建筑工程BIM信息化管理研究与应用
一、立项原因
BIM是建筑信息模型的简称，它的核心是通过建立虚拟三维模型，利用数字化技术将工程项目进行可视化的呈现，将原来的二维图纸升级成为5D模型，通过优化施工过程，做到多效协调管控，达到为项目增值的目的。
BIM技术具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点，它可以运用于施工场地分析、建筑策划、方案论证、性能化分析、工程量统计、管线综合、施工进度模拟、施工组织模拟、建筑系统分析等施工全生命周期的各个阶段。建筑工程中应用BIM技术，打造智慧化工地，有助于提高设计和施工人员的工作质量以及工作效率，也项目各方的沟通提供了可靠的依据。
应用BIM技术进行工程项目的信息化管理，构建工程信息模型,发挥其在项目策划、设计、施工、运维等方面的重要作用，在推动建筑行业的科学发展上起着至关重要的作用。
二、研究内容及创新点
我们以“同弘朗庭”、“同锦世家”、“双创中心”三个项目为例，通过BIM技术分别创建建筑、结构、机电MEP模型，并对三者进行关联组合，发现建筑同建筑、建筑同结构、结构同机电相互之间的冲突关系，从而优化实施方案，主要通过以下几个方面进行实施：
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BIM三维场地布置
通过运用广联达场布软件创建了建筑模型以及场地模型，并将工程周边及现场的实际环境信息放到模型中，建立直观的三维施工场地平面布置模型。参照工程进度计划，形象直观地模拟各个阶段的现场情况，灵活地进行现场平面布置，实现现场平面布置合理、高效。通过将施工现场中的临设、生产操作区域、办公生活区、材料堆放区等以动态的方式进行合理布局，优化施工场地布置方案，模拟大型机械的安装使用覆盖范围，提高现场机械设备的覆盖率，降低运输费用及材料二次搬运成本。
BIM施工场地布置
BIM施工场地布置
施工区域布置
施工场地整体布置
（2）BIM施工资源管理
通过将BIM与施工进度计划相链接，将空间信息与实践信息整合在模型中，可以直观、精确地反映整个建筑的施工过程和虚拟形象进度，对项目施工进行精确计划、跟踪和控制，动态地分配各种施工资源和场地，实时跟踪工程项目的实际进度，并通过计划进度与实际进度进行比较，随时随地三维可视化监控进度进展，对于施工进度提前或者延误的地方用不同颜色高亮显示，做到及时预警，及时分析偏差对工期的影响程度以及产生的原因，采取有效措施，实现对项目进度的控制，保证项目能按时竣工。优化使用施工资源以及科学的进行场地布置，对整个工程的施工进度、资源和质量进行统一管理和控制，以缩短工期、降低成本、提高质量。
通过该模型，计算、模拟和优化对应于项目各施工阶段的劳务、材料、设备等的需用量，从而建立劳动力计划、材料需求计划和机械计划等，在此基础上形成项目的计划成本，其中材料需求计划的准确性、及时性对于实现精细化成本管理和控制至关重要，并以此为依据指导采购，避免材料资源堆积和超支。
根据形象进度，利用BIM模型自动计算完成的工程量并向业主报量，与分包核算，提高计量工作效率，方便根据总包收入控制支出进行。
在施工过程中，及时将分包结算、材料消耗、机械结算在施工过程中周期地对施工实际支出进行统计，将实际成本及时统计和归集，与预算成本、合同收入进行三算对比分析，获得项目超支和盈亏情况，对于超支的成本找出原因，采取针对性的成本控制措施将成本控制在计划成本内，有效实现成本动态分析控制。
同弘朗庭主体结构施工模拟
同弘朗庭进度款支付统计
（3）BIM管线优化布置
通过创建建筑、结构、机电模型，将三者进行协同，便可发现建筑与建筑之间，建筑与结构之间，结构与机电工程之间存在的碰撞问题，结合施工进度计划，并能发现各个施工班组之间的交叉作业、节拍施工错误等问题，并及时进行综合调整。
在同煤双创中心项目中，我们应用了BIM管线综合布置技术，由于综合实验楼地下车库主体结构梁与送回风管尺寸较大，按照二维图纸排布后只能压缩地库净高，导致地库车辆无法出入，浪费地库使用空间，我们通过制作地库三维机电模型，将地库主、次梁与风管放在同一维度空间内进行数据测量。原地库风管走向大多通过地库主梁（600*1600、600*1500），经过调整后，将原有主梁下风管移至次梁中间，整个地库遵循依次避让原则，尽可能使梁下空间得到充分利用，避免管道穿过主体结构，对主体结构进行开洞。应用BIM技术后，成功将地库净高控制在2.8m的位置，在 BIM 模型中可以直观的看到地下各专业管线之间空间走向和布置，综合考虑各类专业管线大小和空间位置预留，合理的利用有限的地下空间，达到设计要求。
我们按照BIM模型将地库管道碰撞的节点进行适当的翻弯处理，并参考给排水、消防、电气、通风等专业规范，将各专业管道有序排列并留有一定的检修空间，形成最终施工模型，再将三维模型转化为不同专业的二维图纸，将图纸分发到各施工单位手中，施工单位按图施工，既可以明确自己的施工位置，又可以提前掌握下料长度，这样既节省了工期，又提高了施工效率。
利用BIM技术进行3D协调
同煤双创中心管线碰撞检查
同煤双创中心实际施工管线
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BIM砌体排砖应用
利用BIM技术于施工前将所有砌块、圈梁、构造柱、导墙、顶砖、门窗洞口及过梁的空间位置预先做好定位及统计，同时，将非标准砌块、非标准构件提前由工厂加工好，并将所需构件、材料有针对性的提前运输至相应区域，以达到对项目施工实现精细化管理，节约施工材料耗损率、降低施工成本等目的。
利用BIM三维模型，直观展示砌体排布方案，并出具排砖图，严格要求按图砌筑，使墙体错缝更加工整、美观，避免因技术方案交底不清造成的损失。
采用Revit软件建立BIM模型
排砖图（CAD格式）
同弘朗庭施工现场排砖图
（5）BIM场景渲染技术
利用BIM场景渲染技术，模拟了“同弘朗庭”小区建成后的场景，合理地设计了小区的景观布置，自动将BIM模型数据导入到分析软件进行绿色建筑分析、风环境分析、日照分析以及耗能分析等，通过这种方式能够快速地进行各种分析和实际情景模拟。
BIM场景渲染技术可用于建筑规划和设计等方面，通过在电脑上创建虚拟现实，传递现场演示，达到建筑可视化效果。
同弘朗庭北立面全景
同弘朗庭小区大门
同弘朗庭小区夜景俯视
同弘朗庭地下车库效果
双创中心外立面效果
双创中心大厅导台效果
三、应用情况及经济效益分析
我公司将该项新技术成功地应用在了“同弘朗庭”项目、“同锦世家”项目和“双创中心”项目中，为项目的顺利开展提供了有效保障。
以“同锦世家”项目为例，通过BIM三维场地布置，在施工前项目部进行了合理的场地布置规划，节省人工费5000元，材料费10000余元。
以“双创中心”项目为例，通过BIM优化管线布置，机电施工的损耗率（ 结合定额测算后损耗率为5%）
同煤双创中心地库全专业安装工程造价约700万；
材料损耗金额=7000000*5%=350000元；
BIM管线综合节省90%损耗，节约工期7天；
BIM管线综合最终实现经济效益=350000*90%=315000元。
以“同弘朗庭”通过BIM施工资源优化，本工程缩短工期25天，每栋楼的费用降低1%。按照每栋楼的土建成本1500元/㎡计算，本项目地上地下建筑面积共8.8万㎡，仅土建部分就可节约成本132万。
采用BIM技术排砖后，和以往传统模式相比，砌块损耗减少3%，全楼按预算需使用砌块1231方，按以往经验需多购入5%的砌块，采用BIM技术排砖后砌块只多购入2%。比以往节约砌块约37方。砌块价格为180元/m?，共计节省材料费6600元。二次倒运每层减少人工2个。1#楼共27层，节省人工27 ×2=54个人工，每个工260元，共计14040元。
同弘朗庭住宅小区项目1#楼的二次结构共计节省成本14040+6600=20640元，同弘朗庭共4栋楼，BIM排砖共计节约8万余元。
通过BIM场景渲染技术增强了施工的可视化操作和实施效果检查，为工程项目增添了科技感。
综上所述，2019年我公司运用BIM技术进行项目管理，共计节约资金170余万元，缩短工期近30天。
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总体性能指标与国内外、集团公司内其他单位技术的比较
目前BIM技术在大同市建筑行业中属于一项热门技术，但能够开展该项技术的单位并不多，在集团公司内更是独树一帜。我公司为积极拓展新技术的应用，专门建立了BIM技术攻关小组，日后将对各项土建工程，乃至矿井机电建设中的施工方案作出有效指导。
五、存在的问题及成果推广应用前景
我公司将继续对该项技术进行深入研究，结合目前的主流应用，拓展BIM+二维码技术交底模式和BIM+无人机监控现场模式，通过二维码三维动画交底，动态演示关键工序施工过程，实现施工项目的质量、安全、进度、资料等管理均可在手机端进行实时监控、全程跟踪。
在投标时：协助业主快速做出三维策划图，快速获取评标专家的好感，如果有BIM加分项还能获得额外加分，如果有述标环节还能制作路线漫游和航拍视频，给述标环节增加亮点。
在策划阶段：协助业主进行可视化的策划设计，所见即所得的策划，有效规避策划问题带来的不必要的损失，便于我们策划阶段从技术和经济两个纬度的合理性进行实时的分析。
施工阶段：通过虚拟施工，航拍视频以及视点保存及增加备注的方式，形象的向领导或甲方汇报当前的施工情况。采用三维可视化三维模型进行交底，可以让施工人员更容易理解施工节点做法，有利于确保工程质量。在施工前，利用三维模型，对关键工序进行施工模拟，进行工程施工流程的预先建造仿真，采用虚拟建造平台，确保了施工过程中的可靠性和准确性。
运营阶段：协助物业单位对建筑信息进行运营维护管理，针对建筑物原始信息记录、建筑使用情况或性能、入住人员与容量，机械通风系统、照明系统、水力平衡系统、电梯系统、视频监控系统等，物业管理人员可以通过3D平台更直观、清晰的了解楼宇信息、实时数据等相关节能情况，通过BIM运维管理平台进行高效的运营管理。
晋能控股煤业集团宏远工程建设有限责任公司
2021年8月17日
