基于bim的工程项目进度管理实例分析

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基于BIM的工程项目进度管理实例分析包胜林洋杰赵政烨毛宇珏袁娇闫珞咿浙江大学建筑工程学院摘要：通过查阅众多文献资料，结合浙江省某养老基地项目，利用案例应用分析来开展相关工作。在对BTM技术进行介绍的基础上，阐述BTM的技术原理和应用价值。将工程应用作为切入点，结合实际案例，探索将BIM技术拓展到工程项目进度管理的可行途径。通过实际案例的应用，总结了BIM的主要作用，思考如何更有效地将B1M技术应用到工程项目进度管理的各个阶段。研究将给B1M技术的后续发展与应用提供一定参考。关键词：BIM;进度管理;案例分析;收稿日期：2017-09-11Received：2017-09-110引言据行业数据统计，2015年全国建筑业总产值达到180757亿元，占国内生产总值（676708亿元）的26.7%;2016年第一季度全国建筑业总产值达30850亿元,占全国国内生产总值（158526亿元）的19.5%。建筑业在我国国民经济中承担着十分重要的拉动作用。但是，如此庞大的建筑市场，其效率并不高。低效的问题和浪费现象不利于建筑业的持续发展，这也促使人们对建设工程项0的生产方式和组织方式进行再次革新。随着时代的进步，信息技术飞速发展，逮筑信息模型（BuildinginformationModeling,BIM）这个概念和相关新技术的提出，成为建筑行业革新的重要推力。我国对BIM技术的应用仍处于探索时期，BIM在进度管理方面的研究范围较窄、数量较少。即使在0前的项0进度管理中应用BTM,也不能充分发挥其应冇的价值。所以，研宄和探索如何在工程项FI进度管理屮应用BIM相关技术十分必要。 1BIM技术随着计算机技术深入各个行业领域，传统建筑业逐步面临转型。B1M概念是由制造业中的产品模型定义(ProductModelDefinition,PMD)而来。BIM包含了整个产品的构成、功能以及行为数据，还能描述其生命周期。BIM通过集成项目的业务流程以及信息的收集、管理、交换、更新、存储过程，保证在不同的应用软件之间、项FI阶段之间以及项FI屮各参与方之间的信息共享与沟通，提高了工程项目设计、施工、运营、维护的质量和效率。1.1BIM的技术原理及其优势BIM不仅是模型、是过程，而且更是一种技术。BIM所伍含的众多属性和功能归根结底就是信息，BTM作为信息的载体，将实体建筑转化为信息，此过程是使用和管理信息的技术。而BIM带给建筑业的最大价值就是提高Y信息的有效利用率。1.2BIM技术的应用软件BIM的信息转化需要借助相关软件来实现，除了核心建模软件之外，还要用到多种辅助软件。结合各种软件的优势，将苏应用到项0中，以实现BTM的实际功能，使效益最大化。BIM的相关软件主要分为模型创建软件和模型应用软件两个大类。三维建模、方案设计和几何造型等软件属于模型创建类，其余大多属于模型应用类。而Autodesk、Graphisoft和Bentley三大公司占据了B1M软件的主要市场，见表1。表1常用BIM建模软件下载原表2BIM在工程项目进度管理案例中的应用基于探索BTM技术在实际工程项目案例管理中具有何种价值的目的，以浙江省某养老棊地2楼项A为例，通过运用BIM平台软件进行BIM建模、项A进度计划和施工模拟的工作。2.1项目介绍该养老基地项目占地100亩(1亩＞666.67m),建筑面积7.5万m,是县重点招商引资、重点督办项0,属省、市、县三级重点项0,拟建该市规模最大、设施最齐全的养生养老基地。项目包含地上10个单体和1个独立地下室，整个地块为三角形，3、5、6楼布罝在北侧，2、9、10、11楼布置在中间，1、7、8楼布罝在南侧。整个小区设罝 2个出入UI,主出入UI设置在南侧，小区北侧为次出入UI。 2.2案例分析与演示为了应用实例说明BIM在工程项目进度管理中发挥的作用和体现的价值，项目选取Autodesk公司的Revit和Navisworks软件来进行案例模拟。该楼的建筑形式棊本对称，容易安排流水施工，各楼层的建筑形式棊本相同（标准层）。但是项目规模较大，难以在短时间内完成全部的建模工作，所以简化为只以建筑结构模型为例进行基于BIM的工程项目进度管理的应用研宄。由于现有软件的限制，很多施工辅助作业（比如脚手架的搭设，支模板等）和针对面层的作业（比如内墙面抹灰作业等）在施工模拟时不能全部体现出来。不过在总体上并不影响探宂BIM在施工进度管理中的应用。2.2.1BD1模型构建及与工程量提取（1）结构柱。2楼的结构柱包含矩形柱和异型柱。根据CAD平面结构图，将各种结构柱的截面类型在Revit中创建相应的族。随后把各层的CAD结构柱施工平面图导入Revit,将创建的各类结构柱布置到正确的施工图的位置上。标准层的结构柱模型见图1。图12楼标准层的结构柱模型图下载原图施工进度计划编制的直接依据是工程量，工程量清单在项目管理中有着重要作用。随着模型的建立，在Revit中创建完每一个结构柱实例后，结构柱的工程量信息会同步记录到后台数据库屮（如结构柱所需混凝土体积大小等）。Revit在菜单栏工具中提供了创建明细表的功能，以便按照需求对后台数据库中的信息进行展示。案例根据工程量统计需求，创建出结构柱的明细表，同时展示了相应字段。为了便于编制施工进度计划，案例按照施工层、结构柱类型对工程量进行了分类汇总。结构柱工程量统计见图2。⑵框架梁。框架梁模型先根据CAD图创建梁的类型，再根据梁的平面施工图布置梁，与结构柱模型的创建过程相似。2楼的梁截面形式主耍有150mmX300mm、250mmX470mm、400mmX500mm等。图3为2楼的框架梁的模型图。（3）墙体。根据设计说明，按照外墙和内墙分别定义墙类型。除施工图上注明之外，所有楼地面以上120厚、200厚填充墙均采用MU10贞岩烧结多孔砖M5.0混合砂浆砌筑。标准层的墙体模型见图4。 图32楼框架梁模型下载原图图42楼墙体模型下载原图编制墙体施工进度计划时所需的主耍工程量也可按相同过程创建。通过明细表可以反映案例中墙体模型的体积与面积。按照施工层进行墙体的统计，墙体工程量见图5。(4)楼板。楼板的建模包括楼板上的洞n和楼板的外部边缘界限。案例将主要的楼梯和电梯洞口依据设计阁进行布置，但其他管线预留洞口没有体现。现浇混凝土结构楼板的厚度为150mm，楼板的设计模型见图6。为了进行施工模拟，楼板的浇筑需要分区进行，所以案例利用Revit创建施工零件(一种面向施工视角的模型组件)，从而把设计模型转化为施工模型。案例将楼板划分为左右两个区域安排施工，楼板施工模型示例见图7。图52楼墙体工程量统计(软件截图)下载原图图62楼楼板设计模型下载原图图72楼楼板施工模型下载原图分层统计的楼板浇注工程量见图8。(5)门窗。根据门窗表在Revit中创建门窗族，同时根据平而图将各类门窗布置到相应位置。其中门的主耍类型有：乙级木质防火门、断热塑钢中空玻璃平幵门、甲级木质防火门、乙级木质防火门、成品实木门、断热塑钢中空玻璃推拉门等。窗主要为百叶窗，断热塑钢中空玻璃推拉窗、断热塑钢中空玻璃平开窗等。标准层、室闪及立面的门窗模型如图9~图11。 图82楼楼板浇筑T程量统计（软件截图）下载原图图92楼标准层门窗模型下载原图2.2.2施工计划链接在上述模型建立和工程量统计的基础上，可进一步按照流水施工的要求安排进度计划（表2）。本部分对实际项目的进度计划进行了简化，将其分成场地布置、楼板浇筑、结构柱浇筑、框架梁饶筑等几块内容。场地布置与模型中的地形相关联，而其他施工任务则按照流水施工的原则进行分区域分层施工。软件中的部分流水施工进度计划如下：在BIM平台上（Navisworks2016）进行施工模拟的时候，其中一项关键内容就是将模型中的构件及构件组与进度计划一一对应并完成链接。图10室闪门窗模型下载原图a）门模型b）窗模型图112楼立面门窗模型下载原图表2初步进度计划下载原表表2初步进度计划下载原表具体操作是在Navisworks中将Revit模型打开，然后把3D模型载入到I:作平台。Navisworks的3D模型表达形式为树状结构，各个构件首先被按照楼层划分;其次，根据Revit中族类别、族、类型的层次关系依次向下细分，为载入进度计划采用了Timeliner工具，通过这个模块导入进度计划，建立任务层次;再次， 通过附着的方式将每项任务和和关构件关联起来;最后，以进度计划的时间轴为主线，按顺序生成模型构件，实现施工模拟的任务。例如，将某层墙体的模型与相关的进度计划进行绑定，见图12（图下方即为Navisworks屮的Timclincr模块）。图122楼某层墙体进度计划链接下载原图通过树状图同样可以过滤得到结构柱、梁板等模型，并与进度计划中的对应项实现绑定，见图13。对于墙面抹灰等细部装饰工程，因时间和软件的限制不再进行模拟，在编制进度时也应尽可能将其哲略或简化。案例的装饰阶段主要用门窗的安装来表示，某层门窗模型和进度计划的绑定见图14。图132楼某层结构柱进度计划链接下载原图图142楼某层门窗进度计划链接下载原图完成所有链接工作后，点击Timeliner选项卡中的模拟选项卡，可以实现动态进度管理显示任意时间段的实际工程量，并以动画形式在模型屮展示（图15）o图15Timeliner屮模拟选项卡的动态进度管理卜载原图动态进度管理能够实现显示某一关键时间节点计划进度与实时记录的实际进度的对比，通过实际项目进度与计划项目进度的对比，并对关键时间点的施工进度进行预警。模拟选项卡中的动态进度管理能够根据不同颜色的显示及时发现施工进度的延误情况（例如红色区块表示延误，黄色区块表示超前），相比起传统的二维进度管理，能够更加直观、更加及吋地反映出工程的进度误差，以达到及时合理调整进度计划的目的。2.2.3施工计划调整与施工虚拟建造 (1)施工计划调整。BIM模型包括从设计到施工的大量数据信息，并且具有一致性。因此，可根据设计完成的模型汇总工程量，同时编制修改进度计划。制订好初步进度计划，在Navisworks中链接构件组和进度信息，通过时间维度检査模型，为进一步发现施工计划中的问题提供保障。在图16中，图中框出部分显示的是当前时间点正在进行的作业楼板浇筑。在完成前期场地平整和一层楼板浇筑后，这两项任务将在不同的施工区域同时展开施工。在BIM可视化平台下能够看出，这两项施工任务的工作面充足，可以同吋安排施工，但这在传统的一维进度管理软件中就很难得到体现。另外，案例的模型只涉及结构柱、楼板等实体构件，而对于辅助的施工工序，经验丰富的施工管理人员可以通过可视化动态模型，控制模型中与实体相关的辅助作业。比如图16中缺少的结构柱模板支撑、楼板支模施工任务，这些辅助作业只需耍保证在实体任务施工之前完成就可以了。图16某层结构柱楼板同时施工下载原图根据施工进度计划，某层开展外墙浇筑作业，其上层也将开始结构柱浇筑作业。在图17中，当前层己经完成了结构框架，为上层区域提供了充足的作业面，上层可以开展结构柱的浇筑，而完成了该层外墙浇筑的施工班组正在进行该层二区的施工(框出部分)。图17某层外墙浇筑与上层结构柱浇筑下载原图从图18中可以看到，某层完成了结构框架浇筑，初步计划仅是在一区内进行内墙砌筑工作，但模型显示二区也有足够的工作面。考虑到内墙砌筑作业所需的吋间比较短，所以将原先按区域施工的计划更改为按施工层施工。通过多次模拟，最终的施工模型见阁19。图18某层室内砌筑工程施工与上层框架浇筑下载原图上述例子表明，在施工模拟中，若进度计划存在实际问题或有进一步优化的必要，BTM就能够体现更大的价值。 （2）虚拟建造及模型显示。在完成上述施工模型构造后，NavisworksManage还具备将整个施工过程进行仿真模拟建造的功能:如模拟施工工序、模拟现场车辆设备运行、制作相关动画等。通过虚拟建造工作，能够避免大量返工带来的资源消耗，为实际工程项目施工找到最优的可行方案;通过模型整合计划进度与实际进度的4D时间信息，在模型中不同颜色的标注，以及在动画中展现计划进度和实际进度的偏差，都冇助于调整施工进度;通过模拟施工过程，可以发现不同专业需要配合的地方（例如:物料进场路线的确定，可及早协调所涉及专业或承包商进行配合，清除行进过程中的障碍;物料进场后的堆放也可通过BIM模拟，对于有可能出现损害物料的因素做到提前预防，根据物料使用顺序和堆放场地大小确定最佳方案。避免出现各专业乱堆而造成的频繁协调的不良现象。）；对于机电三通部分，传统往往是各个专业谁先到谁先得，不考虑其他组别的可建性，以至于造成后到的施工专业无法施工的现象，引起不必耍的返工并影响进度管理。提前就局部位置运用BIM模拟施工顺序，可有效指导施工，减少协调的工作量和不必要的施工成本，见图20。图20工程虚拟建造动画效果实例下载原图案例对模型的虚拟逮造进行了相关的逮模:1:作，基丁•Navisworks的Timeliner所构建的4D模型，通过视点工具选择所需的视点窗口并保存，见图21。结合漫游、缩放、Timeliner、Animater、Scipter等工具可以对某构件或是整楼施工制作完整多角度的动态视频，见图22。3结语针对基于BIM的施工进度计划管理这一主题，本文首先对实际案例做出了一定简化，以便完成BIM模型的创建。标准层模型中的构件主要包括:楼板、结构柱、框架梁、楼梯、门窗等。随后利用明细表功能，创建不同施工构件的工程量统计表。根据汇总的工程量大小编制进度计划，案例按照流水施工的要求，分区分层（含两个施I:区域）进行施模型和进度计划可在Navisworks中对应绑定。此外，Navisworks可模拟构件组的施工过程，以便发现问题和调整进度。经过大量虚拟建造模拟，最终完成了本文中的施工模型。 图21视点选取下载原图图222楼施工仿真模拟动画下载原图通过实际案例操作，BIM在工程项目进度管理中发挥的作用可归纳为以下几点：(1)可根据可视化的数据信息，检查一开始较为简略的进度计划。(2)通过工作面进行施工进度计划模拟，不断优化调整，保证最大限度地利用闲置的工作面，这是在一维的进度计划管理软件中难以体现的。(3)原有进度计划的不足会在动态施工模拟中暴露出来，避免了返工带来的人力物力消耗，而且进度管理软件的大量模拟，也能够保证最终计划不在空间上出现明显的错误。(4)详细数据记录与链接，保证现场与模型实时更新，保证进度信息的可靠性、完整性。参考文献[1]丁士昭.建设工程信息化导论[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.[2]李建平，王书平，宋娟，等.现代项目进度管理[M].北京:机械工业出版社，2008.[3]刘广文，牟培超，黄铭丰.BIM应用基础[M].上海：同济大学出版社，2013.[4]何关培.BIM总论[M].北京:中国建筑工业出版社，2011.[5]牟茗.四维建筑信息模型技术研究[D].北京:北京林业大学，2009.[6]陈继良，张东升.BIM和关技术在上海中心大厦的应用[J].建筑技艺，2011(S1):104-107.[7]刘爽.建筑信息模型(BIM)技术的应用[J].建筑学报，2008(2):100-101.[8]甘露.BIM技术在施工项目进度管理屮的应用研宂[D].大连:大连理工大学，2014.[9]马震.基于BIM的益通仲伯物流厂房工程项目进度管理研究[D].青岛：中W海洋大学，2015. 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