中核四达建设监理有限公司 河北石家庄 050021
摘要：美国Autodesk公司在2002年的时候，最先提出了BIM（Buiding Information Modeling三个英文单词的首字母），该公司同时还推出了与BIM相配套的软件产品。我们国家正式引入BIM是在2005年，2008年BIM技术开始运用在上海中心大厦建设项目上，该技术的运用提高了项目管理水平，降低了管理成本。2011年，在我国华中科技大学出现了第一个研究BIM的学术机构，2016年住建部印发了《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》，要求加快推进信息技术与建筑业之间融合发展。本文笔者从我国BIM发展现状、BIM概念、特点、BIM在工程监理工作中的应用实例分析等方面进行论述，为进一步创新监理服务，提高服务质量和工作效率，为业内提供一定的借鉴作用。
关键词：BIM；工程监理；控制；方法；应用研究
一、BIM技术概述
（一）我国的BIM发展现状
BIM的英文全称是“Building Information Modeling”，由美国Autodesk公司在2002年第一个提出并推出了BIM相关应用软件，在2005年BIM正式引入我国，2008年上海中心大厦通过整合三维数字化技术，在项目全寿命周期实现信息化管理，运用该技术提高了项目管理水平。我国香港特别行政区，在2009年成立了关于BIM的学会组织，次年BIM应用完成了从概念认识到具体使用的转变；在我国的大陆地区，第一个关于BIM研究机构出现在华中科技大学，2014年在我国吉林建筑大学设立了第一个关于BIM的本科专业，2015年7月住建部印发了《关于推进BIM应用的指导意见》，吹响了推进BIM应用的号角，2016年住建部印发《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》（建质函[2016]183号），2017年《国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见》，意见要求全面加快推进BIM技术应用和推广。2019年《建筑信息模型设计交付标准》（GB/T51301-2018）、《建筑工程设计信息模型制图标准》（JGJ/T448-2018）、《建筑信息模型分类和编码标准》（GB/T51269-2017）三本BIM领域内的国家和行业标准首次面向行业发布。2019年6月将在上海举办“2019数字建筑科技峰会暨建筑BIM科技论坛”，进一步推动“互联网+建筑业”、“互联网+制造业”、“建筑业+制造业”的深度融合发展。
（二）BIM的概念
BIM是一种包括3D（three-Dimensional的缩写）、4D（指带有时间维度的3D）等信息集成技术，使建设项目的所有参建方在项目从概念提出，到建（构）筑物拆除的全寿命周期内都能够在模型与信息之间双向操作，作业人员从依靠传统的施工图纸进行项目建设与项目运行维护的工作方式从根本上得到改变。在整个建设项目寿命周期内，提高了效率和质量，减少了失误和风险。
BIM包含以下三点含义：
（1）B-Building，建设领域，围绕工程项目整个生命周期，包括规划、设计、建造、运营、退役等阶段，它决定了BIM的广度。
（2）I-Information，既指信息也指信息化，它决定了BIM的深度。
（3）M-Modeling，模拟，就是进行搭建建筑模型，包含工程设计、分析、施工顺序、空间使用、维护等，它决定了BIM的力度。
（三）BIM特点
BIM具有以下七个方面的特点：
（1）“所见既所得”的“可视化性”，对于建筑行业来说，搭建BIM的3D模型，“可视化性”运用在建筑行业的作用很大。其“可视化性”不仅可以将3D模型用作效果图进行展示，更为重要的是项目设计、建造、运维等过程的讨论、沟通、决策等，都是在3D“可视化”的状态下进行。传统的二维施工图纸由设计人员采用字母、符合、线条等进行绘制和表达，建（构）筑的构件形式需要靠作业人员空间想象，而BIM的可视化在建（构）筑物的同构件之间可以进行互动，整个互动过程都是可视化的。
（2）协调性：协调是建设项目管理的重点工作内容之一，参建各方都不同程度地做着协调、配合工作。若建筑、结构、水、电、暖、通等专业出现“不兼容”或 “碰撞检测”发现问题，传统方式的解决方式：组织召开协调会，提出问题，分析问题，查找原因，然后在解决问题。运用BIM协调性进行专业间的协调综合，可以少走弯路，减少不必要、不合理的变更。基于BIM的这一特性，在其设计周期内提供清晰、高效、专业间互通的平台，提高了解决问题的效率和质量。
（3）模拟性：模拟性就是利用建筑软件输入相关信息，搭建与实际一致建（构）筑物3D模型。在已搭建好的3D模型基础上，根据施工进度计划工作安排，增加时间维度形成“可视化”进度计划，即“4D施工模拟”。这样既可以指导现场施工，也可以提供更为形象直观的“可视化”进度控制管理依据。同时，4D模拟还可以使建（构）筑物的建造顺序更加清晰，工程量更加明确，把BIM的3D模型与项目建设的工期进行关联，施工的界面和顺序就可以直观地体现出来，能够更加合理地组织材料设备进场，配置作业人员，还可以实现现场的数字化监控，更有效地管理施工现场，监控现场的施工质量和安全。
（4）优化性：BIM与其相配套的各种软件为复杂项目优化提供了可能。信息、项目复杂程度和时间等因素都会影响和制约项目的优化。没有准确可靠的信息，就形不成合理的优化结果，BIM模型不仅提供了包括几何信息、物理信息、规则信息等建（构）筑物的实际存在信息，还可以提供了建（构）筑物修改变化后的存在信息。当复杂程度较高建（构）筑物必须借助与BIM配套的各种优化工具软件进行项目优化。
（5）可出图性：主要指通过对建（构）筑物进行可视化展示、专业间综合协调及优化，经过 “碰撞检测”、设计修改的管廊图、管井图、预留洞图等。
（6）造价的精准性：利用Revit软件搭建完成的建（构）筑物模型，与各施工段模型和进度计划关联，进行施工进展模拟，查询生成的主要工程材料、设备等工程量，协助工程管理和概预算工作，大大提高了工作效率和准确性。
（7）造价的可控性：利用BIM技术，可以深化柱、梁、板、梯、墙等建筑构件现浇砼用量、钢筋用量、砌体材料用量，进行工程量统计和分析。
二、BIM技术在工程监理工作中的应用
（一）BIM技术在工程监理工作中的应用流程框图
（二）BIM在监理工作中的应用
1、总体思路
BIM应用总体纲领：落实“一个模型”理念，将设计BIM顺利过渡到施工BIM，深化3D模型的应用，避免重复建模，保持信息传递；结合“4D进度管控”对指导施工的需求进行深化；积极探索5D应用与发展，尝试初级应用；
2、施工准备阶段
（1）组织审核建筑模型、结构型、机械模型等建模深度；建筑与结构方面针对楼梯、建筑侧立面、卫生间等部分复杂节点进行核查；
（2）组织对建筑与结构3D模型、机械3D模型可视化交底和施工方案的审核；
（3）利用3D模型结合数码相机进行现场平面布置的管理，审核现场平面布置方案是否符合要求，通过数码相机与3D模型对比分析，实现施工现场的数字化监控，更加有效地管理施工现场，监控施工质量和现场安全。
3、施工实施阶段
（1）质量控制
深化三维BIM模型和平台的应用，确保信息及时传递，对于关键部位、复杂节点进行建模和模拟，确保BIM模型与2D施工图纸的一致性，实时监控现场施工质量情况，对出现的质量问题，在模型中进行关联，及时形成监理的相关管理文件，为质量的预控、过程控制、事后控制提供依据。
（2）进度控制
在已经搭建好的BIM的3D模型基础上增加时间维度，利用4D施工模拟软件，结合施工进度计划的工作安排，制作“可视化”的“4D施工模拟”进度计划。这样，既可以指导现场施工，也可以提供更为直观、形象、可靠的进度控制管理依据。使项目建造顺序更清晰，工程量更明确，实际完成和计划完成可以实时对比分析，及时纠偏调整，为工程材料采购、大型机械设备进出场提供合理化建议。
（3）造价控制
探索5D模型的应用，利用Revit等软件对已搭建完成的模型可以直接统计生成的工程量，计算分析工程量的增减情况，对造价和工期的影响情况，极大地提高了工作效率。
（4）安全管理
对施工场地进行立体规划，通过BIM模型并结合3D动画模拟，合理规划布局项目的办公区、生活区、施工作业区，并进行有效隔离；
利用BIM建模、制作3D演示动画对脚手架的安装和拆除进行“可视化”安全技术交底，让脚手架作业人员能够全面、形象、直观地查看脚手架材料如何自检，钢管与扣件如何连接，每个管件的具体位置和间距，随时查看搭设的具体要求和连接方式，使脚手架安装人员能够高质量的完成脚手架搭设工作。
对现场危险区域进行危险源识别和隔离，3D模型能够真实反映出整个施工环境的基本信息，对施工现场的危险源进行查证、辨识，采取必要的隔离措施，防止与现场无关人员误入而导致事故发生。
三、BIM技术在工程监理工作中应用实例
以四川省某市某单位办公大为例，该办公楼为地下一层，地上11层，建筑总面积为14325平方米，总建筑高度为51.65米，监理方主要从对设计BIM模型审核、组织BIM模型会审、基于BIM条件下的图纸会审、建筑工程质量通病预防与控制、安装专业路径优化、利用BIM辅助对现场关键部位与节点检验批进行验收、基于BIM的监理协调管理平台应用等方面入手，论述BIM在监理工作中的应用。加强项目监理工作中信息交换与共享，利用BIM技术开发监理协调管理平台，实现与参建各方的信息共享、协同管理，提高监理服务质量和工作效率。
（一）组织对设计BIM模型进行审核
监理方牵头组织建设方、设计方、施工总包等相关方对设计BIM模型进行审核与模型会审，主要依据《建筑信息模型设计交付标准》GB/T51301-2018、《建筑工程设计信息模型制图标准》JGJ/T448-2018的要求，从业主需求、模型精细度、几何表达精度、信息深度等方面进行审查。
（二）利用BIM对2D施工图纸进行审查
利用BIM建模和专业间的“碰撞检测”，可以发现传统二维施工图纸中较难发现的一些问题，尤其在标高、轴网、结构尺寸等方面的尺寸标注，这些尺寸对建（构）筑物功能和效果均有不同程度影响。通过熟悉施工图纸和BIM建模，发现施工图纸中“错漏碰缺”问题，及时反馈给设计单位进行修改，避免工程施工完成后再返工处理。
（三）利用BIM对关键部位、特殊节点进行质量控制
利用BIM模型，监理可以对复杂节点和关键技术进行建模，对施工单位进行“可视化”交底，加强施工过程的巡视检查和平行检测。利用BIM的“可视化”特性，将传统的二维施工图纸转化为三维空间模型，能更形象、直观地展示在技术人员和作业人员面前，并进行组装和拆分模拟，提出质量控制要点和技术上的具体要求，大大减轻了监理在事中控制中的工作量。
（四）利用BIM有效控制建筑质量通病
如何利用BIM技术有效地控制建筑质量通病，对监理和施工方都是一种考验。钢筋工程梁柱节点和主次梁节点安装完成后，该节点的处标高都较难加以控制，若控制不好就会造成钢筋保护层厚度不够、钢筋漏筋、面层钢筋切割等的质量问题。利用BIM对对梁、柱钢筋进行建模和预安装，对安装完成的标高进行分析，向施工单位提出相关技术性建议，对建筑质量通病的控制起到较好效果。
（五）利用BIM技术对水电暖通专业安装路径进行优化
以四川省某市某单位办公大楼为例，该办公楼3-11层走廊的吊顶以上有中央空调通风管道、消防喷淋主次管道、强弱电电缆桥架等，在这部分BIM建模中，发现消防喷淋的主管道与框架梁发生“碰撞”现象，喷淋管需要不断地在梁下进行上翻和下翻，BIM建模和实际施工的工作量都很大，监理结合类以往类似工程经验，建议改变喷淋管道的走向，进行二次建模，并提交给相关方论证，最后被设计采纳。通过这一调整，在实际施工中减少了施工的工程量，降低了成本和缩短了施工周期，为工程按时提交提供了重要保障。
（六）利用BIM辅助监理现场验收
监理在实际工作中，对关键工序、重要部位和主要节点进行质量检查和现场验收时，利用BIM在建模过程中进一步熟悉图纸，明确检查控制要点。在施工图纸会审和设计交底中，通过BIM三维模型进行形象、直观的“可视化”交底，明确施工的具体要求、控制要点；在对关键工序、重要部位和主要节点验收时，监理借助必要的检测设备（譬如：测距仪、水准仪、经纬仪、测量尺等），利用设计BIM模型辅助现场的质量检查和现场验收工作。譬如该办公大楼3-11层走廊吊顶以上消防给水管道、中央空调的通风管道主要节点的现场验收，通过二维施工图纸难以正确理解其结构构造，利用BIM三维模型对照现场节点安装情况，配合必要的检测工具分别进行复核与验收，起到良好效果。
总之，笔者基于BIM在工程监理工作中的应用研究，结合工程实际案例进行BIM模型审核、质量控制、通病预防、进度控制、投资控制、协调管理、辅助验收等方面进行阐述。利用BIM的三维模型作为监理工作辅助工具，在拓展监理服务范围，创新服务方式，促进转型升级，提高工程质量和工作效率等方面起到一定的促进作用。今后，BIM在监理工作中的应用还需要监理从业人员积极利用“互联网+”模式不断地探索和创新。
参考文献
[1]刘占省，赵雪峰，周君，芦东.BIM技术概论.北京：中国建筑工业出版社，2016.
[2]何铭新，李怀健主编；张斌副主编；谢步瀛主审.土木工程制图 第4版.武汉理工大学出版社，2015.07
[3]《建筑信息模型设计交付标准》GB/T51301-2018
[4]《建筑工程设计信息模型制图标准》JGJ/T448-2018
论文作者:张玉亭
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年6期
论文发表时间:2019/7/8
标签：模型论文; 建筑论文; 工作论文; 建模论文; 节点论文; 现场论文; 图纸论文; 《建筑学研究前沿》2019年6期论文;