建筑工程BIM信息化管理研究與應用
一、立項原因
BIM是建筑信息模型的簡稱，它的核心是通過建立虛擬三維模型，利用數(shù)字化技術將工程項目進行可視化的呈現(xiàn)，將原來的二維圖紙升級成為5D模型，通過優(yōu)化施工過程，做到多效協(xié)調管控，達到為項目增值的目的。
BIM技術具有可視化，協(xié)調性，模擬性，優(yōu)化性和可出圖性五大特點，它可以運用于施工場地分析、建筑策劃、方案論證、性能化分析、工程量統(tǒng)計、管線綜合、施工進度模擬、施工組織模擬、建筑系統(tǒng)分析等施工全生命周期的各個階段。建筑工程中應用BIM技術，打造智慧化工地，有助于提高設計和施工人員的工作質量以及工作效率，也項目各方的溝通提供了可靠的依據(jù)。
應用BIM技術進行工程項目的信息化管理，構建工程信息模型,發(fā)揮其在項目策劃、設計、施工、運維等方面的重要作用，在推動建筑行業(yè)的科學發(fā)展上起著至關重要的作用。
二、研究內容及創(chuàng)新點
我們以“同弘朗庭”、“同錦世家”、“雙創(chuàng)中心”三個項目為例，通過BIM技術分別創(chuàng)建建筑、結構、機電MEP模型，并對三者進行關聯(lián)組合，發(fā)現(xiàn)建筑同建筑、建筑同結構、結構同機電相互之間的沖突關系，從而優(yōu)化實施方案，主要通過以下幾個方面進行實施：
-
BIM三維場地布置
通過運用廣聯(lián)達場布軟件創(chuàng)建了建筑模型以及場地模型，并將工程周邊及現(xiàn)場的實際環(huán)境信息放到模型中，建立直觀的三維施工場地平面布置模型。參照工程進度計劃，形象直觀地模擬各個階段的現(xiàn)場情況，靈活地進行現(xiàn)場平面布置，實現(xiàn)現(xiàn)場平面布置合理、高效。通過將施工現(xiàn)場中的臨設、生產操作區(qū)域、辦公生活區(qū)、材料堆放區(qū)等以動態(tài)的方式進行合理布局，優(yōu)化施工場地布置方案，模擬大型機械的安裝使用覆蓋范圍，提高現(xiàn)場機械設備的覆蓋率，降低運輸費用及材料二次搬運成本。
BIM施工場地布置
BIM施工場地布置
施工區(qū)域布置
施工場地整體布置
（2）BIM施工資源管理
通過將BIM與施工進度計劃相鏈接，將空間信息與實踐信息整合在模型中，可以直觀、精確地反映整個建筑的施工過程和虛擬形象進度，對項目施工進行精確計劃、跟蹤和控制，動態(tài)地分配各種施工資源和場地，實時跟蹤工程項目的實際進度，并通過計劃進度與實際進度進行比較，隨時隨地三維可視化監(jiān)控進度進展，對于施工進度提前或者延誤的地方用不同顏色高亮顯示，做到及時預警，及時分析偏差對工期的影響程度以及產生的原因，采取有效措施，實現(xiàn)對項目進度的控制，保證項目能按時竣工。優(yōu)化使用施工資源以及科學的進行場地布置，對整個工程的施工進度、資源和質量進行統(tǒng)一管理和控制，以縮短工期、降低成本、提高質量。
通過該模型，計算、模擬和優(yōu)化對應于項目各施工階段的勞務、材料、設備等的需用量，從而建立勞動力計劃、材料需求計劃和機械計劃等，在此基礎上形成項目的計劃成本，其中材料需求計劃的準確性、及時性對于實現(xiàn)精細化成本管理和控制至關重要，并以此為依據(jù)指導采購，避免材料資源堆積和超支。
根據(jù)形象進度，利用BIM模型自動計算完成的工程量并向業(yè)主報量，與分包核算，提高計量工作效率，方便根據(jù)總包收入控制支出進行。
在施工過程中，及時將分包結算、材料消耗、機械結算在施工過程中周期地對施工實際支出進行統(tǒng)計，將實際成本及時統(tǒng)計和歸集，與預算成本、合同收入進行三算對比分析，獲得項目超支和盈虧情況，對于超支的成本找出原因，采取針對性的成本控制措施將成本控制在計劃成本內，有效實現(xiàn)成本動態(tài)分析控制。
同弘朗庭主體結構施工模擬
同弘朗庭進度款支付統(tǒng)計
（3）BIM管線優(yōu)化布置
通過創(chuàng)建建筑、結構、機電模型，將三者進行協(xié)同，便可發(fā)現(xiàn)建筑與建筑之間，建筑與結構之間，結構與機電工程之間存在的碰撞問題，結合施工進度計劃，并能發(fā)現(xiàn)各個施工班組之間的交叉作業(yè)、節(jié)拍施工錯誤等問題，并及時進行綜合調整。
在同煤雙創(chuàng)中心項目中，我們應用了BIM管線綜合布置技術，由于綜合實驗樓地下車庫主體結構梁與送回風管尺寸較大，按照二維圖紙排布后只能壓縮地庫凈高，導致地庫車輛無法出入，浪費地庫使用空間，我們通過制作地庫三維機電模型，將地庫主、次梁與風管放在同一維度空間內進行數(shù)據(jù)測量。原地庫風管走向大多通過地庫主梁（600*1600、600*1500），經(jīng)過調整后，將原有主梁下風管移至次梁中間，整個地庫遵循依次避讓原則，盡可能使梁下空間得到充分利用，避免管道穿過主體結構，對主體結構進行開洞。應用BIM技術后，成功將地庫凈高控制在2.8m的位置，在 BIM 模型中可以直觀的看到地下各專業(yè)管線之間空間走向和布置，綜合考慮各類專業(yè)管線大小和空間位置預留，合理的利用有限的地下空間，達到設計要求。
我們按照BIM模型將地庫管道碰撞的節(jié)點進行適當?shù)姆瓘澨幚恚⒖冀o排水、消防、電氣、通風等專業(yè)規(guī)范，將各專業(yè)管道有序排列并留有一定的檢修空間，形成最終施工模型，再將三維模型轉化為不同專業(yè)的二維圖紙，將圖紙分發(fā)到各施工單位手中，施工單位按圖施工，既可以明確自己的施工位置，又可以提前掌握下料長度，這樣既節(jié)省了工期，又提高了施工效率。
利用BIM技術進行3D協(xié)調
同煤雙創(chuàng)中心管線碰撞檢查
同煤雙創(chuàng)中心實際施工管線
-
BIM砌體排磚應用
利用BIM技術于施工前將所有砌塊、圈梁、構造柱、導墻、頂磚、門窗洞口及過梁的空間位置預先做好定位及統(tǒng)計，同時，將非標準砌塊、非標準構件提前由工廠加工好，并將所需構件、材料有針對性的提前運輸至相應區(qū)域，以達到對項目施工實現(xiàn)精細化管理，節(jié)約施工材料耗損率、降低施工成本等目的。
利用BIM三維模型，直觀展示砌體排布方案，并出具排磚圖，嚴格要求按圖砌筑，使墻體錯縫更加工整、美觀，避免因技術方案交底不清造成的損失。
采用Revit軟件建立BIM模型
排磚圖（CAD格式）
同弘朗庭施工現(xiàn)場排磚圖
（5）BIM場景渲染技術
利用BIM場景渲染技術，模擬了“同弘朗庭”小區(qū)建成后的場景，合理地設計了小區(qū)的景觀布置，自動將BIM模型數(shù)據(jù)導入到分析軟件進行綠色建筑分析、風環(huán)境分析、日照分析以及耗能分析等，通過這種方式能夠快速地進行各種分析和實際情景模擬。
BIM場景渲染技術可用于建筑規(guī)劃和設計等方面，通過在電腦上創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實，傳遞現(xiàn)場演示，達到建筑可視化效果。
同弘朗庭北立面全景
同弘朗庭小區(qū)大門
同弘朗庭小區(qū)夜景俯視
同弘朗庭地下車庫效果
雙創(chuàng)中心外立面效果
雙創(chuàng)中心大廳導臺效果
三、應用情況及經(jīng)濟效益分析
我公司將該項新技術成功地應用在了“同弘朗庭”項目、“同錦世家”項目和“雙創(chuàng)中心”項目中，為項目的順利開展提供了有效保障。
以“同錦世家”項目為例，通過BIM三維場地布置，在施工前項目部進行了合理的場地布置規(guī)劃，節(jié)省人工費5000元，材料費10000余元。
以“雙創(chuàng)中心”項目為例，通過BIM優(yōu)化管線布置，機電施工的損耗率（ 結合定額測算后損耗率為5%）
同煤雙創(chuàng)中心地庫全專業(yè)安裝工程造價約700萬；
材料損耗金額=7000000*5%=350000元；
BIM管線綜合節(jié)省90%損耗，節(jié)約工期7天；
BIM管線綜合最終實現(xiàn)經(jīng)濟效益=350000*90%=315000元。
以“同弘朗庭”通過BIM施工資源優(yōu)化，本工程縮短工期25天，每棟樓的費用降低1%。按照每棟樓的土建成本1500元/㎡計算，本項目地上地下建筑面積共8.8萬㎡，僅土建部分就可節(jié)約成本132萬。
采用BIM技術排磚后，和以往傳統(tǒng)模式相比，砌塊損耗減少3%，全樓按預算需使用砌塊1231方，按以往經(jīng)驗需多購入5%的砌塊，采用BIM技術排磚后砌塊只多購入2%。比以往節(jié)約砌塊約37方。砌塊價格為180元/m3，共計節(jié)省材料費6600元。二次倒運每層減少人工2個。1#樓共27層，節(jié)省人工27 ×2=54個人工，每個工260元，共計14040元。
同弘朗庭住宅小區(qū)項目1#樓的二次結構共計節(jié)省成本14040+6600=20640元，同弘朗庭共4棟樓，BIM排磚共計節(jié)約8萬余元。
通過BIM場景渲染技術增強了施工的可視化操作和實施效果檢查，為工程項目增添了科技感。
綜上所述，2019年我公司運用BIM技術進行項目管理，共計節(jié)約資金170余萬元，縮短工期近30天。
-
總體性能指標與國內外、集團公司內其他單位技術的比較
目前BIM技術在大同市建筑行業(yè)中屬于一項熱門技術，但能夠開展該項技術的單位并不多，在集團公司內更是獨樹一幟。我公司為積極拓展新技術的應用，專門建立了BIM技術攻關小組，日后將對各項土建工程，乃至礦井機電建設中的施工方案作出有效指導。
五、存在的問題及成果推廣應用前景
我公司將繼續(xù)對該項技術進行深入研究，結合目前的主流應用，拓展BIM+二維碼技術交底模式和BIM+無人機監(jiān)控現(xiàn)場模式，通過二維碼三維動畫交底，動態(tài)演示關鍵工序施工過程，實現(xiàn)施工項目的質量、安全、進度、資料等管理均可在手機端進行實時監(jiān)控、全程跟蹤。
在投標時：協(xié)助業(yè)主快速做出三維策劃圖，快速獲取評標專家的好感，如果有BIM加分項還能獲得額外加分，如果有述標環(huán)節(jié)還能制作路線漫游和航拍視頻，給述標環(huán)節(jié)增加亮點。
在策劃階段：協(xié)助業(yè)主進行可視化的策劃設計，所見即所得的策劃，有效規(guī)避策劃問題帶來的不必要的損失，便于我們策劃階段從技術和經(jīng)濟兩個緯度的合理性進行實時的分析。
施工階段：通過虛擬施工，航拍視頻以及視點保存及增加備注的方式，形象的向領導或甲方匯報當前的施工情況。采用三維可視化三維模型進行交底，可以讓施工人員更容易理解施工節(jié)點做法，有利于確保工程質量。在施工前，利用三維模型，對關鍵工序進行施工模擬，進行工程施工流程的預先建造仿真，采用虛擬建造平臺，確保了施工過程中的可靠性和準確性。
運營階段：協(xié)助物業(yè)單位對建筑信息進行運營維護管理，針對建筑物原始信息記錄、建筑使用情況或性能、入住人員與容量，機械通風系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、水力平衡系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，物業(yè)管理人員可以通過3D平臺更直觀、清晰的了解樓宇信息、實時數(shù)據(jù)等相關節(jié)能情況，通過BIM運維管理平臺進行高效的運營管理。
晉能控股煤業(yè)集團宏遠工程建設有限責任公司
2021年8月17日
