料设备的管理效率，便于及时发现工程量偏差，从而及时纠偏，将建造方式由粗放型向精细化转变，提高工程设计、建造和管理质量。后续BIM技术的应用应该通过建模更直观地指导施工，将BIM技术运用到工程量的精确计算、全过程造价监控、建造施工和运维管理等设计成本和利润优化的方面，有效提高企业核心竞争力{2}。把握先机，率先实施，大胆尝试BIM技术应用到实际工作中，通过BIM技术的精细化管理助力企业高质量发展，最终实现竣工模型，便于后期运维管理。设计单位与施工单位配合，对施工过程中的材料设备进行汇总，然后制定全专业的BIM模型。项目所记录的资料同样会保存在服务器中，便于日后对该项目的查找和追溯，可以快速、准确地对工程各种资料进行定位。大量的数据留存与服务器经过相应处理形成数据库，为后期运维管理提供数据支持，可有效降低后期运维成本。

参考文献：

[1]张逊.BIM技术在建设施工阶段应用方法研究——以兰州高铁西站站房工程为例[J].工程经济,2016（06）:28-32.

[2]张红年.BIM技术在建筑工程施工中的应用价值及前景分析[J].住宅与房地产,2018（30）:163-163.