——以某图书馆为例
Application Research of BIM Technology in Construction Project Management:
Taking a Library as an Example
吕航 LV Hang；闫晶 YAN Jing；李杨 LI Yang；彭欢 PENG Huan
（常熟理工学院，常熟 215500）
（Changshu Institute of Technology，Changshu 215500，China）
摘要：随着我国建筑行业的发展，BIM技术的应用越来越广泛。BIM是一种用于整合某一工程设计、施工阶段所有建筑数据的工具，在项目过程管理中发挥着重要作用。文章以常熟市某图书馆土建工程为例，应用Revit、GTJ、平面布置软件、模板脚手架软件、斑马梦龙以及BIM5D，对BIM技术的应用进行探讨，阐述BIM软件在应用过程中的存在的问题，并提出解决对策。
Abstract: With the development of China's construction industry, the application of BIM technology is more and more extensive. BIM is a tool for integrating all building data in a certain engineering design and construction phase, and plays an important role in project process management. Taking the civil engineering of Changshu Shilian Library as an example, this paper uses Revit, GTJ, layout software, template scaffolding software, Zebra Menglong and BIM5D to discuss the application of BIM technology and explain the advantages and disadvantages of BIM software in the application process, in order to provide the basis for the construction project management.
关键词：BIM；施工过程管理；模型；技术
Key words: BIM；construction process management；model；technology
中图分类号：TU71；TU17 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）24-0212-03
1 绪论
BIM——建筑信息模型，是一种用于整合某一工程设计、施工以及全过程管理中所有建筑数据的工具。在整个项目的规划、运营中起到了共享和沟通信息的作用。BIM技术的出现引发了建筑业的大变革，方便工程师正确理解各种建筑信息，为设计团队和参与建设、运营单位的所有利益相关者提供合作的基础。与传统方式相比提高了生产效率。
随着建筑业的不断发展，BIM技术也一直在创新突破。从最初的3D模型发展到了如今的BIM5D。BIM5D施工过程管理不仅有利于实现建筑资源的优化配置，还有利于实现建筑项目的科学化管理。一方面，可以通过软件及时发现问题，使建筑资源以合理的成本、在合理的时间使用在合理的位置，从而有条不紊地完成施工目标。而另一方面，施工单位能够通过软件进行进度控制，有效调节各个班组在不同建筑工程项目的作业时间，使项目管理人员有效率地组织施工生产活动，完成项目施工既定目标。
2 国内外研究现状
2.1 国外研究现状
BIM的发展是一个循序渐进的过程。从BIM概念被提出开始，它的应用就在欧美发达国家中迅速推进，并且得到了政府和行业的大力支持。近几年，发达国家的一般大型企业都拥有了应用BIM技术的能力，BIM技术专业咨询公司也大范围涌现，他们为中小型企业应用BIM技术提供了有力的支持。同时，BIM应用软件越来越多也越来越成熟，具有代表性的有Revit、Magicad等。
在BIM的应用日趋成熟的前提下，以美国为首的发达国家已经开始关注环境保护问题，着手打造绿色BIM。学者张星远、臧元（2018）指出，从2005年到2015年期间，绿色建筑在美国建筑市场的比重在不断的扩大，且美国制定了强制性标准，要求建筑工程在施工过程中要提高建筑效能和资源利用率，同时降低建筑物碳排放[1]。
2.2 国内研究现状
与国外相比，我国对于BIM技术的研究开始的比较晚。最初，国内学者对BIM的研究热情并不高，2008年之前国内介绍BIM的文章寥寥无几。学者纪博雅、戚振强（2015）指出，2008年和2009年，为响应 “十一五”发展建筑信息化的要求，《中华建筑报》、《建筑时报》和《中国房地产》先后报道了约30篇与BIM技术相关的文章。几乎同一时间，数十篇学术论文以BIM作为篇名发表。突然涌现的大量报道和文章引起了学术界的关注，BIM研究进入学者们的视线[2]。除学术界的关注之外，政府也将BIM协同技术列为“十二五”中国建筑业重点推广技术，陆续发布了各种意见纲要。当前，我国BIM技术在施工项目管理中的应用仍然处于探索时期，多见于大型工程项目，例如国家会展中心工程、广州周大福金融中心工程等等。
3 BIM应用案例
3.1 工程概况
常熟市某图书馆项目建筑面积10931平方米。其中地上3层，建筑面积9497平方米；地下室1层，建筑面积1434平方米。结构形式为钢筋混凝土框架结构，抗震设防烈度为6度。
3.2 BIM建模
3.2.1 Revit建模
Revit建模是BIM技术应用的第一步，可以导入GTJ、模板脚手架设计、BIM5D等软件中，进行综合应用。除此之外，该软件还可以生成构件明细表，使用者可根据自己的需要导出某种类别的构件明细表，以便工程量的查看与核对。本工程Revit模型见图1。
3.2.2 GTJ建模
广联达GTJ综合了土建算量和钢筋翻样两个软件的功能。该软件除逐层绘制构件之外，还可以通过识别CAD图纸或导入Revit模型等方式建立计量模型，能够大大提高工作效率。本工程主体工程部分采用导入Revit模型，装饰装修工程采用绘制的方式建立模型，获得建筑物各分部分项工程的工程量，为预算编制所需工程量做准备。
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3.3 造价编制
本次采用广联达计价软件GBQ对图书馆进行造价编制。GBQ是一款集计价以及招投标管理于一体的计价软件，可以直接导入BIM5D对工程进行成本管理。图书馆的土建工程（包含桩基工程）经过人工费、材料费、施工机具使用费、管理费和措施费等费用的调整，最终编制所得投标总价为23661771.76元，单方造价为2164.64元。
3.4 施工过程管理
3.4.1 平面布置
应用广联达BIM施工现场布置软件对图书馆工程进行施工场地的布置。该软件可以通过直接绘制或导入并识别CAD图纸、GCL文件来建立施工现场平面布置模型。软件中所有模型都是仿真建立的，可以给设计者提供直观的三维模型，从而判断场地布置是否合理。本次建立三个模型，分别为基础施工阶段、主体施工阶段以及装修阶段的施工现场布置模型。
3.4.2 模板脚手架设计
该软件可以直接导入建好的Revit模型，根据多重规则以及设计要求进行拼模，生成三维效果图，同时还可以提供下料单以及材料统计表等。软件操作简单，模型直观，可以完美的替代设计人员手工设计模板。
3.4.3 进度计划安排
设计者可以利用斑马梦龙软件绘制网络图，在项目施工过程中通过辅助关键线路和前锋线对工期进行动态管理，使项目进度变得可控。施工进度计划编制依据有施工任务委托合同、工程的初步设计、施工图预算、合同工期、施工组织设计以及建设地区调查资料等等。本工程开工日期为2019年1月1日，竣工日期为2020年1月30日，总工期为395个日历天。
3.4.4 BIM5D应用
BIM5D是基于3D建筑信息模型整合“时间进度信息”和“成本造价信息”形成的五维建筑信息模型，将建筑模型、进度计划、预算等信息综合起来，使建筑施工各流水段与建筑模型中的各构件关联，进行施工流程模拟，实现对工程的进度管理。并能将预算与模型进行清单匹配查看资金曲线，进行成本管理。最后生成各类工程所需图表、信息，对工程进行全过程的计划、进度、质量管理。
①计划管理。
BIM5D能够根据使用者的不同需要生成不同的工程量报表，我们可以从时间范围、施工楼层、流水段、构件类型等不同的方面进行准确的查量。例如，表1材料采购计划表为本工程基础及地下室土建施工阶段所需部分材料列表。
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从表格中我们可以得到每种材料的进场时间及其各时间段的计划数量，同时可以看到表格还提供了计划单价。材料采购人员就可以根据这张表来按期按量购买材料，可以避免材料购买过早、过多的闲置情况，同时可以以该表提供的单价作为参考，控制成本支出。
除表1外，软件还可以根据模型、进度计划以及工程量清单生成的混凝土、钢筋用量资源曲线图，便于管理者核实每月的资源消耗量。
②进度管理。
在施工模拟界面，可以对整个工程的施工流程进行推演。通过将进度计划与模型流水段相关联，使模型中的每个构件都有它自己的进度信息。在视图中打开进度计划就可以对工程进行进度管理。
③成本管理。
预算文件导入并全部匹配完毕后生成资金使用曲线。除资金曲线外，可以看到本工程每层建造所需成本，在合约规划中有各项资源的明细，可以在软件中进行分包合同维护。另外还有清单三算对比以及资源三算对比。通过对比可以看到各个清单的中标价、预算成本以及实际成本。同时表格中还有盈亏列，在施工过程中工程负责人可以通过5D生成的盈亏情况对工程投资进行控制，若表格中出现亏损清单则要分析原因、采取措施，在保证工程质量的前提下缩减投资额。
④问题跟踪管理。
在工程实际建设过程中，可以通过BIM5D将工程数据共享到云端，同时在现场的施工人员可以通过手机端将现场采集到的数据融入进项目，从而实施项目的问题跟踪和资源管理。
4 BIM存在问题分析及对策
4.1 存在问题
目前，BIM的发展与推广仍然存在着非常多的阻碍。首先便是建筑业全能型人才的缺乏，BIM的应用要求从设计阶段开始，某些通常在后期由专业人士深化的问题需要在设计阶段就体现出来。这大大增加了设计师们的工作难度，也扩大了设计师必须学习的专业范围。同时，企业缺乏大量的专业技术人员，由于人员以及BIM技术水平的限制，企业对于BIM的应用也有限，因此BIM的推广也受到了限制。其次便是软件自身的问题，例如运行速度慢、各软件之间的兼容性差等等，本文将重点介绍Revit、GBQ以及BIM5D在应用过程中的一些问题。
4.1.1 Revit应用问题
①随着建筑模型的逐渐完整，Revit所占内存也越来越大，这对使用者电脑的内存要求较高。内存不足的电脑会运转不过来，出现无法继续绘图的情况，文件很大时甚至影响整个电脑的运作。
②Revit在导出R5D时，会出现自己新建的族无法进行图元匹配的情况，此时需要自己一个一个手动匹配，并且该匹配规则不能永久保存，如果将文件发送至另外一台设备就需要重新匹配，造成大量的时间浪费。
4.1.2 GBQ应用问题
①清单计价规范单一，一般采用2013清单计价规范。若计价过程中所用的工程量清单中部分工程量并没有按该计价规范给定，就会造成计价错误。
②与实际施工应用贴合度有待提高，部分施工方案复杂或应用材料不常见的工程难以确定套用的定额子目。
4.1.3 BIM5D应用问题
①模型互导过程相对而言较为繁琐，并且BIM5D没有修改模型的功能。如果在应用过程中发现模型存在问题需要重新回到建模软件中修改，修改完毕后再重复互导过程，造成了时间与精力的浪费。
②BIM5D3.5版本的进度计划中，工程各流水段的实际开始时间和实际结束时间不能在软件中直接输入，需要通过斑马梦龙软件导出Project，在Project中修改实际开始时间再导入BIM5D。这一系列操作相对来说比较麻烦，并且Project软件的安装对电脑配置要求较高。
③问题跟踪板块具有一定的局限性，它仅仅只能起记录作用，并不能提供问题可能的起因以及合理的解决方式，仍旧需要人工解决问题。
④在施工模拟过程中，存在一些与现实施工顺序不符的情况，例如它弱化了梁、板、柱三者之间钢筋绑扎与支模板的顺序，只是单纯的按构件逐一出现。而在实际施工时，梁、板、柱的施工应是先绑扎柱子的钢筋，接着三者同时支模，支完模再绑扎梁和板的钢筋，最后进行砼浇筑。相应的，此施工阶段的劳动力、材料统计也会出现误差。
⑤由于软件中需要将模型与进度计划、预算文件进行关联，因此要求文件内容必须与模型构件相匹配，多专业之间的协同配合需求较高，也就要求软件应用人员必须要有较强的综合能力。
4.2 解决对策
4.2.1 人才培养
人才缺乏是阻碍BIM技术发展的重要因素之一，要想推广BIM技术就必须培养专业人才。一般来说，人才培养有两个途径，一是企业培养，二是高校增设课程。相对于高校而言，企业培养人才需要投入的成本和承担的风险都很大，难以推广。因此，高校增设课程以培养专业人才在推广BIM技术的过程中有着举足轻重的地位。除了基本知识和软件的学习之外，学生不能拘泥于形式上的学习，他们更应该深入到工程中去，切实了解、学习工程的施工过程和专业技术。
4.2.2 软件优化
企业应积极配合软件开发人员，统计工作人员在软件使用过程中发现的普遍问题，向专业程序员提出优化意见，并给出合理的报酬。
4.2.3 政府引导
政府可以加强政策的推广力度，一方面鼓励、引导程序员优化现有的BIM软件，甚至开发新型应用软件；另一方面可以采用提供补贴的方式鼓励建筑行业内的各大中小型企业应用BIM技术。
5 结束语
BIM的出现是工程建设领域的一个里程碑，它实现了工程项目的信息化、网络化、精细化管理。将建筑模型可视化，设计阶段便于设计者提前发现设计的不合理之处，施工阶段便于业主、施工方、监理三方信息交流，有利于提高工程质量。将来，BIM的应用会越来越广泛，BIM技术会发展的越来越好，最终应用于整个建筑行业。
参考文献：
[1]张星远，臧元.关于美国和中国建筑领域对绿色BIM应用的研究[J].北方建筑，2018（01）：74-78.
[2]纪博雅，戚振强.国内BIM技术研究现状.[J].科技管理研究，2015（06）：184-190.
[3]李亚女.BIM5D技术在太平桥住宅楼工程的应用[J].上海建筑科技，2017（03）：52-54.
[4]孙楠，颜欢，李建宁，等.BIM5D技术在应用中的问题及其对策[J].价值工程，2018（18）：246-247．
[5]刘晓逸，苗凤敏.BIM5D技术在施工项目管理中应用研究[J].价值工程，2019（03）：142-144．
[6]曹阳，李斌，高春彦.基于BIM技术的信息集成化施工管理应用研究[J].价值工程，2018，37（20）：280-281.
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