BIM技術(shù)在建筑施工管理中的應(yīng)用研究內(nèi)容簡介

本文分析了鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程項目管理的問題出發(fā)，發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程在深化設(shè)計、信息傳遞以及現(xiàn)場管理方面存在問題。

1鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程面臨的問題

（1）鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程的制造工藝和連接節(jié)點復(fù)雜，深化設(shè)計出現(xiàn)誤差概率大。鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計是指依據(jù)橋梁設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計施工圖繪制用于加工和安裝施工的圖紙資料，保證業(yè)主方、承包方、設(shè)計方以及分包商的設(shè)計思想的一致性，使得鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制造變得簡易和具操作性。深化設(shè)計人員需要把每個構(gòu)件的詳細(xì)信息在圖紙上表達，包括材質(zhì)、截面、數(shù)量、重量、形狀、主次零件相對位置、開孔位置以及焊縫位置等，以求圖紙簡單易懂。

深化設(shè)計的主要步驟是：根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計施工圖進行放樣，以確定鋼構(gòu)件之間是否有碰撞；若在放樣中發(fā)現(xiàn)碰撞、節(jié)點施工難以實現(xiàn)等問題，應(yīng)與設(shè)計院及甲方溝通，對設(shè)計進行調(diào)整；確定結(jié)束后進行圖紙的繪制，一般順序是柱、梁、支撐、系桿、檁條、圍護以及其他鋼構(gòu)件。

鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計中，放樣的工作量是巨大的。目前，許多使用AutoCAD進行放樣，工作效率低，勞動強度大。而且，對于比較復(fù)雜的空間曲線和曲面，使用Auto-CAD難以完成任務(wù)，必須借助于先進的三維軟件方可實施。而在深化設(shè)計的過程中或者完成后遇到設(shè)計變更時，深化設(shè)計人員需要校對大量的信息，以確定修改的部位，再進行重復(fù)的步驟，大大增加了工作量。除此以外，鋼結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點復(fù)雜，節(jié)點的零件較多，單憑二維AutoCAD軟件以及設(shè)計師的空間想象能力，容易導(dǎo)致深化設(shè)計的錯漏，也不利于材料清單等信息的傳遞。

（2）鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程的壽命周期較短，信息傳遞不夠及時。在安裝鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件前，項目場地的基礎(chǔ)工程必須先完成。鋼結(jié)構(gòu)的制造工期與工地的項目進程緊密聯(lián)系。需要有足夠的時間讓其可以完成深化設(shè)計、制造以及包裝運輸?shù)裙ぷ?，否則項目工地上就會出現(xiàn)停工等延誤工期的情況。

通常鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)生產(chǎn)的旺季是5～12月份。鋼結(jié)構(gòu)制造工廠的產(chǎn)能是固定的，車間的機械也需要定期維修以保證產(chǎn)能。一些工期較緊的項目完成的時間可能只有幾個月。由此可見，當(dāng)市場需求量大于鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)的常規(guī)產(chǎn)能時，企業(yè)需要通過加班和減少機械的維修以滿足需求。這可能導(dǎo)致機械折舊的成本大大提高，而且會降低工人的情緒及工作熱情，導(dǎo)致工作效率下降。

因此，鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程工期和成本的控制與信息傳遞效率的高低有密切的聯(lián)系。然而，現(xiàn)今鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程的信息傳遞方式還是依賴于二維圖紙等文本資料。比如，深化設(shè)計的主要依據(jù)是設(shè)計院的結(jié)構(gòu)施工圖紙;技術(shù)工人向一線工人進行技術(shù)交底時依賴加工圖紙。

這使得深化設(shè)計人員以及一線工人都需要在腦海里重構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)工程的感官認(rèn)識，同時也花費大量的時間才能開展工作。項目管理人員對材料、質(zhì)量以及成本的管理依賴于設(shè)計階段和深化設(shè)計階段積累下來的圖紙以及報表，這些資料量大而且不容易處理，造成鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)不能及時準(zhǔn)備好材料的購置，控制質(zhì)量以及成本需要做大量重復(fù)的工作。在這種情況下，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)工程項目遇到設(shè)計變更的時候，項目管理人員需要更多的時間處理需要變更的構(gòu)件，工作強度也會大幅增加。

（3）現(xiàn)場安裝管理不確定因素多，管理效率低，鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程的構(gòu)件數(shù)量大。鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)根據(jù)承包方的工期計劃完成鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制造并運輸至現(xiàn)場進行安裝。這與項目的資源管理、技術(shù)管理、成本管理有關(guān)，同時也受氣候條件、施工環(huán)境等因素影響。然而這些因素都存在一定的不確定性，遇到特殊天氣必須停工或者設(shè)計變更時，承包方項目管理人員若不能第一時間掌握施工進度信息以及構(gòu)件進場的信息，則不能作出及時的調(diào)整，最后會導(dǎo)致工程進度的失控。除此以外，為了節(jié)省鋼結(jié)構(gòu)的運輸成本，鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件每次的運輸數(shù)量是比較大的，而施工現(xiàn)場通常采用人工的方式采集數(shù)據(jù)效率低，出錯率高。

2鋼結(jié)構(gòu)橋梁中實施BIM技術(shù)的必要性

BIM在橋梁工程中使用得越來越多，已經(jīng)成為建筑業(yè)最關(guān)注的技術(shù)和概念之一，也是工程信息化的重要舉措?，F(xiàn)階段一些企業(yè)正嘗試應(yīng)用BIM，努力發(fā)掘BIM的價值。

但由于軟件功能還沒成熟等問題，建立BIM模型后還需要繪制或者導(dǎo)出CAD圖紙供實際工程項目的管理人員使用。這有悖于BIM的理念，也沒有起到提高效率的作用。鋼結(jié)構(gòu)工程的深化設(shè)計、加工制造以及安裝等關(guān)鍵步驟之間的聯(lián)系密切，而且其軟件的功能比較成熟，可以作為BIM應(yīng)用于工程項目生命周期的試點。

另一方面，從上述的研究可以看出，鋼結(jié)構(gòu)工程管理的問題主要在工程各項信息的傳遞效率的問題。而利用BIM技術(shù)，復(fù)雜的建筑外觀以及節(jié)點都可以以三維的視覺呈現(xiàn)，深化設(shè)計以及制造過程中的巨量信息可以被自動地處理，也有助于解決現(xiàn)場管理的問題。而在鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程中，通常作為分包商的鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)承擔(dān)了鋼結(jié)構(gòu)工程的深化設(shè)計以及構(gòu)件制造工作，鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)有時也作為承包商承擔(dān)現(xiàn)場的安裝工作。深化設(shè)計和構(gòu)件的制造對鋼結(jié)構(gòu)工程來說是非常重要的。鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)要承接橋梁設(shè)計以及結(jié)構(gòu)設(shè)計的信息以完成這兩項工作，而運輸和現(xiàn)場安裝的工作也要在這兩項工作的基礎(chǔ)下才能完成，鋼結(jié)構(gòu)工程的整體質(zhì)量和能否實現(xiàn)都依靠準(zhǔn)確的深化設(shè)計以及高精度的加工制造。因此，鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)應(yīng)用BIM是作為BIM應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)工程中的重要驅(qū)動方式。

為了進一步落實BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用，以解決鋼結(jié)構(gòu)工程中存在的問題，以下將探討B(tài)IM在鋼結(jié)構(gòu)工程項目管理中的應(yīng)用。

3BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程中的具體應(yīng)用

（1）系統(tǒng)，所謂面向?qū)ο螅词菍蛄汗こ讨谐Ｉ婕暗降慕Y(jié)構(gòu)部位提取出來，形成固定形式的構(gòu)件對象。這個在Revit系列軟件里就是族的概念。就基于族的概念，下面展開參數(shù)化設(shè)計在橋梁設(shè)計階段的應(yīng)用。Revit系列軟件里面族的概念既是參數(shù)化構(gòu)件。Revit系列軟件由于主要針對建筑結(jié)構(gòu)行業(yè)，所以軟件的設(shè)置跟內(nèi)置族基本是建筑結(jié)構(gòu)方面的構(gòu)件。但是族是可以自己制作的，而且國際工程同行中有趨勢把族進行免費共享化。

其實在橋梁設(shè)計行業(yè)里面，早己有橋梁通、橋梁設(shè)計師這種參數(shù)化設(shè)計出圖軟件，但是可擴展性較差，而且軟件之間的互通性較差，只能實現(xiàn)本身軟件設(shè)置下的圖紙輸出。該類軟件在橋型較為復(fù)雜的工程中就無能為力了。在模型的建立時，實現(xiàn)可參數(shù)化驅(qū)動模型，對后期的方案修改、調(diào)整等工作極為有利。這類設(shè)計軟件在機械行業(yè)就有典型的代表，如Solidworks，Pro/Engineer等。

不同構(gòu)件有各自的數(shù)據(jù)信息模型。這些構(gòu)件數(shù)據(jù)模型通過輸入不同的參數(shù)，可快速建立這些構(gòu)件的3D模型用于該橋梁工程。

同時，由于橋梁復(fù)雜異型構(gòu)件多，通用性差，“族”構(gòu)件缺少，要實現(xiàn)參數(shù)化往往需要自己具體構(gòu)件進行參數(shù)化建模。

（2）模型計算。橋梁工程的計算主要包括兩大塊內(nèi)容：整體模型計算和局部模型計算。得益于設(shè)計階段的數(shù)據(jù)模型的建立，做整體計算時可以從橋梁整體數(shù)據(jù)模型中提取很多有用的數(shù)據(jù)包括圖形等，當(dāng)然由于橋梁計算的特殊性，整體模型計算時往往要把橋梁結(jié)構(gòu)做一定的簡化，當(dāng)然這個基于現(xiàn)階段計算理論及計算機能力的基礎(chǔ)上的，如果互聯(lián)性做的足夠好的話，模型信息數(shù)據(jù)傳遞成功率高，這樣也節(jié)省了計算模型建立的時間，大大提高效率。當(dāng)然BIM技術(shù)發(fā)展最高境界就是一個數(shù)據(jù)模型里面解決所有計算問題。在Autodesk公司的RevitStructure軟件里己經(jīng)集成計算模塊，當(dāng)然這部分功能有待于完善與強化。局部計算時，則能充分的利用前期的建模成果，例如鄂東長江大橋中鋼箱梁的局部分析，此時信息模型的箱梁構(gòu)件可以直接輸出計算軟件的所能讀取的格式文件，轉(zhuǎn)換形式如圖1所示，這樣能省去在有限元計算軟件里面建模的時間。

圖1基于BIM的模型計算模式

在這一階段我們必須面對的是：當(dāng)前在橋梁工程相關(guān)軟件沒有統(tǒng)一信息交互標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致信息傳遞交互性差，往往無法實現(xiàn)模型信息數(shù)據(jù)公用互導(dǎo)，導(dǎo)致計算模型需獨自建立。

（3）圖紙輸出。3D設(shè)計能夠精確表達復(fù)雜造型橋梁的幾何特征，相對于傳統(tǒng)的CAD平面繪圖，3D設(shè)計不存在幾何表達障礙，對任意復(fù)雜的造型均能準(zhǔn)確表現(xiàn)。3D將成為高端設(shè)計領(lǐng)域的必由之路。

4結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)作為一種新時代被廣泛應(yīng)用的結(jié)構(gòu)形式，其構(gòu)件制造過程具有制造業(yè)的特點，同時具有效率好、強度高、對環(huán)境破壞少等特點，是建筑行業(yè)里的熱門領(lǐng)域之一。鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程制造工藝復(fù)雜，對信息管理的要求比較高。BIM技術(shù)適合在鋼結(jié)構(gòu)橋梁項目中的應(yīng)用，可以看出BIM技術(shù)對降低鋼結(jié)構(gòu)工程項目的深化設(shè)計費用、縮短工期、準(zhǔn)確預(yù)算工程量等方面有實質(zhì)性的效果，而且在提高對項目的管控能力、改善安裝現(xiàn)場環(huán)境、減少項目信息的流失和錯誤方面有巨大的潛在效益。

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BIM技術(shù)在住宅建筑設(shè)計中的應(yīng)用研究

BIM技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在建筑領(lǐng)域的設(shè)計階段、施工階段以及建成后的維護和管理階段，現(xiàn)在已經(jīng)成為設(shè)計和施工單位承接項目的必要能力，受到了廣泛的重視。目前 BIM技術(shù)專業(yè)咨詢公司已經(jīng)出現(xiàn)，發(fā)展勢力非?；钴S，為中小企業(yè)應(yīng)用 BIM技術(shù)提供了強有力的支持。

1 BIM技術(shù)概述

BIM是 Building Information Modeling 的英文縮寫，代表的是建筑信息模型，近幾年來，它作為一種新型的數(shù)字化技術(shù)被廣泛的運用在建筑行業(yè)中，推動了建筑行業(yè)的巨大變革。

BIM技術(shù)在運用上是將三維數(shù)字技術(shù)作為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)之上集成了建筑工程項目中各式各樣的相關(guān)信息的一種工程數(shù)據(jù)模型，BIM技術(shù)可以對工程項目設(shè)施實體和功能特性進行數(shù)字化表達。完善的信息模型可以將建筑項目在不同周期的數(shù)據(jù)、資源以及過程連接起來，能夠?qū)⑼暾墓こ虒ο竺枋龀鰜?，能夠方便的被各個建筑項目參與方使用。BIM信息模型具有單一工程數(shù)據(jù)源，可解決分布式、異構(gòu)工程數(shù)據(jù)之間的一致性和全局共享問題，支持建設(shè)項目生命周期中動態(tài)的工程信息創(chuàng)建、管理和共享。建筑信息模型同時又是一種應(yīng)用于設(shè)計，建造，管理的數(shù)字化方法，這種方法支持建筑工程的集成管理環(huán)境，可以使建筑工程在其整個進程中顯著提高效率和大量減少風(fēng)險。

BIM技術(shù)具備可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性、完備性、關(guān)聯(lián)性、一致性的特點，從而可以方便進行更好的溝通、討論與決策，減少不合理變更方案或問題變更方案。

2 BIM技術(shù)在住宅建筑設(shè)計的應(yīng)用

2.1 前期模擬設(shè)計

在設(shè)計住宅建筑之前，為了能夠設(shè)計出最為滿意的方案，需要進行前期的模擬設(shè)計。BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑設(shè)計中是虛擬的，施工之前在BIM上面將施工過程、內(nèi)容、方案進行比對，并對整個過程進行模擬，通過比對模擬，從中發(fā)現(xiàn)在設(shè)計方面存在的問題，并對問題進行分析，找出解決的對策，在BIM的基礎(chǔ)之上進行改進，對施工過程進行控制，不斷的調(diào)整，直到達到最令人滿意的狀態(tài)。例如，住宅大樓的設(shè)計，在設(shè)計前期，用 BIM技術(shù)將住宅建筑的整體效果圖展現(xiàn)出來，從圖示找出工程的難點和特點，對基礎(chǔ)底板大體積混凝土流水段進行劃分，設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)整體模型，對設(shè)計的住宅小區(qū)的高度以及選址位置的陽光強度和陰影強度進行測量，保證住宅建筑設(shè)計的合理性。

2.2 動態(tài)控制設(shè)計

在對住宅建筑進行施工時，可以利用BIM技術(shù)實現(xiàn)對住宅建筑設(shè)計的控制。在模擬施工的過程中，可以將整個過程的信息收集起來，并利用BIM進行分析，對不足之處做改進。利用之前設(shè)計好的住宅建筑方案以及收集的相關(guān)信息，將它們應(yīng)用在住宅小區(qū)建筑的設(shè)計之上，分析各類原材料資源的使用狀況，住宅小區(qū)的采光條件，技術(shù)人員可以根據(jù)反饋的結(jié)果調(diào)整建筑方案，從而實現(xiàn)信息的交換，保證后期工程可以成功開展。對住宅建筑設(shè)計的整個過程都能夠通過BIM模型模擬出來，模擬的過程可以更具需求更改設(shè)施、更改位置、更改設(shè)計方案、更好建筑材料，整個過程是動態(tài)的，技術(shù)人員可以實現(xiàn)對整個住宅建筑設(shè)計的控制。

2.3 可持續(xù)發(fā)展中的設(shè)計

建筑工程在建設(shè)時是否具備可持續(xù)性，是最終是否能夠保證整個工程項目的綜合效益的關(guān)鍵。專業(yè)的技術(shù)人員可以運用BIM技術(shù)上，將人們對于建筑住宅的總體方位、總體構(gòu)架的構(gòu)想設(shè)計成模型，在這個過程中采用科學(xué)的方法來描繪建筑的過程，并運用 3D、4D模型進行權(quán)衡，在設(shè)計的階段，充分考慮環(huán)境、經(jīng)濟、社會效益的可持續(xù)發(fā)展。譬如: 利用 ＲEVIT工具模擬出建筑住宅所建地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境、植被分布，模擬大強度風(fēng)雨雪來測驗建筑的穩(wěn)定性，模擬冬夏兩季的陽光強度，加上一定的風(fēng)土韻味設(shè)計，并采用戶主的意見對住宅進行合理的規(guī)劃，以此來協(xié)調(diào)人、環(huán)境、經(jīng)濟的關(guān)系，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

3 BIM技術(shù)在住宅建筑設(shè)計中的應(yīng)用趨勢

BIM技術(shù)在美國到歐美、日本、新加坡等發(fā)達國家的應(yīng)用比較廣泛，在我國目前還處于起步的階段，但BIM技術(shù)的科學(xué)性、數(shù)字化決定了其未來應(yīng)用前景的廣闊性。為了推動BIM技術(shù)的發(fā)展，國家、企業(yè)都付出了諸多精力。

BIM技術(shù)在住宅建筑設(shè)計的應(yīng)用前景廣闊首先體現(xiàn)在國家方面，國家將這項技術(shù)作為重要的戰(zhàn)略部署內(nèi)容，并要求與之相關(guān)的部門制定出應(yīng)用BIM技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，督促完善各類模型，同時，為了保障BIM市場的規(guī)范，還需要建立健全相關(guān)法律法規(guī)，在BIM技術(shù)的實踐中，政府應(yīng)該大力支持它的發(fā)展，提供資金、人力物力作為BIM技術(shù)的保障，以此，來調(diào)動起人們的積極性并實現(xiàn)BIM技術(shù)的推廣。

BIM技術(shù)在住宅建筑技術(shù)上的應(yīng)用前景在企業(yè)方面的體現(xiàn)為: 建筑設(shè)計公司的相關(guān)設(shè)計人員首先需要明確BIM技術(shù)對建筑設(shè)計以及企業(yè)發(fā)展的重要程度，在實際操作的過程中，企業(yè)負(fù)責(zé)人應(yīng)該向員工宣傳生產(chǎn)、研究、學(xué)習(xí)相結(jié)合的觀點，將大學(xué)以及研究機構(gòu)的作用充分發(fā)揮出來，并將其作為BIM技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的平臺，為BIM技術(shù)的應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)。除此之外，為了更好的推廣應(yīng)用BIM技術(shù)，企業(yè)還要安排專業(yè)人員對員工進行教育培訓(xùn)，促進他們對BIM技術(shù)的了解，保證建筑工程施工有條不紊的進行。

目前 BIM技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用有: 奧運村空間規(guī)劃及物資管理信息系統(tǒng)、南水北調(diào)工程、香港地鐵項目等等，BIM技術(shù)從傳統(tǒng)的2D的方式表達3D的建筑物，現(xiàn)在已經(jīng)上升到了完成縮短工期要求的4D和控制造價壓力的5D模型，可以處理更為復(fù)雜的建筑模型。隨著計算機技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、建筑智能化技術(shù)的發(fā)展和普及，可視化的三維數(shù)字仿真模擬建筑信息模型 BIM應(yīng)運而生，并為理想城市的建設(shè)提供了機會，同時也帶來了挑戰(zhàn)，BIM技術(shù)將被應(yīng)用在人們對理想城市的住宅建設(shè)中去，它的發(fā)展在不斷的被壯大。

4 結(jié)語

綜上所述，BIM技術(shù)的出現(xiàn)為復(fù)雜的建筑模型設(shè)計提供了可能，便利了住宅建筑的設(shè)計、施工過程，但目前建筑業(yè)存在著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分散性、工程對象唯一性、工程信息復(fù)雜性的問題，這導(dǎo)致 BIM標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一，同時在我國BIM技術(shù)還存在模型的版權(quán)以及管理問題，導(dǎo)致出現(xiàn)利益沖突，從而資源不能完全的共享，項目工程參與方不能很好的進行協(xié)調(diào)。BIM技術(shù)的發(fā)展還需要時間的磨合，通過政府企業(yè)的努力，使其和國內(nèi)的建筑市場特色相結(jié)合，滿足中國建筑市場的特色需求。

本文以龍信老年賓館工程為例，詳細(xì)介紹了BIM技術(shù)在該項目施工中應(yīng)用的技術(shù)路線，為BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用提供有益的借鑒。

龍信老年賓館工程

當(dāng)前，國內(nèi)越來越多的施工項目都積極應(yīng)用BIM技術(shù)，尤其是在超大型復(fù)雜工程、三邊工程、工期緊且成本壓力大的現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程中，BIM技術(shù)的應(yīng)用越來越凸顯其價值，它能更快消化設(shè)計方案，更快發(fā)現(xiàn)技術(shù)問題，更快理出工程數(shù)據(jù)，用于生產(chǎn)計劃、備料、控制進度等。

但是，BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)（PC建筑）中的應(yīng)用還屬尚試驗階段，本文以龍信老年賓館工程為例，詳細(xì)介紹PC與BIM的結(jié)合。BIM技術(shù)在該項目施工中應(yīng)用的技術(shù)路線，為BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用提供有益的借鑒。

工程概況

龍信老年賓館項目位于江蘇省海門市南海路與嘉陵江路交匯處（見圖1），地理位置優(yōu)越。主樓4層結(jié)構(gòu)平面以下及裙房1~2層為框架剪力墻現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，主樓4~24層為全預(yù)制裝配整體式框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系，25層及機房層為框架剪力墻現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，房屋總高度為88.6m?？偨ㄖ娣e約21265.1㎡，其中地上面積18605.6㎡，地下面積2659.5㎡。該項目建成后將成為國內(nèi)第1個達到建筑高度達到88.6m預(yù)制裝配式建筑，第1個總體的裝配力達到了80%的裝配式結(jié)構(gòu)。

圖1老年公寓項目BIM模型

對于4~24層全預(yù)制裝配整體式框架剪力墻結(jié)構(gòu)部分，柱子從4層開始，梁從5層頂開始，樓板從5層頂開始、樓梯從4層開始、陽臺欄板、空調(diào)板從4層開始到24為PCa化。剪力墻、現(xiàn)澆框架柱外立面采用混凝土預(yù)制掛板作為現(xiàn)澆墻柱外模板，從4~24層實施，柱子和梁的接合部采用在柱頭部現(xiàn)澆，梁鋼筋錨固采用鍵槽連接。樓板采用半PCa化的疊合樓板，梁采用半PCa化的疊合梁。

BIM技術(shù)在預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工運用中的必要性

1）老年公寓PC項目的難點

老年公寓PC項目專業(yè)分包多，包括土建、機電安裝（含電氣、給排水、消防、弱電、暖通）、裝飾等專業(yè)，各專業(yè)工序交替施工，協(xié)調(diào)難度大，總承包管理范圍廣而復(fù)雜。如何有效推動總承包管理朝著更精細(xì)化、信息化的施工主流模式，是本工程的一大難點。

老年公寓PC項目施工協(xié)同難度大，是本工程又一大難點。PC項目的施工比常規(guī)傳統(tǒng)的建筑需協(xié)同的專業(yè)和環(huán)節(jié)更多，施工單位應(yīng)具備較強的圖紙深化能力，PC構(gòu)件工廠的深化設(shè)計要考慮的因素是方方面面，不僅要考慮到給排水、電氣、消防、弱電、暖通等相關(guān)專業(yè)的管線綜合優(yōu)化后的正確預(yù)埋，而且還要考慮構(gòu)件施工時為方便施工而預(yù)埋的鐵件，如吊裝預(yù)埋件、樓層臨邊圍護用于與鋼管立柱焊接的鐵板等。連塔式起重機、施工人貨梯等的附墻預(yù)埋鐵件都要考慮到構(gòu)件圖中具體的位置，任何一個環(huán)節(jié)的出錯和遺漏，都會給現(xiàn)場的吊裝和施工帶來“毀滅性打擊”，所以，PC項目的施工需充分協(xié)調(diào)構(gòu)件生產(chǎn)環(huán)節(jié)和施工環(huán)節(jié)。

2）BIM技術(shù)的特點

BIM技術(shù)將常規(guī)的二維表達轉(zhuǎn)為三維可視模型，各專業(yè)的人員可通過清晰的三維模型正確有效地理解設(shè)計的意圖，協(xié)助各方及時、高效決策；采用BIM的項目，各專業(yè)間、各工作成員間都在一個三維協(xié)同環(huán)境中共同工作，深化設(shè)計、修改可以實現(xiàn)聯(lián)動更新，這種無中介及時的溝通方式，很大程度避免因人為溝通不及時而帶來的設(shè)計錯漏；通過BIM可以模擬真實的建造過程和施工場景，并可通過此過程預(yù)先發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，從而確定合理的施工方案來指導(dǎo)施工。

3）BIM技術(shù)與老年公寓PC項目施工的互補性

正是因為BIM技術(shù)有協(xié)調(diào)性、可視化、模擬性等特點，為老年公寓項目各專業(yè)圖紙的整合、構(gòu)件圖的深化、安裝管道的綜合排布提供有利的技術(shù)支撐，通過BIM技術(shù)模擬性，我們甚至可以模擬PC構(gòu)件吊裝施工場景，找到可能存在的問題，并對技術(shù)方案進行可視化交底。由于BIM技術(shù)特點和PC項目特點有良好的互補性，在老年公寓PC項目中應(yīng)用BIM技術(shù)具備先天優(yōu)勢。

BIM技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容及技術(shù)路線

利用BIM進行各專業(yè)間信息的檢測

以往的工程項目之所以有那么多的風(fēng)險，就是因為工程項目各專業(yè)信息零碎化，形成一個個的信息孤島，信息無法整合和共享，各專業(yè)缺少一種共同的交互平臺，造成信息流失和傳遞失誤。BIM技術(shù)的產(chǎn)生有望改變這一局面，建筑施工司空見慣的“錯漏碰缺”和“設(shè)計變更”所增加的建造成本、社會成本都可以通過BIM技術(shù)得到有效的改善。由于建筑、結(jié)構(gòu)和安裝之間共享同一模型信息，檢查和解決各專業(yè)間存在的沖突更加直觀和容易。在老年公寓4~25層PC標(biāo)準(zhǔn)層中，通過整合土建+給排水+電氣+消防+弱電各專業(yè)模型，標(biāo)準(zhǔn)層初步碰撞成果共計83處。每處碰撞點均有三維圖形顯示、碰撞位置、碰撞管線和設(shè)備名稱以及對應(yīng)圖紙位置處，如PC預(yù)制框梁與消防噴淋管的碰撞如圖2所示。

圖2PC預(yù)制框梁與消防噴淋管的碰撞

通過圖2這個活動碰撞信息，在深化該預(yù)制框架梁YKL3（1）-1時，就可在具體位置（相對尺寸和標(biāo)高）標(biāo)出該預(yù)制梁的預(yù)留管洞的尺寸，這樣深化后生產(chǎn)的預(yù)制框架梁運到現(xiàn)場就可吊裝成型，而不需要再在預(yù)制梁上進行開洞。

可以想象一下，如果一個PC項目存在大量的類似于以上這種碰撞結(jié)果，而單純靠技術(shù)人員的空間想象能力去發(fā)現(xiàn)這些碰撞結(jié)果，勢必會造成遺漏，如果在施工時才發(fā)現(xiàn)，則需：返工、修改、開洞、延誤工期，無端增加成本，其損失不可估量的。BIM技術(shù)可以綜合建筑、結(jié)構(gòu)、安裝各專業(yè)間信息進行檢測，幫助我們及早發(fā)現(xiàn)問題，防患于未然。

基于BIM的造價管理

在成本管理方面，老年公寓項目將相應(yīng)的施工定額標(biāo)準(zhǔn)以編碼的形式定制到BIM模型上，由系統(tǒng)對工程量進行自動算量，可以精確計算出工程成本。工程量的精準(zhǔn)計算對于業(yè)主、承包商、材料商、工程管理以及建筑造價等都是十分重要的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，用軟件建模計算工程量精準(zhǔn)的前提是所建BIM模型的精準(zhǔn)，BIM建模精準(zhǔn)算出的工程量不僅遠比手工計算要精確而且可以自動形成電子文檔進行交換共享遠程傳遞和永久存檔。精準(zhǔn)的工程量計算是老年公寓項目最關(guān)鍵的要素，它是該項目進行造價測算、工程招標(biāo)、商務(wù)談判、勞務(wù)合同簽訂、進度款支付等一切造價管理活動的基礎(chǔ)。

施工企業(yè)精細(xì)化管理很難實現(xiàn)的根本原因在于海量的工程數(shù)據(jù)無法快速準(zhǔn)確獲取以支持資源計劃，致使經(jīng)驗主義盛行，造成成本的浪費。老年公寓項目正是由于應(yīng)用BIM技術(shù)而快速獲取大量的工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為老年公寓項目部制定精確材料計劃提供有效的支撐，大大減少了資源、物流和倉儲環(huán)節(jié)的浪費，為實現(xiàn)該項目限額領(lǐng)料、消耗控制提供技術(shù)支撐。

BIM技術(shù)能優(yōu)化管線綜合排布

在以上老年公寓中標(biāo)準(zhǔn)層整合土建+給排水+電氣+消防+弱電各專業(yè)模型而得到的初步碰撞成果，為安裝單位的管線綜合排布提供了依據(jù)。傳統(tǒng)的管線綜合設(shè)計是以二維的形式確定三維的管線關(guān)系，技術(shù)上存在很多不足，實際施工效果表現(xiàn)不佳，應(yīng)用魯班BIM技術(shù)后，優(yōu)勢具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

1）老年公寓項目各專業(yè)建模并協(xié)調(diào)優(yōu)化，三維模型可在任意位置剖切大樣及軸測圖，觀察并調(diào)整該處管線的標(biāo)高及碰撞情況。走廊位置剖面如圖3所示。

圖3走廊部位剖面

2）老年公寓管線綜合后確定各樓層吊頂高度，配合精裝修工作的展開。

3）老年公寓BIM模型管線綜合后還可以進行實時漫游、重要節(jié)點觀察批注等。通過BIMWorks可以實現(xiàn)工程內(nèi)部漫游檢查設(shè)計合理性，可根據(jù)實際工程的需要，任意設(shè)定行走路線，也可用鍵盤進行操作，實現(xiàn)設(shè)備動態(tài)碰撞對結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)備、管線的查看更加方便直觀。

4）老年公寓BIM模型已集成了各種設(shè)備管線的信息數(shù)據(jù)，因此還可以對設(shè)備管線進行較為精確的列表統(tǒng)計。

BIM技術(shù)在PC構(gòu)件圖紙深化中的應(yīng)用

應(yīng)用BIM技術(shù)在PC結(jié)構(gòu)專業(yè)前期建模中把預(yù)留洞口作為重要的工作之一，PC結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)澆筑成型后，對于安裝管道穿結(jié)構(gòu)的洞口可根據(jù)需要開槽、開洞。但PC構(gòu)件則不能成型后任意開洞、開槽，PC構(gòu)件所有預(yù)留洞必須在PC構(gòu)件圖中清楚、準(zhǔn)確的表現(xiàn)出來，以便PC工廠制作構(gòu)件的精準(zhǔn)，PC構(gòu)件運至現(xiàn)場后，吊裝后即可。如果PC構(gòu)件吊裝成型后，發(fā)現(xiàn)預(yù)留洞沒開，將給施工帶來很大的障礙。

所以，PC構(gòu)件制作的嚴(yán)謹(jǐn)性牽涉到與機電專業(yè)的密切配合，各專業(yè)技術(shù)人員必須根據(jù)模型進行安裝管線與PC構(gòu)件預(yù)留洞口之間的校核工作，找出問題點，提交設(shè)計單位進行修改，出具精確的PC構(gòu)件圖，把施工中可能出現(xiàn)的問題消滅在BIM模型中。

基于BIM的PC構(gòu)件吊裝施工模擬

根據(jù)PC吊裝方案，制作PC構(gòu)件吊裝施工模擬，在真實施工開始之前優(yōu)化合理的施工方案，在老年公寓PC項目中，以一個標(biāo)準(zhǔn)層6天的吊裝施工循環(huán)為重點，施工模擬動畫準(zhǔn)確地、形象地表達了一個施工標(biāo)準(zhǔn)層的施工工藝流程，該模擬施工動畫可作為實際施工的指導(dǎo)，有利于現(xiàn)場技術(shù)人員對整個工序有個清楚的把握；另外，也在模擬過程中發(fā)現(xiàn)一些問題，有利于在現(xiàn)場施工前對施工方案進行及時的調(diào)整；同時，該施工模擬動畫也可作為宣傳企業(yè)文化的一個平臺。

本文以老年公寓預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)項目為例，首先介紹了老年公寓預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的難點和BIM技術(shù)的特點，進而論述了BIM技術(shù)和老年公寓預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)有良好的互補性，在老年公寓PC項目中應(yīng)用BIM技術(shù)具備先天優(yōu)勢；然后，詳細(xì)介紹了BIM技術(shù)在該項目應(yīng)用的技術(shù)路線，從應(yīng)用BIM技術(shù)進行各專業(yè)間信息的檢測、基于BIM技術(shù)的造價管理、BIM技術(shù)優(yōu)化管線綜合排布、BIM技術(shù)在PC構(gòu)件圖紙深化中的應(yīng)用、基于BIM的PC構(gòu)件吊裝施工模擬5大方面進行展開，為同類工程項目應(yīng)用BIM技術(shù)提供了借鑒。