陳新

摘要： 在四維圖新大廈項目綠色施工中利用BIM技術(shù)建模并進行設(shè)計深化和施工方案優(yōu)化。根據(jù)項目具體情況，利用BIM技術(shù)實現(xiàn)了施工場地三維布置、碰撞檢查、管線綜合、施工模擬、可視化交底及現(xiàn)場材料精細化管理，探索了BIM技術(shù)在綠色施工中的具體應(yīng)用并取得一定經(jīng)濟效益。

Abstract： BIM technology is used to do the modeling， deepening design and construction scheme optimization during the green construction of the NavInfo project. The article adopts BIM technology to achieve the three dimensional layout of construction site， collision check， comprehensive pipeline， construction simulation， visualization clarification and fine management of site materials according to the specific situation of the project. It explores the application of BIM technology in green construction and good economic benefit.

關(guān)鍵詞： 綠色施工；BIM技術(shù)；設(shè)計深化；方案優(yōu)化

Key words： green construction；BIM technology；deepening design；optimization scheme

中圖分類號：TU17；F294.1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）12-0179-03

0 引言

我國目前正處于城鎮(zhèn)化快速推進階段，建筑業(yè)的飛速發(fā)展對資源、能源和環(huán)境等造成了巨大影響，推行綠色施工勢在必行。綠色施工導(dǎo)則提出要加強信息技術(shù)在綠色施工中的應(yīng)用，而BIM技術(shù)正是其中重要一環(huán)。深入研究BIM技術(shù)在綠色施工中的應(yīng)用對更好地實現(xiàn)綠色施工“四節(jié)一環(huán)?！钡哪繕?biāo)具有重要意義。

1 工程概況

北京四維圖新大廈項目，位于北京海淀區(qū)北清路與永豐路十字路口。該大廈使用功能是業(yè)主自用辦公及商業(yè)出租，工程總造價25095萬元，總建筑面積56548.2m2。其中地上建筑面積40048.2m2，地下建筑面積為16500m2；主樓十三層，兩棟配樓六層，一棟四層和三棟兩層裙房，綜合BIM模型如圖1所示。

2 BIM技術(shù)綠色施工優(yōu)勢及應(yīng)用流程分析

2.1 BIM技術(shù)綠色施工優(yōu)勢分析

BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑工程綠色施工主要有以下幾大優(yōu)勢[1]：

①可視化及施工模擬。工程實施階段利用BIM技術(shù)進行施工模擬，在可視化條件下檢査各過程工作之間的重合和沖突部分，可以方便地觀看在下道工序中可能造成的一些過錯所造成的損失或延期，還可以通過前期預(yù)檢，來優(yōu)化凈距、優(yōu)化布置方案，以可視化視角來指導(dǎo)施工過程。

②有效協(xié)同。利用BIM技術(shù)進行虛擬施工能夠快速直觀地將預(yù)先制訂好的進度計劃與實際的情況聯(lián)系起來，通過對比分析使參與各方有效協(xié)同工作，包括設(shè)計方、監(jiān)理方、施工方、甚至并非工程技術(shù)出身的的業(yè)主和領(lǐng)導(dǎo)都可對施工項目的各方面信息和面臨問題有一個清晰的判斷和掌握。

③碰撞檢查。BIM技術(shù)可以對參建各方的專業(yè)信息模型進行一個預(yù)先的碰撞檢查。包括安裝工程各專業(yè)之間及安裝與結(jié)構(gòu)之間。對查找出的碰撞點對其施工過程進行模擬并在三維狀態(tài)下進行查看，方便技術(shù)人員直觀的了解碰撞產(chǎn)生的原因并制定解決方案。

④進度管理。基于BIM方式，可以充分利用可視化手段，通過進度計劃與模型信息的關(guān)聯(lián)，對處于關(guān)鍵路線的工程計劃及其施工過程進行四維立體的仿真模擬，對非關(guān)鍵路線的重要工作要有一個提前檢查的過程，對可能存在的影響因素做好防范應(yīng)對。還可以對實際的情況通過模擬之后與當(dāng)前已完成工作進行一個比對校核，發(fā)現(xiàn)存在的錯誤。合理有效的分配建造活動中所需的各類設(shè)施，合理調(diào)度現(xiàn)場場地變更，保障施工進度正常推進。

⑤資源節(jié)約。在節(jié)約用地方面，在對項目進行深化設(shè)計時應(yīng)對整個施工場地進行充分調(diào)研，利用BIM技術(shù)進行施工場地模擬布置，使場地布置對建筑的容納空間達到最大化，提高現(xiàn)場施工的便利程度，進而提高土地利用效率。

在節(jié)約用水方面，運用BIM技術(shù)仿真模擬的功能對現(xiàn)場各型設(shè)備和各部位等施工用水進行仿真演示，對其正常使用和損耗進行統(tǒng)計，確保對用水進行合理控制。同時匯總現(xiàn)場各型設(shè)備和各部位的用水量，運用BIM技術(shù)協(xié)調(diào)現(xiàn)場給排水和施工用水以避免水資源浪費。

在節(jié)約材料方面，利用BIM技術(shù)對方案進行設(shè)計深化、施工方案優(yōu)化、碰撞檢查、虛擬建造、三維可視化交底、精確工程量統(tǒng)計等來促進建筑材料的合理供應(yīng)（限額領(lǐng)料）及使用過程中的跟蹤控制，減少各種原因造成的返工和材料浪費，以達到節(jié)材的目的。

在節(jié)約能源方面，BIM技術(shù)可以實現(xiàn)能源優(yōu)化使用。在建立項目三維模型的過程中我們設(shè)置了多種能源控制參數(shù)，在實際施工開展前對項目施工過程中的關(guān)鍵物理現(xiàn)象和功能現(xiàn)象進行數(shù)字化探索，有效幫助參建各方進行諸多方面的能源使用和優(yōu)化性能分析，最大程度地降低能源損耗。

2.2 BIM技術(shù)綠色施工應(yīng)用流程分析

BIM技術(shù)應(yīng)用于綠色施工有其詳細的工作順序，其中還包括每個過程的責(zé)任方、參考信息和輸出資料[2]等。具體流程圖如圖2所示。

3 綠色施工中BIM技術(shù)具體應(yīng)用

基于四維圖新大廈項目特點，根據(jù)設(shè)計階段提供的CAD圖紙，著重研究項目在實施綠色施工時三維模型建立、施工場地布置、碰撞檢查、工程量精確統(tǒng)計及現(xiàn)場材料管理等，推行BIM技術(shù)條件下綠色施工精細化管理。

根據(jù)本項目實際需求，采用Revit軟件建立建筑、結(jié)構(gòu)、機電模型并將模型整合在一個項目中；采用Naviswork軟件進行碰撞檢測、重要節(jié)點可視化交底等[3]。針對BIM技術(shù)在本項目綠色施工中的應(yīng)用點，主要從施工場地三維布置、建模及圖紙審查、施工模擬、管線碰撞檢查及深化設(shè)計、三維可視化交底、砌體排布、基于精確工程量統(tǒng)計的限額領(lǐng)料等方面來研究BIM技術(shù)在綠色施工中的應(yīng)用。

3.1 施工場地三維布置

基于建立好的四維圖新大廈BIM模型，對施工場地進行科學(xué)的三維立體規(guī)劃，包括生活區(qū)、結(jié)構(gòu)加工區(qū)、材料倉庫、現(xiàn)場材料堆放場地、現(xiàn)場道路等的布置，可以直觀的反映施工現(xiàn)場情況，保證現(xiàn)場運輸?shù)缆窌惩?、方便施工人員的管理，有效避免二次搬運及事故的發(fā)生，節(jié)約施工用地，如圖3所示。

3.2 建模及圖紙審查

建立BIM建模首先需要對工程原方案進行分析，提取出工程類型、體量、結(jié)構(gòu)形式、標(biāo)高信息等。其次要確定統(tǒng)一的項目樣板、模型命名規(guī)則、公用標(biāo)準(zhǔn)信息設(shè)置、模型細度要求等，使各單位在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下建立模型。在建模過程中，技術(shù)人員會發(fā)現(xiàn)大量圖紙問題，分類匯總并提出解決方案并在模型中體現(xiàn)，提前避免返及材料浪費，如圖4所示。

3.3 施工模擬

基于建立好的四維圖新大廈BIM模型，對復(fù)雜施工位置，進行可視化查看，發(fā)現(xiàn)施工中可能出現(xiàn)的問題，以便在實際施工之前就采取預(yù)防措施，從而達到項目的可控性，并降低成本、縮短工期、減少風(fēng)險，增強綠色施工過程中的決策、優(yōu)化與控制能力，如圖5所示。

3.4 管線碰撞檢查及深化設(shè)計

將各專業(yè)建立的BIM模型整合在一起，通過Naviswork軟件在電腦中提前查找出各專業(yè)（結(jié)構(gòu)、暖通、消防、給排水、電氣橋架等）空間上的碰撞沖突，提前發(fā)現(xiàn)圖紙中的問題，電腦自動輸出碰撞報告，然后對碰撞點進行深化設(shè)計。四維圖新大廈發(fā)現(xiàn)的碰撞點如下：±0以下共發(fā)現(xiàn)402處，±0以上共發(fā)現(xiàn)1063處。其中輸出了穿墻、穿板洞口312處，其中有效規(guī)避了96處，輸出了268個有效管線碰撞點。會同技術(shù)人員對機電專業(yè)之間的碰撞進行深化設(shè)計予以規(guī)避，對穿墻、穿板管線預(yù)留洞口或預(yù)埋套管，減少施工階段可能存在的返工風(fēng)險，如圖6所示。

3.5 三維可視化交底

三維可視化交底可讓施工班組清晰直觀的明白重難點所在，根據(jù)出具的復(fù)雜節(jié)點剖面圖，避讓多專業(yè)同位置管道碰撞，避免單專業(yè)安裝后其余專業(yè)管道排布不下需要重新返工的現(xiàn)象。利用管線綜合優(yōu)化排布后的模型，對技術(shù)人員以及施工班組進行交底，指導(dǎo)后期管道安裝排布，利用剖面圖更直觀的體現(xiàn)復(fù)雜節(jié)點處管道的排布，避免多工種多專業(yè)在施工時出現(xiàn)爭議，在提升工作效率的同時也提升了工作質(zhì)量，如圖7所示。

3.6 砌體排布

將建立好的土建模型導(dǎo)入魯班施工軟件中利用施工軟件中墻體編號功能對每一堵墻體進行有序編號，并對編號的墻體依次按照設(shè)置的砌體規(guī)格種類和灰縫大小等參數(shù)進行排布從而得出相應(yīng)編號墻體各種規(guī)格砌體用量和排布圖，最后形成項目按編號墻體砌體用量來指導(dǎo)砌體施工，如圖8所示。

3.7 基于精確工程量統(tǒng)計的限額領(lǐng)料

運用BIM系統(tǒng)強大的數(shù)據(jù)支撐共享平臺，使各條線工作人員可方便快捷提取到工程數(shù)據(jù)，方便材料用量的提取核對。利用BIM系統(tǒng)精確快速的提取實時材料用量，對施工班組的各樓層材料領(lǐng)用核對，利用BIM系統(tǒng)可快速的提取出各樓層的材料用量，并對施工班組提交的領(lǐng)料單進行核對，大大的精確了材料的用量，避免材料多領(lǐng)浪費[4]。

4 經(jīng)濟效益分析

與原設(shè)計方案的工期、成本、造價等相比，采用BIM技術(shù)后可在綠色施工過程中實現(xiàn)以下指標(biāo)：

4.1 碰撞檢查

將機電各專業(yè)模型合并到一起進行碰撞檢查，本項目共檢查出碰撞490余處，經(jīng)過篩選后得出有效碰撞檢測點268處，可有效節(jié)省人工約36個工日，節(jié)約時間6天，人工每人工每工日200元計算，則避免返工、材料費19.6萬元。

4.2 洞口預(yù)留

運用BIM技術(shù)將機電模型結(jié)構(gòu)模型合并到一起進行碰撞檢查，共輸出預(yù)留洞的部位共396個，其中有效避免現(xiàn)場97余處預(yù)留洞口遺漏，防止了二次開鑿的情況，節(jié)省人工約24個工日，節(jié)約時間約6天，人工以每人工每工日200元計算，則避免返工、材料費7.2萬元。

4.3 鋼筋工程

利用 BIM技術(shù)在鋼筋工程施工前對施工班組進行復(fù)雜節(jié)點的可視化交底，對工序進行合理安排，避免施工過程中的材料浪費。對于地庫底板等鋼筋構(gòu)造較復(fù)雜區(qū)域，推行鋼筋數(shù)字化加工，方便快捷且鋼筋損耗率較低。項目實際施工鋼筋用量比原方案節(jié)約46噸，按均價4000元計算，共計節(jié)省材料費18.4萬元，累計節(jié)約人工約60工日，節(jié)約時間5天，人工以每人工每工日200元計算共節(jié)約人工費1.2萬元。

4.4 模板工程

一是利用BIM技術(shù)精確統(tǒng)計工程量，節(jié)省人力，提高效果；二是將復(fù)雜的模板節(jié)點通過BIM技術(shù)進行定制排布以反映其錯綜復(fù)雜的平面位置和標(biāo)高體系，解決施工的重難點。共節(jié)約人工96工日，節(jié)約時間8天，人工以每人工每工日200元計算共節(jié)約人工費1.92萬元。

4.5 混凝土工程

利用 BIM 技術(shù)精確提取出工程各部位工程量，合理安排混凝土進場時間，節(jié)省了混凝土運輸車的等待費用；澆筑時實施“點對點”供應(yīng)，既節(jié)省了人工也避免了混凝土浪費，供給節(jié)省混凝土390余m3。

經(jīng)統(tǒng)計，項目在綠色施工過程中引入BIM技術(shù)所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益在360萬以上。在施工過程提供了更多解決問題的途徑，在保證項目進度和質(zhì)量的前提下取得了較好的經(jīng)濟效益。

5 結(jié)語

在BIM技術(shù)條件下開展綠色施工，為綠色施工注入信息化的元素，將促進BIM技術(shù)在綠色施工領(lǐng)域發(fā)揮更大作用，對實現(xiàn)綠色施工“四節(jié)一環(huán)?！蹦繕?biāo)，對節(jié)約成本，提高效益，增強我國建筑業(yè)競爭力具有重要的意義。

文章的研究基于項目的實際情況，BIM技術(shù)在綠色施工過程中的應(yīng)用不限于本文的介紹，仍有待深入挖掘。

參考文獻：

[1]孫曉霞.綠色施工在建筑工程中的應(yīng)用研究[D].山東：山東大學(xué)，2015.

[2]丁烈云，龔劍，陳建國.BIM應(yīng)用·施工[M].上海：同濟大學(xué)出版社，2015.

[3]馬少雄，李昌寧，陳存禮，等.BIM技術(shù)在某工程施工管理中的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2016，45（11）：126-129.

[4]張建平，范喆，王陽利，等.基于4D-BIM的施工資源動態(tài)管理與成本實時監(jiān)控[J].施工技術(shù)，2011，40（4）：37-40.