BIM技术在施工管理中的应用研究——以某综合体育馆建设为例.pdf

科技创新与生产力 2023 年第 44 卷第 10 期基金项目 2021 年度福建省教育厅中青年教科研立项课题（JAT210761）收稿日期：2023原04原25曰修回日期：2023原05原28作者简介：魏长专（1985），男，福建南平人，硕士，主要从事建筑施工教学研究，E-mail：。基于 BIM 技术构建的项目管理模拟平台优化项目管理工作，改变了管理者的惯性思维，给传统建筑行业带来了一场技术革命。通过 BIM 技术的支持，施工企业在项目的管理中可以建立仿真的信息平台，模拟的施工方案能及时发现和解决施工中的技术问题，特别是在复杂的工序工艺中，使用 BIM技术具有重要的指导意义，在项目的实际施工中有着更大的应用优势。在有限资源的整合、管理过程的优化、工作方法的创新和管理水平的提高中，BIM 技术为建筑行业指明了新的发展方向。本次研究以某综合体育馆建设为例，在综合体育馆施工管理过程中使用 BIM 技术解决施工重点难点问题，在保证施工进度和施工质量的前提下，节约了项目工程造价，凸显 BIM 技术工程管理的实践价值。1项目工程概况本项目总建筑面积 14 113.22 m2（其中地上主体 2 层，局部 4 层，建筑面积 11 756.95 m2；地下室 1 层，建筑面积 2 356.27 m2），建筑高度 23.8 m，建筑为钢筋砼框架结构，绿色建筑设计目标为二星，获得“省第十三届优秀建筑创作奖”二等奖，工程总造价 6 941 万元。2BIM 技术模拟施工方案施工模拟是在确定模拟的对象或者内容后，根据施工图纸由 BIM 建模软件进行模型的创建。在施工前，同时将施工工艺、节点要求和进度安排等在BIM 建模软件中进行虚拟建造，通过 BIM 技术对施工方案进行模拟分析，模拟多套施工方案进行论证和对比，在比选中找出合适的最优解，确定最佳的施工方案。在施工过程中，管理人员通过三维模拟的施工方案，可以直观地掌握施工方案的实施能否达到预期目标和要求，并对发现的问题做出及时的调整，降低施工难度，明确施工标准和要求，保证工程质量、工程安全、工程造价和工程进度。本工程施工方案的难点和重点是体育馆内的综合管线布置和体育馆外表面多曲面造型的铝单板幕墙。在特殊施工工艺实施前，运用 BIM 技术进行真实模拟，对施工方案进行预测、分析和优化，从中发现实施方案中的问题，并对实施方案的问题进行解决，三维模型带给施工管理人员进行可视化的技术交底，从而指导真实的施工，做到有的放矢。3BIM 技术在施工管理中的主要应用3.1BIM 技术模拟安装工程3.1.1管线布置优化原则和要点由于体育馆内管线系统相对庞大，不同专业的管线、大小不一的管线以及对接的设备复杂繁多，需根据各专业管线设备的施工图纸创建模型，拟好构建清单，根据管线的特点在 BIM 技术建模软件中进行预装配，管线布置遵循排布合理、安装简单、检修方便和美观整齐的原则进行协调优化，将施工中可能遇到的问题解决在施工之前，降低安装工程的返工率。BIM 技术综合管线建模过程中，BIM 技术人员应与建设单位、监理单位和设计单位密切协作，更BIM 技术在施工管理中的应用研究以某综合体育馆建设为例魏长专摘要：为解决综合体育馆内管线庞大复杂、幕墙精度要求高和施工场地环境复杂等问题，将 BIM 技术三维模拟的可视化优势应用于项目的施工管理过程中，改变了传统施工中工序工艺相互碰撞、衔接不了等现状，提高工程施工技术管理水平，提升施工管理效率，保障施工质量。关键词：BIM 技术；施工管理；技术提升中图分类号：TU17；TU741文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2023.10.110（福建林业职业技术学院，福建南平353000）文章编号：1674-9146渊圆园23冤10原110原03科 技 创 新 与 生 产 力SCI-TECH INNOVATION&PRODUCTIVITY第 44 卷第 10 期2023 年 10 月Vol.44No.10Oct.2023序号位置检查内容10电施-PM-031）F/4 轴处器材室照明非消防用电，与配电间应急照明共回路，违反 GB50016-2014 第 10.1.6 条；其与 5/GL轴处器材室照明不应穿越变电所敷设2）强制淋浴间未布置照明11电施-PM-0545/FG 轴处空调机房照明布置与建筑平面不符12电施-PM-09F/67 轴处配电间未设应急照明13电施-XT-04.PM-4吸气式感烟探测器宜采用水平和垂直结 合 的 布 管 方 式，详 见 GB50116-2013 第 12.4.4 条14电施-PM-03.04空调机房和稳压泵房未设消防电话分机，详见 GB 50116-2013 第 6.7.4 条序号位置检查内容1水施-X-01冷热水压力不满足要求2水施-X-04消防炮未设模拟末端试水装置，自喷系统最低处未设置排污阀3水施-X-05人防口部冲洗龙头未设真空破坏器4电施-SM-06候梯厅应急方形荧光灯未设图例；壁灯（LED 光源）注释有误5电施-XT-04.05ZTAP.RSAPS 预留室外配电出线，应装设 I 级试验浪涌保护器6电施-XT-07.14应急照明 RALE1.ZALE7（7-1）箱内配电间及风机房照明不应受控应急照明主备转换7电施-XT-16消控中心配电箱XKAT不应过负荷保护断路器，详见GB50116-2013第10.1.4条8电施-PM-01人防（滤毒）除尘室未设战时照明，照度要求详见 GB50038-2005 第 7.5.7 条9电施-PM-02高压线路由室外引入防空地下室，未设 置 防 爆 波 电 缆 井，详 见 GB50038-2005 第 7.4.8 条表 1BIM 技术模拟综合管线优化原则序号综合管线优化原则BIM 技术模拟综合管线控制要点1满足验收深化后的图纸必须满足国家有关工程质量验收规范和标准的要求，必须保证可实施性，符合现场施工实际，不流于形式2忠于原图管线布置的深化必须依据施工图纸，满足原设计的要求；深化设计目的是使管线的布置趋于合理，并不是修改设计图纸；在深化的过程中遇到需要管线移位和调整的情况，必须征得建设单位、监理单位和设计单位的确认，完成设计变更手续后方能进行调整后的施工3科学合理管线布置时要充分考虑管线的合理布置和空间需求，留出安装操作和维修检查的位置，充分了解设备和管线的尺寸，依据建筑的结构特点，合理调整布置管线，节省空间的同时，管线布置达到整齐美观的要求好的落实各项要求，以使用 BIM 模型的工作方式进行施工管理，尽可能地发现图纸和施工方案中存在的问题，在相关专业管线模型深化过程中，出现有矛盾和管线相碰撞、交叉重叠、衔接不当的部位及时调整和优化，提高工程质量和经济效益，为顺利施工做好准备1。表 1 为 BIM 技术模拟综合管线优化原则。3.1.2模型创建及检查优化本项目安装工程包含强电系统、火灾报警、气体灭火系统、消防设备电源、消火栓给水系统、人防给水系统、热水系统、游泳池循环水系统、智能化视频安防监控、篮球馆场地扩声系统、人防弱电通信系统工程等。通过 BIM 技术对安装工程进行组合建模，将二维平面图中抽象复杂的线条转化为可视化的模型，模拟按图纸施工完成后的成果，施工管理人员从中能够直观地看到错、漏、碰、缺等问题，减少由于施工返工造成工期和经济的损失2。表 2 为 BIM 技术模拟综合管线检查部分优化内容。3.2BIM 技术模拟铝单板幕墙工程3.2.1仿真模型找碰撞点本项目北侧幕墙和西侧幕墙为异形曲面幕墙，设计方案中将北侧、西侧两侧幕墙设计为 L 状异型的三维空间结构，对制作精度要求非常高，施工难度大。其中幕墙铝单板跟随建筑外形呈 L 形的曲线走向，三维的双曲面要求每一块铝板的弧线都不一样，安装时连接在钢龙骨上，将整个钢龙骨外形包裹起来，幕墙外表流线飘逸，十分美观。项目部通过对本工程的混凝土框架主体结构、屋面及墙面外围系统钢结构、外表面双曲造型的铝单板幕墙等多种形式，整合成为一个结合体。先根据设计单位提供的 CAD 软件二维平面图建立工程线条三维图，再通过 BIM 技术软件深化铝板幕墙分隔、弧线调整。对多曲面幕墙骨架、铝单板建模，核对设计提供的幕墙在圈梁连接点及圈梁坐标平面共 312 点位及主龙骨顶底 133 个坐标，查找碰撞点，生成高质量的渲染效果图，更好地指导施工作业。图 1 为铝单板幕墙三维图。3.2.2模型指导生产施工本项目大约需要安装 15 000 m2铝板幕墙，约7 000 块独特形状的双曲面铝板，为了提高工厂的生产效率，项目管理人员与工厂生产车间人员配合，改变 CAD 二维加工图生产的原模式，利用BIM 三维模型直接导出数控模型，数控软件生成生产参数保证每块铝板各项尺寸精度，贴合现场安装要求，避免出现对铝板的二次加工，减少了由于返工造成的浪费3。参数化的加工确保曲面铝板的造型表 2BIM 技术模拟综合管线检查部分优化内容表 2续表图 1铝单板幕墙三维图魏长专：BIM 技术在施工管理中的应用研究 111 科技创新与生产力 2023 年第 44 卷第 10 期序号项目成本价值/万元形成原因1优化施工的增加成本7.401）BIM 建模软件 3.7 万元；2）CAD、OFFICE 等办公软件0.2 万元；3）智能会议系统 0.5 万元；4）智慧工地管理系统 2 万；5）采购其他物资 1 万元2优化施工的节约成本140.041）钢结构铝单板幕墙减少返工成本 8 万元；2）项目管理人员工资：20 万元/月4 月=80 万元；3）项目部水电费：2 万元/月4 月=8 万元；4）外架租金：7400m212元/m23 月=26.64 万元；5）塔吊租赁费用：2 部 2.3 万元/（部 月）3 月=13.8 万元；6）施工电梯租赁费用：11.2万元/（部 月）3 月=3.6 万元3优化施工的社会效益1）实施优化施工的各项措施，展示了企业强大的管理能力及实力，扩大了工程的影响力；2）促进公司 BIM、信息化管理等先进技术在工程领域的应用；3）为提高施工效益，强化工程质量，美化城市环境做出贡献效果，精确地将幕墙的双曲面异形立面展现出来。用 BIM 技术指导的工作模式下，综合生产效率提高了 3 倍，铝板的生产设计工作量节省了 60%，综合效益降低了约 25%，解决了由于造型新颖导致生产和施工难度增大的问题。3.3BIM 技术模拟进度管理基于 BIM 技术进度管理体系可进行可视化进度模拟，BIM 模型将结构部位、开始时间和结束时间形成一个信息集成系统，利用各施工工序之间的逻辑关系、约束条件和时间差等内容进行项目总进度计划的编制，产生项目的进度控制目标和进度控制计划。在施工过程中，BIM 技术的进度模型提供了当前工作内容计划与实际时间点的对比，便于管理人员对目标计划进行比较分析，提高项目的可预测性。随着计划与实际进度的变化，系统可以重新计算和修正目标计划，并对后续完成的工作内容、工程量和资源分配进行调整，达到进度的可控性。3.4BIM 技术模拟场地布置项目红线用地面积为 13 973 m2，建筑物占地面积为 5 392 m2，场地的北侧为一条水流，南侧为高差 8 m 的挡墙，现场施工环境复杂。通过开展 BIM技术的应用，解决二维图纸布置的局限性，以三维动画对施工过程进行模拟，观察大型施工机械进出路线、场内材料周转效率、人员安全疏散路径和塔吊设备运行是否会与建筑物及周边障碍物发生碰撞等，确保布置的合理性。立体化的呈现可以让管理人员直观的了解现场情况，判断场地布置方案是否能满足施工要求，提供清晰的指导意见，避免因认知误差为后续施工带来不便，保证场地布置的最优化。图 2 为项目临时设施 BIM 平面布置图。3.5BIM 技术模拟现场文明施工本项目在进场后立即组织施工洗车台，其中，在工程土方阶段，因施工现场粉尘较大，洗车台可有效解决施工现场车辆道路污染问题，减少了粉尘的产生。洗车台在文明施工和防治道路扬尘污染等工作中起到了重要作用。原洗车台由钢筋混凝土和工字钢组成，在项目结束后洗车台无法重复利用，需要全部打凿拆除，造成了巨大的成本浪费。为解决这一问题，项目管理人员以及 BIM 技术人员对洗车台进行了探讨研究，对原洗车台进行了改良设计。改良后的新型洗车台由钢构组成，可主动完结冲刷、排泥的作业，冲刷用水可循环运用，接连作业时，仅需弥补少量的水，节省了用水成本，可达到无粉尘污染的优良工程。新型洗车台冲刷速度快，习惯高密度车流量冲刷作业，能够节省用电成本，加速作业流程。图3 为新型洗车台 BIM 三维模型。4BIM 技术总体效益分析项目通过采用 BIM 技术模拟施工、信息化管理、优化施工进度计划等措施，在确保施工质量的前提下，加快了施工进度，较合同工期提前 115 天完成，达到增加企业经济效益的目的。方案改良后，降低了建设单位和施工单位的项目建设成本，证明该施工方案得到了优化，优化成本为 132.64 万元，占总产值比重为 1.91%，在经济效益上取得了业主方、施工方双赢的局面。实施优化施工的各项措施，扩大了工程的影响力，同时项目还获得了“市优质工程奖”和“省优质工程奖”。表 3 为优化施工的经济效益比对记录表。图 2项目临时设施 BIM 平面布置图图 3新型洗车台 BIM 三维模型表 3优化施工的经济效益比对记录表（下转第 116 页）112 科技创新与生产力 2023 年第 44 卷第 10 期（上接第 112 页）Research on the Application of BIM Technology in Construction ManagementTaking the Construction of a Comprehensive Gymnasium as an ExampleWEI Changzhuan(Fujian Forestry Vocational and Technical College,Nanping 353000,China)Abstract：In order to solve the problems of complex pipelines,high curtain wall accuracy and complex construction siteenvironment in the gymnasium,the visualization advantage of BIM technology is applied to the construction management ofthe project,which changes the current situation that the processes and technologies collided with each other in traditionalconstruction,improves the technical management level of engineering construction,improves the management efficiency andensures the construction quality.Key words：BIM technology;construction management;technical improvement参考文献：1林忠东.BIM 技术在复杂机电系统装配式建筑中的应用:以福建省农科院科研综合楼为例J.福建建筑,2023(6):123-126.2朱涛,张威,张朝阳.基于 BIM 技术的医院装配式内装应用与施工管理:以浙江省人民医院综合病房楼装配式内装工程为例J.中国医院建筑与装备,2021,22(5):27-29.3何茂林,刘家平,严琳,等.基于 Rhino 技术的双曲铝板幕墙施工方法J.建筑施工,2022,44(12):2919-2922.（实习编辑姚旭）Application of Comprehensive Geophysical Exploration Methodand 3D Visualization Technology in Karst Collapse InvestigationZENG Wenguang(Guangzhou Geological Survey Institute,Guangzhou 510000,China)Abstract：Taking the road karst collapse geological disaster in a certain town as a case,this paper finds out the actualsituation of karst development and bedrock burial depth in the collapse area,uses the comprehensive geophysical explorationmethod to detect,and on the basis of relevant interpretation and data results analysis,carries out the verification of the karstdevelopment location and bedrock interface burial depth,and deduces the other karst development areas.On this basis,thegeophysical exploration data are processed with 3D visualization technology,and the slice map,2D section map,isosurfacemap and 3D volume rendering map of different depths are comprehensively analyzed.The results show that variousgeophysical exploration methods can be used to investigate karst collapse,which can verify and supplement each other;using3D visualization technology to process relevant data can more clearly show the geological form of the karst development areaand the characteristics of bedrock burial depthandundulation,providing reliabledatasupport for geological disasterprocessing.Key words：karst collapse;Comprehensive geophysical exploration;3D visualization;technology application平面上反演异常的展布特征，通过不同深度切片的叠加图，能够清晰显现异常由浅到深的变化现象。5）可以根据目前的测量数据，通过三维网络技术进行数据拟合，包括测线间没有被测量的区域，弥补了某些测量盲区，例如环境原因导致的不能获取真实数据的盲区，然后借助三维可视化进行盲区地质变化的展现，以及准确地推断相关的地质问题。毋庸置疑，合理进行三维可视化技术的应用，能够从二维断面数据中挖掘出更多的信息，并能够通过三维成图直观地表现。参考文献：1张伟,甘伏平,魏巍,等.综合物探方法在淮河滨河浅滩岩溶塌陷调查中的应用研究J.地球物理学进展,2019,34(2):832-839.2陈贻祥.地面微重力方法在地质灾害调查中的应用效果J.中国岩溶,1995(2):176-185.3陈玉玲,韩凯,陈贻祥,等.可控源音频大地电磁法在岩溶塌陷勘察中的应用J.地球物理学进展,2015,30(6):2616-2622.4张伟,甘伏平,梁东辉,等.利用微动法快速探测岩溶塌陷区覆盖层厚度J.人民长江,2016,47(24):51-54.（责任编辑蔡丽蓉）116