BIM,技术在金房泰园16#住宅楼施工管理中的应用
赵晓会ZHAO Xiao-hui；
刘洺池LIU Ming-chi
（河西学院土木工程学院，张掖 734000）
近几年不断出现了各种结构复杂、施工管理难度大的项目，项目参与方亟需一种可以在更复杂环境中指导施工的新技术，而BIM 技术通过数字信息仿真技术来模拟建筑物所具有的真实信息建立信息化智能模型，对解决此类问题起到一定作用。甘肃省张掖市金房泰园公共租赁住宅建设项目16# 楼为一类高层住宅建筑，总建筑面积13009.3 平方米，框架剪力墙结构，地下一层、地上二十三层，该建设项目工期紧，安装系统管线密布，出现管线拐弯、预留孔洞的位置比较多，施工相对复杂，施工现场中堆放材料的区域狭窄，同一工作面上施工工人种类繁多，因此施工过程中基于BIM 技术实现项目的精细化管理，达到减少返工、节约工期和成本，保障工程顺利进行的目的。
2.1 BIM 模型创建
在深度分析研究金房泰园16#住宅楼的设计图纸，充分领会设计意图后，利用BIM 软件进行土建和机电模型的建立。在模型建立初期将各单独专业设置在同一基点上，避免最终模型整合时出现基点不一致问题。在基础层中变标高位置多，为更好的了解工程信息，在建立结构模型过程中同时对安装图纸进行分析，明确各变标高位置的原因所在，以便更精准的建立模型。在结构图纸中每一层都存在多处复杂节点，且每一层都存在不同，因此在建模过程中先将各节点尺寸、配筋、位置等信息认真分析，之后将各节点定义为异性构件，最后绘制各节点模型。完成后模型如图1 所示。
图1 金房泰园16# 住宅楼BIM 土建模型图
2.2 BIM 碰撞检测
各个专业的二维图纸独立存在、分别设计，很大程度上造成专业间的不协调，导致返工现象严重，不仅影响工程质量，还致使不能按时交工，进而增加成本。本项目通过前期各专业模型的创建，整合为全专业综合模型，通过BIM 三维的方式，使用软件，完成碰撞检测，软件体系自动碰撞检查并输出结果，导出excel 格式碰撞检查报告，本项目土建、给排水、电气专业共发现1774 个碰撞点。
依据碰撞报告结果汇总并修改提升模型，重复此类步骤和工作，直到无冲突为止。图2 为部分节点优化前后示意图。
图2 管道碰撞前和优化后
2.3 BIM 投标报价的编制
使用BIM 计价软件组价形成土建及安装工程预算文件，为确保工程投标报价的合理性与准确性，进行造价指标分析，金房泰园16#项目与类似建设项目为例进行对比分析，并充分考虑钢筋、混凝土单方指标的合理性以及单方工程造价与本地区市场价相比的合理性。
3.1 场地BIM 模型创建
本项目场地BIM 模型布置，主要考虑现场物资管理、文明施工与环境保护管理、安全施工管理、施工现场平面布置等内容，根据工程的结构特征、平面尺寸和总高度及内外装修情况，现场布置塔吊一台，保证结构施工阶段钢筋、模板、砂浆等材料和工具的垂直运输，在工程适当位置设施工电梯一部，辅助结构以及机电装修阶段材料的运输，另外配备两台小翻斗车，作为现场材料、砂浆的水平运输机械。砼采用现场集中搅拌，安装2 台搅拌机，砼的运输、浇筑采用两台砼输送泵，另外配四台翻斗车用于零星砼和砂浆水平运输。场地布置BIM 模型如图3 所示。
图3 场地布置BIM 模型
3.2 施工进度计划及进度管控
为了确保施工进度，基于BIM 的施工进度计划是使用进度计划软件确定主要分部分项工程名称及施工顺序、确定各施工过程的持续时间、明确各施工过程间的衔接、穿插、平行、搭接等协作配合关系等。金房泰园16#住宅楼施工阶段工期为544 天。首先进行WBS 任务分解，分为施工准备、地下结构施工、地上主体结构（划分东单元和西单元两个流水段）、装饰装修、竣工验收五部分，其中穿插安装工程，此分区符合金房泰园16#楼的施工区段划分及流水关系，达到逻辑线清晰，施工思路明了的目的。过程中设置了五个里程碑事件，进度计划与甲方要求相比较，项目完成提前26 天、结构出正负零提前5 天、西单元结构封顶按时完成、东单元结构封顶提前14 天、1-15 层结构验收超期1 天、16-23 层结构验收提前5 天。
3.3 BIM 模板脚手架设计
本工程的模板脚手架设计，主要包括模板支架设计、配模设计和外脚手架设计三方面的内容。
3.3.1 模板支架设计
本项目模板支架采用扣件式，架体立杆和水平杆规格选用Φ48.3×3.6mm，模架设计依据控制类规范《建筑施工安全检查标准》（JGJ59）和模架规范《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162），使用BIM 相关软件进行架体排布，如图4 所示为首层架体排布三维图，最后生成张掖市金房泰园16#住宅楼项目模板脚手架工程专项施工方案，报监理审查。
图4 首层架体排布三维图
3.3.2 配模设计
配模设计主要目的是用于指导施工和计算模板材料使用量，本项目使用1800×900×18 规格的模板材料，可以生成模板大样图、模板下料表、各面配模大样图、三维图。
3.3.3 外脚手架设计
外脚手架设计依据控制类规范《建筑施工安全检查标准》（JGJ59）和脚手架规范《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130）进行架体参数和支撑参数的设置，通过BIM 软件快速排布、施工电梯布置、安全通道布置功能，生成外脚手架整体设计方案。
3.4 砌体排布应用
本文将土建软件与排布软件给出的工程量对比可知：原始工程量计算方式只能计算出主规格砌块用量，且计算用量较排布软件结果多9.27%，使用排布软件可准确得到任意填充墙中各砌块型号的用量。将已完成的土建模型导入BIM 软件，分层进行砌体排布，在排布完成的模型上，查看任一部位的三维图，亦可导出用于指导施工的二维施工图视图和砌体墙工程量统计表和二次结构明细表。
4.1 BIM5D 平台可视化技术交底
在BIM5D 软件中导入实体模型（土建模型、安装模型）、场地模型和其他模型（施工电梯、塔吊、吊车）三种类型的模型，进行整合，图5 为整合后的BIM 模型。
图5 整合后的BIM 模型
在整合后的BIM 模型基础上进行可视化技术交底，相比传统的二维视图，通过BIM 模型的全方位展示，可清晰明了的交底工程项目中的技术难点或结构复杂的构件，避免因交底不清而产生的窝工、返工等现象。
4.2 BIM5D 平台专项方案查询
在整合后的BIM 模型体系上完成专项方案查询，为施工组织设计编制专项施工方案供给根据。可启用梁单跨跨度、上翻梁、梁截面面积、梁底高度、板厚度、基坑深度、拱梁查询等条件，筛选出符合特定条件的构件，例如启用的大于3.6m 超高构件查询出450 个，梁截面高度大于700 的构件208 个，并且任一构件可在模型中显示其定位、属性，能导出报表指导施工。
4.3 BIM4D 施工模拟
根据施工规范及本工程的特征，基础层、地下一层和屋面，分别设置一个流水段，1-23 层划分为两个单元流水段，即每一楼层划分东单元和西单元两个流水段。选择计划内时间，以天为单位，进行BIM4D 施工模拟。且可查看某一天施工完成情况，图6 所示，为某天施工进度模拟图。
图6 BIM4D 施工进度模拟图
在BIM5D 软件中关联实际开始时间和实际完成时间，可进行计划与实际进度对比施工模拟，能够实现任意一天的计划与实际的进度对比分析，如某天实际相比计划稍有滞后，查明因钢筋材料进场不及时，影响钢筋加工工序，造成工期滞后，应及时解决问题，使实际与进度向吻合，避免超期。
4.4 BIM5D 造价管理应用
将模型与清单成本关联，目的是把工程清单预算书与模型产生挂接，赋予模型成本与资金的信息，这样BIM5D除了反映时间进度还增加了资金的维度，通过资金及资源曲线分析当前施工方案的合理性和资金用量的均衡性，即实现了BIM5D 的施工模拟。
数字信息技术的全面驱动，使越来越多的传统产业面临转型升级，BIM 做为建筑行业实现升级转型的重要保障得到了广泛的应用。本研究项目对金房泰园16#楼住宅楼施工阶段BIM 技术的应用展开研究，相较传统施工方式，可实现有效科学化管理，加强组织协调，提高施工效率，增加施工速度和质量，保质保量完成工程项目，大大节省因返工而浪费的资源，实现精细化成本管理。在BIM5D 模型基础上进行可视化技术交底，通过BIM5D 模型的全方位展示，可清晰明了的交底工程项目中的技术难点或结构复杂的构件，避免因交底不清而产生的窝工、返工等现象。BIM 技术更加完美地发挥了计算机系统在建设项目施工管理方面的效益，形成了新型的施工技术管理方式。
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