陽 芬， 羅迎社， 歐陽春生， 涂 宇， 盧 迎， 肖 敏， 王 威， 鄧宇龍， 丁 科

(1.湖南交通工程學院 交通運輸工程學院， 湖南 衡陽 421001； 2.廣州市第一市政工程有限公司， 廣州 510060；3.湖南建工集團裝飾工程有限公司， 長沙 410004； 4.中南林業(yè)科技大學 工程流變學湖南省重點實驗室， 長沙 410004；5.中南林業(yè)科技大學 土木工程學院， 長沙 410004)

在智能化的今天，綠色、碳中和以及高質量發(fā)展等環(huán)保理念已經(jīng)深入人心。這就要求在建筑工程項目的建設過程中結合實際情況，做到在保質保量的同時，還要通過智能化、信息化的手段將環(huán)保理念灌輸進建筑工程的各個環(huán)節(jié)中去，進而做到施工方案合理以及成本控制恰當[1-3]。

目前建筑工程項目施工計劃主要是結合項目部以往施工經(jīng)驗，再結合建筑工程項目負責人的工作經(jīng)驗，依托現(xiàn)有施工設計模板，制備前期二維設計圖紙、施工成本、施工步驟等資料。采用這種古板、陳舊的方法制定的建筑工程施工計劃無法滿足現(xiàn)有建筑工程施工要求，進而無法做到信息互換、信息集成的高效統(tǒng)一，更無法結合施工過程中出現(xiàn)的問題進行信息統(tǒng)計，做到及時、快速、高效的方案調(diào)整，做到進度計劃與設計模型動態(tài)連接、計劃和模型之間的信息互通。

基于BIM技術其固有的優(yōu)異性能，諸如信息集成度高、施工編排邏輯性強等優(yōu)點，通過對建筑工程施工現(xiàn)場的信息進行動態(tài)監(jiān)測并收集，通過二次開發(fā)，對數(shù)據(jù)進行快速處理，做到施工方案與施工現(xiàn)場情況始終保持動態(tài)平衡，進而做到建筑工程施工進度優(yōu)化，打破建筑工程施工的傳統(tǒng)模式，推動建筑施工管理改革，提高建筑施工管理水平。

楊磊等[4]以綠地絲路全球文化中心項目為例，結合新型快速施工技術(鋼管混凝土側拋免振澆筑、鋼筋桁架樓承板臨時支撐和后澆帶對稱水平傳力構件等快速施工技術)，對超高層建筑施工過程中，存在體量大、工序多、專業(yè)性強、工作空間窄、工作環(huán)境危險性高等問題進行處理，在確保施工工期的同時，用新型施工技術改良施工進度措施，確保工程按時按質完成。但是楊磊等的對于施工的改進主要是采用新型施工技術，對與建筑工程項目各個環(huán)節(jié)之間的串聯(lián)，沒有做到信息集成與統(tǒng)一。

劉占省等[5]針對超高層建筑結構復雜、施工周期長、檢測困難等問題，結合某超高層結構，研究了多源信息融合方法、建筑信息模型(building information modelling, BIM)技術在結構監(jiān)測方案制定、三維可視化施工模擬指導傳感器安裝及可視化智能監(jiān)測系統(tǒng)搭建等方面的具體應用，進而解決了建筑結構施工監(jiān)測過程中，由于施工過程復雜等導致的在施工管理中未能及時完成監(jiān)測等問題，進而提升了管理人員對施工管理策略制定以及實施的合理性。

可以看出，結合信息技術對建筑工程施工規(guī)范化、標準化、集成化是建筑工程發(fā)展的趨勢之一。

1 BIM技術量化、分解施工活動

建筑工程項目施工計劃本質上是對建筑工程項目施工活動的具體化、步驟化，以及結合邏輯性、空間等一系列串聯(lián)。因此，對建筑工程項目施工活動的量化、分解是編輯施工的必要前提，而具體項目施工活動的量化分解主要是通過之前的施工經(jīng)驗以及施工體系，而不是通過建設項目信息分類標準[6-8]。

目前，國內(nèi)建筑工程項目缺乏對建筑工程信息集成和信息互通(信息轉換)，且應用目的、信息標準不一，不足以支持精準匹配建筑工程施工現(xiàn)場的施工計劃[9-10]。而基于BIM技術和國外建設項目信息分類體系，可以參數(shù)化建筑施工過程中各個階段的工作量、工程量清單、工程定額等，并結合二次開發(fā)，參考建設項目信息分類標準(IFC國際標準)和建筑信息模型交付準則[11-12]，首先對建筑工程項目施工活動的量化、分解，并通過BIM技術強大信息集成能力，對有變化的信息進行處理，并對變化信息影響區(qū)域進行重新設計，進而減少建筑施工設計乃至施工過程中出現(xiàn)的重復工作?；贐IM技術及相關輔助手段的建筑施工計劃進度生成流程如圖1所示。

圖1 基于BIM技術及相關輔助手段的建筑施工計劃進度生成流程

為此，本文根據(jù)施工進度計劃編排的實際需求，參考現(xiàn)有信息分類體系[13-15]，提出了適用于建筑工程施工現(xiàn)場的施工計劃。具體如下：①通過對建筑施工所涉及的專業(yè)分類。其中內(nèi)容包括地基與基礎、建筑主體結構、裝飾工程、屋面工程、管道工程等。由于不同專業(yè)檢測信息標準不一，進而導致建筑施工各環(huán)節(jié)信息交互不足，影響施工進度。②按建筑施工活動分段。因受施工環(huán)境、所處地域以及季節(jié)氣候的影響，做到高效益的成本控制的同時，貫徹綠色、碳中和以及高質量發(fā)展理念，采用分段、分時的建筑施工。③針對建筑施工現(xiàn)場條件以及現(xiàn)有施工技術，對不同區(qū)域、不同層次采用適宜的施工工藝、施工順序、施工方法以及施工主旨[16-18]。建筑工程項目的施工活動分解結構示意圖如圖2所示，基于BIM技術的成本控制示意圖如圖3所示。

2 BIM技術二次開發(fā)信息互通

通過BIM技術強大的信息集成能力，結合GIS或無人機等輔助手段對建筑工程施工前、施工進行中乃至施工后進行數(shù)據(jù)收集并整理[19-23]。但是GIS或無人機等輔助手段采集的數(shù)據(jù)標準不一，無法直接用于BIM模型。而BIM模型自帶的數(shù)據(jù)轉換插件，無法快速、高效地識別并轉換數(shù)據(jù)。基于此，采用Java語言對BIM軟件進行二次開發(fā)。部分信息轉換二次開發(fā)Java開發(fā)代碼如圖4所示。

圖2 建筑工程項目的施工活動分解結構示意圖

圖3 基于BIM技術的成本控制示意圖

通過檢測，并結合建筑工程實際情況，通過信息轉換對構建的BIM建筑模型調(diào)整，從而生成最新的設計圖、動態(tài)匹配且適宜的施工計劃以及相關資料，減少了調(diào)整施工的重復性的同時，增加溝通效率，提升管理質量。數(shù)據(jù)精度分類見表1。

表1 數(shù)據(jù)精度分類

圖4 部分信息轉換二次開發(fā)Java開發(fā)代碼

3 案例分析

本文以某建筑工程的裝飾階段的施工為例，通過BIM技術自動生成初步的裝飾施工進度計劃以及成本控制策略。工程材料根據(jù)裝飾工程的要求采用仿古釉面墻磚、白色乳膠漆、進口深啡石材、高分子晶體板和淺色樺木板，其設計圖如圖5所示。

采用圖5所設計的平面設計圖在裝飾施工過程中發(fā)現(xiàn)相關設計圖與裝飾施工存在較多不合理之處，設計參數(shù)以及設計形式過于簡單。為了結合裝飾施工的要求，通過建筑工程的設計圖(圖5)，在BIM軟件中選取圖5邊界、構建原始BIM模型[24-26]。但是目前關于裝飾工程的建筑信息標準不一，且裝飾工程涉及專業(yè)較廣，通過JAVA語言以及IFC信息標準，并結合Dynamo參數(shù)化裝飾施工各類指標，對初始建筑裝飾BIM模型進行調(diào)整，進而生成立體的3D渲染圖(圖6)和施工計劃與成本控制表(表2)。

圖5 建筑工程平面設計圖

表2 裝飾工程定額及工日/工時轉化及成本控制(一戶)

圖6 基于BIM技術的建筑工程部分裝飾施工3D渲染效果圖

4 結論

基于BIM技術，采用Java技術對其進行二次開發(fā)，加速BIM模型與具體建筑工程項目之間的信息轉換，進而優(yōu)化建筑工程施工計劃，數(shù)字化建筑工程施工過程各環(huán)節(jié)的各項指標、改良施工順序，進而生成恰當?shù)慕ㄖこ淌┕さ倪M度計劃，精準匹配各種施工環(huán)境下的狀況，進而提高資源利用，增強成本管控。