武汉市汉阳市政建设集团公司 湖北武汉 430000
摘要：BIM技术被认为是继CAD之后，建筑业的第二次“技术革命”，是住建部“十二五、十三五”重点推广技术，是未来建筑业的发展方向。本文以BIM技术在武汉市月湖小学项目的应用为例，论述BIM技术在房屋建筑工程中的应用及方向，总结经验，为今后BIM技术在房屋建筑项目中进一步推广应用提供借鉴参考。
关键词：BIM技术 房屋建筑 BIM5D
1、前言
BIM全称为Building Information Modeling，即建筑信息模型。BIM技术被认为是继CAD之后，建筑业的第二次“技术革命”，住建部从建筑业“十二五”规划中重点推广，到“十三五”规划中28次提及BIM技术，足见其重视程度。
住建部建质函[2015]159号《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》中提到：到2020年底，建筑行业甲级勘察、设计单位以及特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现BIM与企业管理系统和其他信息技术的一体化集成应用。以国有资金投资为主的大中型建筑，申报绿色建筑的公共建筑和绿色生态示范小区项目勘察设计、施工、运营维护中，集成应用BIM的项目比率达到90%。
在这样的大环境下，BIM技术的应用对企业的发展显得尤为重要。
2、项目概况
武汉市月湖小学项目建筑面积11950㎡，主要建筑物为1栋综合楼，总高约33.3米，地下1层，地上最高6层。结构形式为框架结构，部分楼盖为大跨度GBF现浇混凝土空心楼盖。该项目作为公司首个BIM技术试点工程，对建筑、结构、机电、钢筋、场地等多个专业进行了整合，并应用BIM技术对项目进度、质量、安全、成本、技术等进行了有效管控，取得了不错的效果。其效果图（图2.1）、各专业模型图（图2.2）如下：
图2.2月湖小学建筑、结构、机电模型
3、BIM技术运行环境
该项目结构、建筑、机电模型建立采用Autodesk Revit 2016三维设计软件，钢筋模型采用广联达GGJ12钢筋算量软件进行建立，场地模型软件采用广联达BIM施工布置5.0，BIM应用平台为广联达BIM5D 2.5。以广联达BIM5D平台为核心，集成各专业数据模型，并以模型为载体，与进度、成本信息进行关联。项目人员通过PC端、Web端和手机端，实现项目技术、进度、质量、安全、成本、现场管理等协同应用。
4、BIM技术在项目上的应用
4.1技术应用
1、图纸审查和碰撞检查
在建筑、结构等各专业模型建立过程中，会对各专业图纸进行仔细查看，并按1：1比例建立3D实体模型，平面图纸中不易发现的问题，在三维模型中很直观的就能查找出来。模型建立完成后，将模型建立过程中发现的问题整理成对比分析报告（图4.1.1-1），将CAD图纸和3D模型截图进行对比，很容易就得到了设计方的认可，沟通效率得到有效提高。同时，图纸问题得到基本解决，减少了因图纸问题导致的现场停工、返工。
图4.1.1-1建筑结构对比分析报告
而对于各专业之间存在的图纸问题则可以通过碰撞检查进行解决。月湖小学项目碰撞检查采用Navisworks软件进行，首先将已经完成的土建（建筑、结构）专业模型和机电模型转成Navisworks软件的NWC格式文件后，在软件内选择需要检查碰撞的部位进行碰撞检查，特别是土建和机电专业的碰撞问题，具体碰撞检查效果见下图（图4.1.1-2），本项目机电和结构框架柱、梁碰撞点共检查出97处，并通过软件自动生成碰撞报告，这样可及时与设计院进行沟通，对机电管线进行综合优化调整。而对于机电与结构墙、板出现的碰撞，可以提前进行精确的孔洞预留和预埋。最终确定的模型可以出图，直接指导现场，协调各专业施工。
对于钢筋密集部位，可模拟钢筋的施工顺序，对钢筋施工进行指导。如图4.1.2-2所示：
图4.1.2-2密集钢筋模拟
3、砌体排砖
砌体施工前，若不进行排砖，很容易造成砌体错缝、错皮、灰缝不一致等质量问题，材料浪费较多；而采用AutoCAD进行排砖，由于砌体结构本身的多样性和复杂性，需要花费大量的时间和精力。
图4.1.3砌体排砖
采用BIM技术进行砌体排砖，只需要从模型中选择对应的填充墙砌体后就可开始砌体排砖（图4.1.3），通过设置砌块规格、导墙、灰缝等参数，结合构造柱、圈梁、过梁等二次结构的布置，迅速获得填充墙施工的需要的砌体规格和数量，大大提高了工作效率。将生产的砌体排版图导出，对现场工人进行交底，实现了精细化管理，提高了砌筑质量和外观质量，减少了现场损耗和材料浪费。
4、专项方案查询
施工前，在BIM5D平台中可对模型数据进行专项方案查询（图4.1.4）。通过对梁跨度、梁底高度、基坑深度、超高构件、上翻梁、拱梁等按条件进行查询，可以准确、全面和直观的对高支模、大跨度、深基坑等符合危险性较大方案要求的施工部位进行定位，同时也对吊模、弧形梁等施工难点进行查询，对净高有要求的部位也可以进行净高检查。这样可以从整体上对施工技术重点、难点进行提前把控，提前制定针对性措施，既可以减少安全风险，又提高了施工质量。
图4.1.4方案查询及结果
在项目应用中，共找到截面高度大于等于1000mm的梁18件，跨度大于等于8m的梁10件，需支设吊模的上翻梁310件，并挑选了重点部位进行了标记和试点保存，提前采取了针对性的措施进行控制。
4.2进度管理
1、进度施工模拟
将Projcet 2010编制的总进度计划导入BIM5D平台后，与模型构件进行关联，还可以对单体结构划分流水段，实行分区域的工作面管理（图4.2.2-1）。按照安排的进度计划或动态输入的实际进度，对施工情况进行动态模拟。为达到满意效果，施工进度模拟时，可先分别按专业（结构、建筑、机电等）进行模拟，最后进行视频剪辑合成。
2、进度管控
在进度管理中，及时将实际开始、实际完成时间输入平台数据，平台会根据逻辑关系，在任务状态中预估未来周期内对进度的影响。还可通过BIM5D多视口的显示施工过程，将计划进度、实际进度以及进度偏差通过不同视口和颜色标识就可以很直观的显示出当前进度存在的问题，方便及时调整和优化，具体见多视口进度对比模型（图4.2.2-2）。同时还可以根据关联的清单信息，生成各月资源曲线（图4.2.2-3），对资源投入情况进行分析比较，检查进度计划实施的合理性。
图4.2.2-1多视口进度对比模型
图4.2.2-2多视口进度对比模型
图4.2.2-3各月资源曲线
通过手机端每日对现场进度进行采集并上传，形成进度日志（图4.2.2-2），记录现场每日施工进度情况。在进度例会上，和进度模型配合使用，提高了沟通效率，促进了进度管理的实际效果。
4.3质量、安全管理
1、多端协同管理
现场管理人员通过BIM5D手机端对施工现场质量、安全问题进行数据采集，对问题部位进行定位后，通过流程实时发送到相关责任人，责任人对问题进行整改、反馈，发起人对整改情况进行确认，通过后关闭问题，不符合要求继续整改，形成PDCA管理循环。同时采集的质量、安全问题从手机端同步上传至云端（PC端、WEB端），与相关责任人实现数据信息共享。平台模型对信息进行集成，对发生的问题进行记录、分析、整理。具体见下图4.3.1-1、4.3.1-2：
图4.2.2-2 进度日志
图4.3.1-2 PC端、WEB端
2、现场和模型对比检查
BIM 5D平台因模型信息量大，对硬件配置要求较高，且需要软件锁，使用受到一定限制。通过BIM浏览器，将模型数据转化为轻量化模型（见图4.3.2-1），通过PC端和IPAD端就可随时随地对该项目BIM模型进行全方位浏览和漫游，进行测量、标记、构件查询和视点保存等，并可按照要求进行纵、横断面剖切，实现对现场构件的对比检查。
BIM 5D平台根据构件属性信息赋予每个构件独一的二维码。将现场构件与对应二维码标签进行粘贴，通过手机端对二维码进行扫描，可以一对一的了解构件属性、工程量和关联资料等。如：技术交底、图纸变更等。具体见图4.3.2-2：
图4.3.2-1 轻量化模型
图4.3.2-2二维码查询
4.4成本管理
模型工程量可随时按时间、楼层、流水段、构件类型、专业等不同需求进行单项或组合查询，快速提取工程量，并生成报表（图4.4.1）。通过模型材料查询和现场使用工程量进行对比，及时查找出混凝土、钢筋等主要材料使用情况，控制主材损耗。
图4.4.1-1混凝土模型工程量报表
通过对本项目混凝土现场实际使用量与模型工程量进行对比，工程量误差仅为2.1%，可以直接指导现场施工，对主材进行控制。具体见图4.4.2：
图4.4.2混凝土实际使用量和模型工程量对比
对某一个或某些构件的工程量进行查询，能够快速、精确地获取工程的瞬间成本。每月可按照实际施工进度进行报量，生成月产值报表。但由于模型和清单匹配的问题，除结构模型外的其他构件未能有效匹配，上报的工程量仅为结构模型部分，不能完整体现现场施工产值。
4.5其他
1、施工布置模拟
通过广联达BIM施工布置软件可以按1：1比例快速建立三维场地模型（图4.5.1），对现场塔吊、场区道路、物料堆放和办公区、生活区等进行优化布置，减少材料二次搬运，最大限度利用施工场地。生成的场地模型导入BIM 5D平台后，还可以对各个施工阶段的不同工况进行模拟。
图4.5.1场地模型
场地模型不仅适用于施工准备阶段的前期策划，也可适用于项目投标阶段，通过将公司VI和场地模型相结合，推行场地标准化布置，将极大的展示公司技术实力和品牌形象。
2、资料管理
通过将图纸、设计变更、联系函、会议资料等项目资料上传至广联达云平台，各文档可按流程、权限进行分发和查看，以手机短信、邮箱的形式进行通知（图4.5.2），保证资料信息的及时传递沟通。
资料与构件进行关联，保证资料的及时查询和使用。
图4.5.2 短信通知和资料关联
5、BIM应用存在的问题及建议
通过BIM技术的应用，项目管理团队对BIM的应用流程、协作能力、成本意识得到很大提高，施工技术、进度、质量、安全、成本等项目管理的精细化程度也越来越高，与参建各方的沟通效率也得到很大加强。
BIM技术应用过程中，我发现BIM技术应用的关键在于建筑各项信息的高度集成，集成信息越多，可应用的力度也会越大，如广联达BIM5D的应用就包括3D模型+时间+成本信息5个维度。但同时BIM应用非常依赖各专业模型的准确性和全面性，与挂接内容的一致性。这就要求我们：建立模型要精确，建模人员要专业，建模规则要统一。通过应用，发现存在以下几个问题：
1、各专业模型信息匹配问题。虽然在应用前，已充分考虑这个问题，统一了各模型的坐标原点、标高、轴网信息，但存在模型之间标高信息不完全一致，土建的地下室基础层标高未建立，各模型轴网信息存在重复，导致模型信息不能正常导入，地下室进度关联也存在问题。今后，在后期应用中将此类问题进行归纳总结，形成标准，可以解决该项问题。
2、模型构件导入的识别率较高，但构件分类还不够细化，会直接影响进度和预算清单的关联程度，对后期BIM的应用深度产生影响。模型导入BIM5D平台后若软件能重新定义分类，此类问题将得到极大解决。
3、模型查看目前仅支持PC端、WEB端和IPAD端，但使用最方便的手机端模型浏览器未开发完成，模型轻量化应用未得到充分发挥，模型应用上收到限制。
4、模型和预算清单不能完全匹配，特别是装饰、机电等模型部分，另外土方开挖、措施费、市政配套等不能建立模型，导致成本上的应用范围仅限于土建模型，分包合同签订的结算方式不是都按照实际工程量*价格进行签订，涉及的合约规划、三算对比、自动报量等商务应用存在很大的局限性。
5、在实际应用上，限于月湖小学项目的局限性，体量小、结构单一、施工工艺简单，涉及的机电专业较简单等，涉及的信息量较少，BIM的优势未能充分体现。
BIM技术将带来经济效益是可以预见的，企业BIM5D推广也是大势所趋。笔者结合BIM应用实际，给出自己的一点建议：
1、建模阶段，即可同步进行广联达5D模型的转化导入。建模软件和BIM5D软件交叉应用，提前解决模型导入和进度、清单关联中的识别率和关联率问题，提前进入应用阶段，和现场进度保持一致。
2、模型建立的深度以合同预算清单项为基础，保证后期清单关联的匹配程度。土建、机电模型以Revit建立为主，钢筋部分拟采用广联达钢筋算量，装饰部分采用广联达土建算量GCL。通过这样的模型分配，清单匹配程度可在BIM5D中达到最佳，企业最关心的BIM在成本方面的应用也将会得到充分发挥。
参考文献：
[1] 住建部，2016-2020年建筑业信息化发展纲要；
[2] 住建部，关于推进建筑信息模型应用的指导意见；
[3]纪亚峰，陈敏敏，赵晓敏等.BIM技术在工程项目中的应用与探讨[C].预拌混凝土，2011，（8）：109-112；
论文作者:钱涛
论文发表刊物:《房地产世界》2019年1期
论文发表时间:2019/5/21
标签：模型论文; 进度论文; 技术论文; 构件论文; 机电论文; 工程量论文; 项目论文; 《房地产世界》2019年1期论文;