BIM下的土木建筑工程施工管理方法
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摘要：隨著我國城市建設(shè)的快速發(fā)展，政府出臺了一系列政策，強調(diào)項目管理的重要性。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，自動生成檢驗批和檢驗項目，實現(xiàn)安全區(qū)域識別和安全防護。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。
國內(nèi)建筑業(yè)總產(chǎn)值一直呈正增長態(tài)勢，其占國內(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。所以我國十分重視土木建筑工程施工管理?，F(xiàn)階段，我國民用建筑工程的整個施工過程實行監(jiān)理制度，以確保施工質(zhì)量符合國家標準。雖然按照工程規(guī)定，在交付前需要對建筑工程項目經(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
1.1BIM技術(shù)的模擬性
BIM技術(shù)廣泛運用于土木建筑工程施工中的一個最大技術(shù)優(yōu)勢,就是利用BIM技術(shù)可以對尚未建設(shè)完成的建筑進行模擬。具體地說,在目前我國土木建筑工程施工的各個環(huán)節(jié)中,應(yīng)用BIM技術(shù)能夠進行日照方面的模擬以及節(jié)能工作的模擬。同時,BIM模擬技術(shù)除了可以有效地針對一個土木建筑工程項目進行三維工程實體建模,還可以同時進行4d模擬、5d模擬乃至6d模擬,通過利用BIM的實體模擬功能,工程項目建設(shè)者就能夠精細化地進行工程項目的招投標工作,對于工程項目前期進行工程造價的預估以及對于施工期間進行成本核算時的測量精度和計算準確性等也都會因此而獲得有所極大提升。
1.2BIM技術(shù)的可視化
現(xiàn)階段,我國大多數(shù)的土木建筑工程項目在施工時期的各個環(huán)節(jié)中采用的都是二維施工技術(shù),施工者需要通過對整個工程三維立體模型的結(jié)構(gòu)進行思考,這樣不但會大幅度地降低整個土木工程項目在施工中的精度,還可能會在某種程度上增加了施工者的工作時間。而在土木建筑工程中如果充分運用bim技術(shù),可以直接對整個建筑工程進行三維實體建模,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的得知土木建筑工程項目建設(shè)任務(wù)完成后的總體效果,而且還能夠強化施工者與其他項目管理人員之間的互動交流與溝通,從而使正式土木建筑工程項目的施工質(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
我國傳統(tǒng)的土木建筑工程在施工管理中主要是利用點、線、面等多種元素進行模擬，得出2d模型構(gòu)件，只有長與寬的二維尺度,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際工作中，工作人員閱讀和上傳這種“聾啞圖形”需要花費巨大的時間和成本。但是，在讀取和上傳過程中，很可能會出現(xiàn)管理錯誤，因此需要借助BIM平臺。其次，如圖1所示，這些內(nèi)容緊密地鏈接了項目中包含的所有數(shù)據(jù)，以及在線實時刪除和修改功能。對于建設(shè)項目而言，其設(shè)計、施工與監(jiān)理都是一個完整的閉環(huán)。各個環(huán)節(jié)之間緊密銜接，形成了一個有機的整體。因此，只有站在綜合建筑施工的角度，才能夠保障項目計劃的實施順利進行，從而使整個項目的施工管理水平得到提升和優(yōu)化?；贐IM技術(shù)的土建工程項目在實現(xiàn)了各項目標的綜合管理，實現(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)計圖紙中各構(gòu)件位置與尺寸更加準確與科學，布設(shè)防護采用從一級到二級的順序，先確定臨時場地道理、工作人員居住區(qū)、建筑物位置等，再設(shè)置施工現(xiàn)場外墻和大門、材料堆放棚、各種構(gòu)件加工棚、各種塔吊、臨時電梯，最后設(shè)置工程周邊綠地等美化施工現(xiàn)場。
2.3自動生成驗收批和檢查項目
自動生成驗收批。首先，通過模型目錄樹選擇任意一項，模型則相應(yīng)地生成一個包括各驗收批次下的工程項目、具體位置、具體執(zhí)行編號、規(guī)模、體積等。例如：對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批次而言，根據(jù)我國相關(guān)規(guī)定和工程的實施標準，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個檢驗批，每條裝配線具體包括2個驗收批，分別為墻體驗收批和頂梁驗收批。各驗收批按規(guī)定順序進行分類編號，并根據(jù)國家頒布的有關(guān)實施標準建立編號過程。等待自動生成驗收批后，對驗收批進行刪除與修改等手工操作。最后檢查驗收批中的執(zhí)行順序，技術(shù)人員單擊查看后，具體地檢驗項目的名稱、類型和編號等驗收批次涵蓋的內(nèi)容。
2.4安全區(qū)域識別和安全防護
土木建筑工程施工地區(qū)往往地形復雜，具有一定的特殊性，在基坑周圍安裝安全網(wǎng)或防護圍欄相當麻煩。因此，通過BIM模型的可視化和虛擬技術(shù)可以準確定位和監(jiān)控事故高發(fā)區(qū)域。BIM模型可通過施工進度將威脅區(qū)與評價指標進行顏色差異區(qū)分，不同顏色代表不同的危險程度，并對項目建設(shè)提出指導意見。在土建施工的不同階段，安全等級按不同顏色標注，對于高風險區(qū)域，通過限制活動的頻率，降低事故發(fā)生的風險，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有發(fā)生，基于BIM技術(shù)的可視化和虛擬化特點，能夠及時預防事故的發(fā)生，對于存在安全隱患的區(qū)域，及時發(fā)現(xiàn)并標記，采取預防措施，通過模型自檢，排除隱患。
3實驗與效果分析
3.1實驗準備
為了實驗的精度有一定保障,本實驗將某個現(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驗環(huán)境之中，建筑面積大約為30萬平方米，施工過程分為3個步驟，分別以BIM技術(shù)和其他傳統(tǒng)技術(shù)對本地區(qū)的企業(yè)進行專業(yè)的安全監(jiān)督管理與組織協(xié)調(diào),試驗塔吊布局、施工仿真、危險源的防控、施工場地布局等的合格率。
3.2實驗結(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在相同環(huán)境中工作合格率的變化。實驗效果對比圖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施工圖紙會審指導
BIM技術(shù)在土木工程施工設(shè)計圖紙會審中的引入，將極大地提高其圖紙會審質(zhì)量。在這種科學運用數(shù)學模型的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)，清楚地看到整個工程設(shè)計并對方案實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)計圖紙中存在的一些信息不準確或虛假的問題。由于BIM技術(shù)能將圖紙中的所有細微差別呈現(xiàn)出來，因此BIM技術(shù)有利于設(shè)計師及時發(fā)現(xiàn)問題，并加以修正。首先測試BIM技術(shù)構(gòu)建后的功能，可以有效地消除設(shè)計錯誤，深入調(diào)查和分析土木工程實際施工中的風險，科學地修改設(shè)計圖紙和施工方案，大大提高了設(shè)計圖紙的使用效率。
4.2施工成本管理
對于大型土木工程來說，工程造價的管理往往是非?，嵥榈?，而且有許多成本，如消費者報酬、機械設(shè)備、原材料的使用、水電設(shè)備等。等等，而這些費用的管理與建設(shè)單位的社會效益和經(jīng)濟效益密切相關(guān)。BIM技術(shù)在工程造價管理中得到了廣泛的應(yīng)用，一些有助于造價管理的活動可以進行，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、科學性強。它還結(jié)合施工現(xiàn)場的管理，建立了一個主動機的成本管理數(shù)據(jù)庫，使其能順利地找到相應(yīng)的成本表進行成本分析，利用工程量，使每個月的確認過程結(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)，實時更新每個材質(zhì)的訪問庫信息。
4.3施工進度管理
土建工程項目往往受到工程原材料價格、施工工藝、氣象條件等的直接影響，實際預算施工進度與規(guī)劃方案存在一定差異。不可能對工程造價進行及時有效的管理控制，這種差異可能會逐漸增大，影響工程設(shè)計方案的實施，有可能直接影響工程造價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)標準、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)施工進度，提高管理效率為目的。最后，施工項目經(jīng)理可以通過三維工程模型全面掌握日常項目施工人員的日常作業(yè)時間，合理分配各項目的施工管理任務(wù)，使工程師能在規(guī)定的設(shè)計周期內(nèi)順利按照設(shè)計要求完成。
4.4施工控制
一是借助BIM技術(shù)，有利于施工隊伍準確掌握建筑施工進度和技術(shù)優(yōu)化。在一些傳統(tǒng)土木工程建筑設(shè)計的圖紙中，由于我國技術(shù)的限制，只能呈現(xiàn)二維圖像，因此建筑設(shè)計項目必須有正視圖、立面和側(cè)視圖等，在調(diào)整時具有相對的可比性。BIM技術(shù)下的各種施工圖在一張設(shè)計圖上表現(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，對于部分建設(shè)難度較大的建筑，科通過多次反復計算，相比于傳統(tǒng)技術(shù)得出結(jié)果相對安全。隨著BIM等技術(shù)的不斷發(fā)展，仿真過程可以直接在一臺計算機上自動進行，大大提高了效率。此外，計算機所需的時間和人力成本相對較低，因此通常可以獲得許多數(shù)學模擬和邏輯估計，從而可以獲得最佳的大型建設(shè)項目設(shè)計和施工作業(yè)。建設(shè)項目的施工組織階段作為實施施工活動科學管理的重要階段，具有戰(zhàn)術(shù)安排與戰(zhàn)略部署的雙重作用。根據(jù)具體情況進行施工設(shè)計，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，并對設(shè)計施工現(xiàn)場進行組織和安排。BIM技術(shù)在建筑三維可視化、施工過程規(guī)劃、過程模擬等各個方面都表現(xiàn)出顯著的技術(shù)優(yōu)勢。
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)用于移動終端，對其施工過程的質(zhì)量控制將大有裨益。施工管理人員可以利用BIM技術(shù)在手機或互聯(lián)網(wǎng)上構(gòu)建瀏覽器，錄入模型，方便隨時查看技術(shù)規(guī)范，利用BIM云平臺技術(shù)根據(jù)工程實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，還可以進行驗收取證，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。對于施工企業(yè)而言，通過積極有效的實踐，才能制定符合企業(yè)發(fā)展實際的施工管理措施。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)實意義。
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作者：朱曉龍 單位：廣西職業(yè)師范學院