BIM下的土木建筑工程施工管理方法
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摘要：隨著我國(guó)城市建設(shè)的快速發(fā)展，政府出臺(tái)了一系列政策，強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目管理的重要性。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于bim的土木工程施工管理方法。首先完成BIM建模，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建三維施工方案，自動(dòng)生成檢驗(yàn)批和檢驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)安全區(qū)域識(shí)別和安全防護(hù)。提出了基于BIM的土木工程施工管理方法，與傳統(tǒng)的土木工程施工管理方法相比，可以最大限度地提高土木工程施工合格率，大大縮短工期，降低成本。
國(guó)內(nèi)建筑業(yè)總產(chǎn)值一直呈正增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，其占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的比重也基本呈正相關(guān)。施工過程即是土木建筑工程的重要環(huán)節(jié)，也是決定建筑最終效果的決定因素。所以我國(guó)十分重視土木建筑工程施工管理。現(xiàn)階段，我國(guó)民用建筑工程的整個(gè)施工過程實(shí)行監(jiān)理制度，以確保施工質(zhì)量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。雖然按照工程規(guī)定，在交付前需要對(duì)建筑工程項(xiàng)目經(jīng)過多次審查，但最終的施工質(zhì)量并不令人滿意。最關(guān)鍵的原因仍然是在施工階段缺乏監(jiān)督和規(guī)范不足。
1BIM技術(shù)的特點(diǎn)
1.1BIM技術(shù)的模擬性
BIM技術(shù)廣泛運(yùn)用于土木建筑工程施工中的一個(gè)最大技術(shù)優(yōu)勢(shì),就是利用BIM技術(shù)可以對(duì)尚未建設(shè)完成的建筑進(jìn)行模擬。具體地說,在目前我國(guó)土木建筑工程施工的各個(gè)環(huán)節(jié)中,應(yīng)用BIM技術(shù)能夠進(jìn)行日照方面的模擬以及節(jié)能工作的模擬。同時(shí),BIM模擬技術(shù)除了可以有效地針對(duì)一個(gè)土木建筑工程項(xiàng)目進(jìn)行三維工程實(shí)體建模,還可以同時(shí)進(jìn)行4d模擬、5d模擬乃至6d模擬,通過利用BIM的實(shí)體模擬功能,工程項(xiàng)目建設(shè)者就能夠精細(xì)化地進(jìn)行工程項(xiàng)目的招投標(biāo)工作,對(duì)于工程項(xiàng)目前期進(jìn)行工程造價(jià)的預(yù)估以及對(duì)于施工期間進(jìn)行成本核算時(shí)的測(cè)量精度和計(jì)算準(zhǔn)確性等也都會(huì)因此而獲得有所極大提升。
1.2BIM技術(shù)的可視化
現(xiàn)階段,我國(guó)大多數(shù)的土木建筑工程項(xiàng)目在施工時(shí)期的各個(gè)環(huán)節(jié)中采用的都是二維施工技術(shù),施工者需要通過對(duì)整個(gè)工程三維立體模型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行思考,這樣不但會(huì)大幅度地降低整個(gè)土木工程項(xiàng)目在施工中的精度,還可能會(huì)在某種程度上增加了施工者的工作時(shí)間。而在土木建筑工程中如果充分運(yùn)用bim技術(shù),可以直接對(duì)整個(gè)建筑工程進(jìn)行三維實(shí)體建模,然后把bim的模型直接呈現(xiàn)在施工者的眼前,因此，bim技術(shù)已經(jīng)具有了可視化的功能。這樣不但能夠讓施工者及時(shí)的得知土木建筑工程項(xiàng)目建設(shè)任務(wù)完成后的總體效果,而且還能夠強(qiáng)化施工者與其他項(xiàng)目管理人員之間的互動(dòng)交流與溝通,從而使正式土木建筑工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量與效率能夠在很大的程度上得到改善。
2基于BIM的土木建筑工程施工管理方法
2.1BIM建模
我國(guó)傳統(tǒng)的土木建筑工程在施工管理中主要是利用點(diǎn)、線、面等多種元素進(jìn)行模擬，得出2d模型構(gòu)件，只有長(zhǎng)與寬的二維尺度,然后在此基礎(chǔ)上增加高度信息，以完成后續(xù)的模型構(gòu)建，但對(duì)于施工管理信息分析和整合方面的需求還是無法滿足。在土木建筑工程施工的實(shí)際工作中，工作人員閱讀和上傳這種“聾啞圖形”需要花費(fèi)巨大的時(shí)間和成本。但是，在讀取和上傳過程中，很可能會(huì)出現(xiàn)管理錯(cuò)誤，因此需要借助BIM平臺(tái)。其次，如圖1所示，這些內(nèi)容緊密地鏈接了項(xiàng)目中包含的所有數(shù)據(jù)，以及在線實(shí)時(shí)刪除和修改功能。對(duì)于建設(shè)項(xiàng)目而言，其設(shè)計(jì)、施工與監(jiān)理都是一個(gè)完整的閉環(huán)。各個(gè)環(huán)節(jié)之間緊密銜接，形成了一個(gè)有機(jī)的整體。因此，只有站在綜合建筑施工的角度，才能夠保障項(xiàng)目計(jì)劃的實(shí)施順利進(jìn)行，從而使整個(gè)項(xiàng)目的施工管理水平得到提升和優(yōu)化。基于BIM技術(shù)的土建工程項(xiàng)目在實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)目標(biāo)的綜合管理，實(shí)現(xiàn)了多專業(yè)交互，優(yōu)化了土木建筑工程施工管理過程。
2.2三維施工平面圖的構(gòu)建
為了使設(shè)計(jì)圖紙中各構(gòu)件位置與尺寸更加準(zhǔn)確與科學(xué)，布設(shè)防護(hù)采用從一級(jí)到二級(jí)的順序，先確定臨時(shí)場(chǎng)地道理、工作人員居住區(qū)、建筑物位置等，再設(shè)置施工現(xiàn)場(chǎng)外墻和大門、材料堆放棚、各種構(gòu)件加工棚、各種塔吊、臨時(shí)電梯，最后設(shè)置工程周邊綠地等美化施工現(xiàn)場(chǎng)。
2.3自動(dòng)生成驗(yàn)收批和檢查項(xiàng)目
自動(dòng)生成驗(yàn)收批。首先，通過模型目錄樹選擇任意一項(xiàng)，模型則相應(yīng)地生成一個(gè)包括各驗(yàn)收批次下的工程項(xiàng)目、具體位置、具體執(zhí)行編號(hào)、規(guī)模、體積等。例如：對(duì)于土木建筑施工中澆筑結(jié)構(gòu)的尺寸偏差與外觀效果的檢驗(yàn)批次而言，根據(jù)我國(guó)相關(guān)規(guī)定和工程的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，由于本工程地面結(jié)構(gòu)每層覆蓋4條裝配線，因此每層分為8個(gè)檢驗(yàn)批，每條裝配線具體包括2個(gè)驗(yàn)收批，分別為墻體驗(yàn)收批和頂梁驗(yàn)收批。各驗(yàn)收批按規(guī)定順序進(jìn)行分類編號(hào)，并根據(jù)國(guó)家頒布的有關(guān)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)建立編號(hào)過程。等待自動(dòng)生成驗(yàn)收批后，對(duì)驗(yàn)收批進(jìn)行刪除與修改等手工操作。最后檢查驗(yàn)收批中的執(zhí)行順序，技術(shù)人員單擊查看后，具體地檢驗(yàn)項(xiàng)目的名稱、類型和編號(hào)等驗(yàn)收批次涵蓋的內(nèi)容。
2.4安全區(qū)域識(shí)別和安全防護(hù)
土木建筑工程施工地區(qū)往往地形復(fù)雜，具有一定的特殊性，在基坑周圍安裝安全網(wǎng)或防護(hù)圍欄相當(dāng)麻煩。因此，通過BIM模型的可視化和虛擬技術(shù)可以準(zhǔn)確定位和監(jiān)控事故高發(fā)區(qū)域。BIM模型可通過施工進(jìn)度將威脅區(qū)與評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行顏色差異區(qū)分，不同顏色代表不同的危險(xiǎn)程度，并對(duì)項(xiàng)目建設(shè)提出指導(dǎo)意見。在土建施工的不同階段，安全等級(jí)按不同顏色標(biāo)注，對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，通過限制活動(dòng)的頻率，降低事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，從而提高土木建筑工程施工管理水平。土木建筑工程安全事故時(shí)有發(fā)生，基于BIM技術(shù)的可視化和虛擬化特點(diǎn)，能夠及時(shí)預(yù)防事故的發(fā)生，對(duì)于存在安全隱患的區(qū)域，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并標(biāo)記，采取預(yù)防措施，通過模型自檢，排除隱患。
3實(shí)驗(yàn)與效果分析
3.1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
為了實(shí)驗(yàn)的精度有一定保障,本實(shí)驗(yàn)將某個(gè)現(xiàn)代創(chuàng)業(yè)園的兩種土木建筑工程的施工管理方式放在相同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境之中，建筑面積大約為30萬平方米，施工過程分為3個(gè)步驟，分別以BIM技術(shù)和其他傳統(tǒng)技術(shù)對(duì)本地區(qū)的企業(yè)進(jìn)行專業(yè)的安全監(jiān)督管理與組織協(xié)調(diào),試驗(yàn)塔吊布局、施工仿真、危險(xiǎn)源的防控、施工場(chǎng)地布局等的合格率。
3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
通過分析兩種不同的土木建筑工程施工管理方法同時(shí)在相同環(huán)境中工作合格率的變化。實(shí)驗(yàn)效果對(duì)比圖2所示。結(jié)果表明，本文提出基于BIM的土木建筑施工管理方法的合格率在90%左右，明顯高于傳統(tǒng)方法60%的合格率，效果明顯。
4BIM技術(shù)在土木工程施工管理中的應(yīng)用分析
4.1施工圖紙會(huì)審指導(dǎo)
BIM技術(shù)在土木工程施工設(shè)計(jì)圖紙會(huì)審中的引入，將極大地提高其圖紙會(huì)審質(zhì)量。在這種科學(xué)運(yùn)用數(shù)學(xué)模型的BIM可視化技術(shù)中，它可以更直觀地將工程方案呈現(xiàn)給業(yè)主，施工單位和施工方都能清楚地了解到所涉及的藝術(shù)，清楚地看到整個(gè)工程設(shè)計(jì)并對(duì)方案實(shí)施的可行性做些深入的探討，有效避免了傳統(tǒng)紙質(zhì)建筑設(shè)計(jì)圖紙中存在的一些信息不準(zhǔn)確或虛假的問題。由于BIM技術(shù)能將圖紙中的所有細(xì)微差別呈現(xiàn)出來，因此BIM技術(shù)有利于設(shè)計(jì)師及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并加以修正。首先測(cè)試BIM技術(shù)構(gòu)建后的功能，可以有效地消除設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，深入調(diào)查和分析土木工程實(shí)際施工中的風(fēng)險(xiǎn)，科學(xué)地修改設(shè)計(jì)圖紙和施工方案，大大提高了設(shè)計(jì)圖紙的使用效率。
4.2施工成本管理
對(duì)于大型土木工程來說，工程造價(jià)的管理往往是非常瑣碎的，而且有許多成本，如消費(fèi)者報(bào)酬、機(jī)械設(shè)備、原材料的使用、水電設(shè)備等。等等，而這些費(fèi)用的管理與建設(shè)單位的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)。BIM技術(shù)在工程造價(jià)管理中得到了廣泛的應(yīng)用，一些有助于造價(jià)管理的活動(dòng)可以進(jìn)行，如成本分析、成本控制等，這樣的企業(yè)才能做到成本效益高、科學(xué)性強(qiáng)。它還結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的管理，建立了一個(gè)主動(dòng)機(jī)的成本管理數(shù)據(jù)庫，使其能順利地找到相應(yīng)的成本表進(jìn)行成本分析，利用工程量，使每個(gè)月的確認(rèn)過程結(jié)算效率得到顯著提高。在生產(chǎn)過程中，BIM技術(shù)的數(shù)據(jù)模型可以有機(jī)地連接到單位工程中，協(xié)助其完成材料、采購方案、提取各種工程材料等作業(yè)，BIM技術(shù)的材料管理員也可以建立二維碼模型，與其他材質(zhì)模型直接關(guān)聯(lián)，實(shí)時(shí)更新每個(gè)材質(zhì)的訪問庫信息。
4.3施工進(jìn)度管理
土建工程項(xiàng)目往往受到工程原材料價(jià)格、施工工藝、氣象條件等的直接影響，實(shí)際預(yù)算施工進(jìn)度與規(guī)劃方案存在一定差異。不可能對(duì)工程造價(jià)進(jìn)行及時(shí)有效的管理控制，這種差異可能會(huì)逐漸增大，影響工程設(shè)計(jì)方案的實(shí)施，有可能直接影響工程造價(jià)的有效管理和施工質(zhì)量。有效保證。通過利用BIM技術(shù)幫助施工企業(yè)盡快建立起一套相應(yīng)的施工管理模式，并與各種施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、圖紙緊密銜接，使企業(yè)相關(guān)技術(shù)信息更加完整，所有施工技術(shù)圖紙與管理模型工作面緊密相連，以提高企業(yè)施工進(jìn)度，提高管理效率為目的。最后，施工項(xiàng)目經(jīng)理可以通過三維工程模型全面掌握日常項(xiàng)目施工人員的日常作業(yè)時(shí)間，合理分配各項(xiàng)目的施工管理任務(wù)，使工程師能在規(guī)定的設(shè)計(jì)周期內(nèi)順利按照設(shè)計(jì)要求完成。
4.4施工控制
一是借助BIM技術(shù)，有利于施工隊(duì)伍準(zhǔn)確掌握建筑施工進(jìn)度和技術(shù)優(yōu)化。在一些傳統(tǒng)土木工程建筑設(shè)計(jì)的圖紙中，由于我國(guó)技術(shù)的限制，只能呈現(xiàn)二維圖像，因此建筑設(shè)計(jì)項(xiàng)目必須有正視圖、立面和側(cè)視圖等，在調(diào)整時(shí)具有相對(duì)的可比性。BIM技術(shù)下的各種施工圖在一張?jiān)O(shè)計(jì)圖上表現(xiàn)出不同的建筑形象和結(jié)構(gòu)，因此BIM技術(shù)能夠有效地從根本上減少誤差，從而加快施工速度。其次，BIM技術(shù)的高度仿真，對(duì)于部分建設(shè)難度較大的建筑，科通過多次反復(fù)計(jì)算，相比于傳統(tǒng)技術(shù)得出結(jié)果相對(duì)安全。隨著BIM等技術(shù)的不斷發(fā)展，仿真過程可以直接在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上自動(dòng)進(jìn)行，大大提高了效率。此外，計(jì)算機(jī)所需的時(shí)間和人力成本相對(duì)較低，因此通常可以獲得許多數(shù)學(xué)模擬和邏輯估計(jì)，從而可以獲得最佳的大型建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工作業(yè)。建設(shè)項(xiàng)目的施工組織階段作為實(shí)施施工活動(dòng)科學(xué)管理的重要階段，具有戰(zhàn)術(shù)安排與戰(zhàn)略部署的雙重作用。根據(jù)具體情況進(jìn)行施工設(shè)計(jì)，確定施工管理、施工順序與技術(shù)人員組織。采取合理的措施，并對(duì)設(shè)計(jì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組織和安排。BIM技術(shù)在建筑三維可視化、施工過程規(guī)劃、過程模擬等各個(gè)方面都表現(xiàn)出顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
4.5施工質(zhì)量管理
施工質(zhì)量管理的要素包括：人、設(shè)備、材料和方法。如果能夠?qū)IM技術(shù)廣泛應(yīng)用于移動(dòng)終端，對(duì)其施工過程的質(zhì)量控制將大有裨益。施工管理人員可以利用BIM技術(shù)在手機(jī)或互聯(lián)網(wǎng)上構(gòu)建瀏覽器，錄入模型，方便隨時(shí)查看技術(shù)規(guī)范，利用BIM云平臺(tái)技術(shù)根據(jù)工程實(shí)際情況修改自己的模型，用戶打開客戶端后就能掌握更新，大大提高建設(shè)工程的質(zhì)量和管理水平。此外，這種裝置還可以廣泛應(yīng)用于建筑工地的安全質(zhì)量監(jiān)督檢查中，還可以進(jìn)行驗(yàn)收取證，便于保證建筑工地的安全監(jiān)督和質(zhì)量管理。
5結(jié)語
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使BIM技術(shù)不斷完善，能夠有效提高土木建筑工程施工管理水平。對(duì)于施工企業(yè)而言，通過積極有效的實(shí)踐，才能制定符合企業(yè)發(fā)展實(shí)際的施工管理措施。BIM技術(shù)的應(yīng)用，使土木建筑工程施工實(shí)現(xiàn)了低能耗、低污染和可持續(xù)發(fā)展。BIM作為技術(shù)創(chuàng)新的輔助生產(chǎn)模式，應(yīng)用于施工管理中具有現(xiàn)實(shí)意義。
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作者：朱曉龍 單位：廣西職業(yè)師范學(xué)院