楊 露

(福建省建設(shè)信息中心 福建福州 350001)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，各行各業(yè)都紛紛借助當(dāng)今時代科學(xué)技術(shù)尤其是信息技術(shù)強大的滲透力，取得更快捷的發(fā)展，建筑行業(yè)也不例外。面對行業(yè)市場競爭的不斷加劇，不得不逐日增強企業(yè)自身的科學(xué)技術(shù)含量，智能化的建筑施工也就理所當(dāng)然成為當(dāng)今建筑行業(yè)特別關(guān)注的重要內(nèi)容。因此，探究BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用很有必要，既具有時代意義，也具有重要的現(xiàn)實價值?；?，本文在探究BIM技術(shù)的智能化之間內(nèi)涵基礎(chǔ)上，以某一具體工程為例，詳細闡述了BIM技術(shù)在建筑工程施工中的實際應(yīng)用步驟，以助推建筑行業(yè)朝科技化、信息化發(fā)展。

1 BIM技術(shù)與智能化

隨著現(xiàn)代社會計算機技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，建筑行業(yè)中信息系統(tǒng)的應(yīng)用更加廣泛，為企業(yè)具體業(yè)務(wù)的開展、戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)的制定和日常的管理運營等打下了堅實的基礎(chǔ)，大幅度地提升了工作效率，從某種程度上保證了企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益，不僅在一定程度上部分或完全取代了企業(yè)中某些繁瑣工作，降低了企業(yè)人力資源消耗，解決了企業(yè)高層次人才供不應(yīng)求的難題，而且在極大程度上使得建筑工程各項信息數(shù)字化，使相關(guān)工作人員能更加有效地指導(dǎo)實際施工過程。比如，BIM技術(shù)以三維幾何模型為基礎(chǔ)形成相應(yīng)的BIM結(jié)構(gòu)模型，該模型不僅包括了基本建筑材料構(gòu)件信息和加工要求等，更包括了建筑工程施工過程中的成本、進度、質(zhì)量等管理信息。也就是說，BIM技術(shù)平臺在建筑工程智能化施工過程中，為其應(yīng)用系統(tǒng)提供了相應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，為解決工程施工統(tǒng)籌管理人、材、機等過程和協(xié)調(diào)優(yōu)化進度、成本等提供了平臺，更為工程施工數(shù)據(jù)的整理和優(yōu)化奠定了重要基礎(chǔ)。

2 BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用步驟

2.1 數(shù)據(jù)采集應(yīng)用

一般而言，建筑工程施工人員在利用BIM技術(shù)建立相應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型前，應(yīng)盡可能多地采取現(xiàn)場勘察等方式詳細周全地了解項目所在地的實際條件，以最大程度掌握工程項目建設(shè)基本信息數(shù)據(jù)。在借助記錄等方式將工程信息、重要數(shù)據(jù)等進行存儲的基礎(chǔ)上，運用現(xiàn)代化的信息技術(shù)對相應(yīng)數(shù)據(jù)信息等進行分類整理和加工，從而篩選出有效數(shù)據(jù)信息形成和工程建設(shè)實際規(guī)模相吻合的數(shù)據(jù)資料庫，為工程建設(shè)各階段資料的查看和數(shù)據(jù)的調(diào)取等打下堅實的基礎(chǔ)。圖1為BIM技術(shù)在工程施工中應(yīng)用流程的示意圖。

圖1 BIM技術(shù)工程施工應(yīng)用流的示意圖

2.2 細化應(yīng)用流程

在構(gòu)建以實際工程施工信息為基礎(chǔ)的建筑結(jié)構(gòu)模型時，相關(guān)工作人員應(yīng)將工程實際施工過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息相互分解歸類，在結(jié)合工程實際建造情況的基礎(chǔ)上，深入研究各施工數(shù)據(jù)和施工信息，從而達到全過程施工管理標準的最終目標。與此同時，BIM信息技術(shù)平臺下的建模能最大程度上將以往繁瑣的施工工序等進行簡化，在全面協(xié)調(diào)BIM平臺所有子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，大幅度提升整體工作人員的施工效率。此外，BIM技術(shù)作為現(xiàn)代社會智能化發(fā)展的新型技術(shù)形式，在極大程度上彌補了傳統(tǒng)管理模式難以適應(yīng)現(xiàn)行標準規(guī)范和龐大數(shù)據(jù)處理的缺陷，增加了工程施工的實際效率，而且在一定程度上加強了管理工作人員的專業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)技能。

3 建筑施工管理中 BIM 技術(shù)的有效應(yīng)用——以某工程項目為例

3.1 工程概述

該建筑工程高528m，共計115層，基礎(chǔ)埋深達37.3m，整體建筑面積達43.7萬m2，主要用于商業(yè)寫字樓、辦公樓和旅游觀光等。該工程為鋼筋混凝土巨型框架結(jié)構(gòu)和核心筒結(jié)構(gòu)混合的整體建筑類型，總體用鋼量12萬t。同時，該工程項目總體合同周期為3年，施工任務(wù)較為嚴峻，工程項目周期較緊，且該工程總體施工要求精度較高，工程設(shè)計在其實際施工過程中較為多變，整體工程量和圖紙量較大，而建筑工程實際施工空間較小。因此，現(xiàn)場施工人員和技術(shù)設(shè)計人員等必須盡可能合理地對工程項目整體施工構(gòu)件進場、堆放及施工流程等進行合理的規(guī)劃，以保證該工程項目的順利施工。

3.2 設(shè)計的深化階段

眾所周知，建筑工程設(shè)計工作進入深化階段后，相關(guān)工作人員就需要從各方面對其前期所設(shè)計的施工圖紙等進行完善系統(tǒng)的補充，以期能最大程度地保證設(shè)計圖紙在實際施工過程中的合理性、可靠性和安全性。而深化階段的建筑工程設(shè)計工作其所涉及的范圍更加寬廣，工程設(shè)計內(nèi)容更加繁雜[1]，因此需要相關(guān)工作人員進一步考慮建筑工程施工材料和施工機械設(shè)備等外界環(huán)境因素對施工過程的實際影響，以期能最大程度地避免細小環(huán)節(jié)設(shè)計上的差錯而導(dǎo)致后期整個工程建筑設(shè)計成果出錯。BIM技術(shù)和建筑工程深化設(shè)計階段的融合，在一定程度上有效解決了該問題，對傳統(tǒng)設(shè)計模式下工程設(shè)計階段深化過程中的各種阻礙和弊端的清除有著不容忽視的重要作用。一方面，三維建筑工程結(jié)構(gòu)模型的運用，能在更大程度上加強相關(guān)施工人員對土建設(shè)備專業(yè)模型的認知、完善和優(yōu)化。其次，BIM技術(shù)平臺上碰撞檢測功能的運用，能有效地對存在碰撞現(xiàn)象的關(guān)鍵點進行快速查找，并在實際施工過程中重點監(jiān)測該施工工序，為建筑工程施工問題產(chǎn)生原因的探討做出應(yīng)有的貢獻。此外，BIM技術(shù)平臺還能夠做好相應(yīng)的檢測報告輸出工作，快速及時將建筑工程結(jié)構(gòu)檢測信息反饋給相應(yīng)技術(shù)人員和管理人員，為提升整體設(shè)計效果提供數(shù)據(jù)支撐。

就該建筑工程項目深化設(shè)計階段而言，由于該工程實際用鋼量巨大，施工標準和施工質(zhì)量要求較高，因此，為最大程度上避免工程項目實際施工過程中相關(guān)工作人員因交叉施工給工程項目順利建設(shè)帶來的不良影響，該項目相關(guān)設(shè)計人員充分利用了BIM平臺三維模型構(gòu)建的優(yōu)勢，將工程中鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實際尺寸、具體位置等有效信息完整地儲存在平臺上，相關(guān)專業(yè)工作人員在參考此類數(shù)據(jù)時僅需要針對性地調(diào)取相關(guān)數(shù)據(jù)庫。

與此同時，該三維模型能完整清晰地呈現(xiàn)土建、機電、暖通等專業(yè)的數(shù)據(jù)信息，使有關(guān)工作人員能快捷借助其模擬分析功能，合理規(guī)劃其施工場地，使該項目的堆料場、車行道和人行道等位置劃分合理，不僅滿足了施工現(xiàn)場工程項目順利建設(shè)要求，而且最大程度地減少二次搬運量。圖2為該項目鋼結(jié)構(gòu)的BIM三維結(jié)構(gòu)模型示意圖。

3.3 組織階段

在建筑工程施工管理組織階段，BIM技術(shù)應(yīng)用主要體現(xiàn)在總場平面的布置和工藝模擬與施工方案兩方面。

就建筑工程總場平面的布置而言，BIM技術(shù)管理平臺能為現(xiàn)場平面布置提供了良好的規(guī)劃理念和規(guī)劃方案，能夠在相關(guān)工作人員完成建筑工程結(jié)構(gòu)模型和場地模型的建設(shè)后，進一步對施工現(xiàn)場的相關(guān)工作進行模擬，為工程施工現(xiàn)場資源和設(shè)備布置等提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。同時，BIM技術(shù)平臺能在不同施工階段所構(gòu)造的各種結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上，借助顏色分類方式對各施工區(qū)域進行一定的標準劃分，從根本上實現(xiàn)工程施工方案的現(xiàn)場組織和可視化管理布置等[2]。

就建筑工程工藝模擬和施工方案而言，BIM技術(shù)平臺能夠借助自身三維建模和動態(tài)模擬的獨特性質(zhì)，對各種環(huán)境下各種不同的施工方案等進行模擬優(yōu)化，為工程建設(shè)成本、進度等的控制提供相應(yīng)的支撐。

此外，BIM技術(shù)平臺能在工程項目實際施工開展前，對所涉及到的各項施工工藝和施工流程等進行逐一演示和展現(xiàn)，幫助施工現(xiàn)場相關(guān)工作人員最大程度地認知施工工藝和施工技術(shù)，為降低項目所在地周圍環(huán)境對工程施工所造成的干擾奠定支撐；更好地開展技術(shù)交底、圖紙交底以及各施工部門之間的溝通等提供良好的平臺。

就該工程項目而言，現(xiàn)場施工人員有效利用了BIM平臺的三維結(jié)構(gòu)模型功能，模擬該項目4D施工的具體流程和工藝，并將項目施工實際進度信息、物料使用信息及與預(yù)期目標間的施工差異等進行了對比，使工作人員能有效感知實際施工優(yōu)勢，盡可能地彌補傳統(tǒng)工程項目施工管理下橫道圖控制工程施工進度的不足，促進了現(xiàn)有工程項目施工工序和施工流程等邏輯清晰。同時，導(dǎo)入Naviswords的三維結(jié)構(gòu)模型，進一步模擬重要施工工序，并通過移動鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件位置或調(diào)整現(xiàn)有工藝施工參數(shù)的方式，將實際施工效果借助三維動畫的形式完整展現(xiàn)，幫助施工管理人員和技術(shù)人員就工程項目模擬施工效果不斷改良和優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)有的安裝細節(jié)，為工程的順利建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。

3.4 生產(chǎn)階段

BIM技術(shù)在建筑工程施工管理生產(chǎn)階段應(yīng)用，主要體現(xiàn)在進度管理、資源管理和質(zhì)量管理等三大方面。

就進度管理而言，在BIM技術(shù)平臺上，建筑工程結(jié)構(gòu)模型、造價信息以及工程設(shè)計進度計劃等三者間相互關(guān)聯(lián)，不僅在一定程度上為實現(xiàn)5DBIM模型的構(gòu)建做出了重要貢獻，更為虛擬施工對整個工程項目建設(shè)進度控制和管理優(yōu)化等提供了強有力的數(shù)據(jù)支撐。在施工工作人員長時間對建筑工程結(jié)構(gòu)模型進行完善的基礎(chǔ)上，工程施工建設(shè)的初級模型結(jié)構(gòu)基本成立，隨之而來的造價曲線和施工任務(wù)也就一并產(chǎn)生[3]。在此過程中，項目管理人員可根據(jù)工程項目實際施工情況，在考慮整體建筑工期的基礎(chǔ)上對重大工程建設(shè)時間節(jié)點進行查看，從而提升管理人員對工程建設(shè)進度的把控。此外，工程管理人員還可借助建筑結(jié)構(gòu)模型虛擬施工的實際情況，對項目進度和項目資金趨勢等進行科學(xué)預(yù)測，為工程的順利完工做出應(yīng)有貢獻。

就該工程項目而言，現(xiàn)場施工人員根據(jù)工程項目的實際施工需求，將施工現(xiàn)場的材料、機械設(shè)備、人力資源配置等參數(shù)信息輸入相應(yīng)系統(tǒng)，借助BIM技術(shù)平臺中的建模功能，形成符合展示實際施工情況的施工動畫，以直觀地展現(xiàn)該工程鋼結(jié)構(gòu)、板結(jié)構(gòu)和墻體結(jié)構(gòu)等重要工序施工的實際流程，從而強化、細化技術(shù)交底，為減少工程項目實際施工失誤和控制工程現(xiàn)有施工進度奠定基礎(chǔ)。同時，還能進一步展現(xiàn)工程施工現(xiàn)有的鋼結(jié)構(gòu)焊接長度等信息，并通過相關(guān)方法優(yōu)化焊接長度，為現(xiàn)場施工人員有效區(qū)分鋼結(jié)構(gòu)中的薄板和厚板奠定堅實的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

綜之，BIM技術(shù)的全面應(yīng)用，將在極大程度上對建筑行業(yè)的進步產(chǎn)生不容忽視的重大影響，能大幅度提升建筑工程的集成化程度和各工程參與方的實際工作效率，為建筑行業(yè)的進一步發(fā)展和經(jīng)濟效益與社會效益的保障等奠定堅實的基礎(chǔ)，為提升我國建筑企業(yè)相應(yīng)的規(guī)劃、設(shè)計、施工以及整個工程全生命周期管理水平等做出應(yīng)有的貢獻。