BIM技术在土建施工现场布置中的应用要点

方均

【摘要】近年来，我国建筑业得到快速发展，土建工程建设规模持续扩大，对施工现场布置水准提出了更严格的要求。但当前部分土建工程仍旧采取传统的现场布置方式，现场布置工作难以满足实际的场地布置要求，不利于工程质量、安全、进度、成本目标的实现。针对于此，为实现现场布置优化目标，本文对BIM技术在土建施工现场布置中的应用优势与要点进行探讨。

【关键词】BIM技术;土建施工;现场布置

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.28.080

1、BIM技术在土建施工现场布置中的应用优势

1.1土建施工现场可视化、立体化布置

在早期立项的土建工程中，受到技术水平限制，普遍采取绘制二维平面图纸的方式来展示施工现场布局，无法立体化呈现施工现场布置情况，容易在图纸交底环节形成认知误差，无法直观表达布置意图，使得土建施工现场实际布置情况与方案内容产生偏差，进而影响到工期进度与造价成本。同时，采取人工方法审查施工现场布置方案与图纸中是否存在作图不规范、参数标记错误模糊、图纸错落遗缺等问题，对相关方案图纸进行反复修改，场地布置工作量较大。

在这一工程背景下，BIM技术在土建施工场地布置中的核心优势体现在立体化呈现、可视化溝通、辅助修改三方面。其中，在立体化呈现方面，在构建的BIM模型中立体化呈现土建施工现场布置结构，如现场临时道路标高、灯具高度等，突破二维平面图纸的局限性，帮助工程参建人员直观了解现场情况，避免因产生认知误差而引发一系列施工设计问题的出现。在可视化沟通方面，土建工程参建单位可以在BIM信息平台上通过参照BIM三维模型，在可视化状态下开展工程协商探讨工作，业主充分了解土建工程现场情况，判断现场布置方案是否满足工程建设要求与现实需求，提供切实可行与清晰明确的指导意见，以及对修改后的土建施工现场布置方案有着直观了解。而在辅助修改方面，在修改土建施工现场布置方案与配套图纸时，无需采取人工绘图方式来逐张修改大量图纸，使用BIM软件自带工具，对模型中的相关参数进行调整，软件即可自动调整相关联图纸模型，在短时间内完成方案图纸修改作业，以此来提高现场布置设计效率。

1.2土建现场布置优化设计

现代土建工程具有现场环境复杂多变、工期长、专业工种多的特征，在工程建设期间，现场环境发生变化，持续形成全新的变量因素，现场实际情况与布置方案内容不符，导致土建施工现场布置方案丧失实际的参考价值，没有起到应有的指导作用。

BIM技术的应用，通过开展模拟预演试验，在已知工程信息资料基础上模拟推导土建工程在不同阶段的现场情况，预测工程建设期间可能出现的变量因素与突发状况，为现场布置方案与施工参数的优化设计提供信息支持。例如，使用BIM软件中自带的日照分析工具，以三维动画演示形式来模拟不同日照条件下的土建施工现场情况，根据模拟结果调整现场照明系统运行时间、照明灯具启闭数量、灯具数量与分布位置。同时，还可使用软件的碰撞检查功能，模拟施工过程，观察土建施工期间是否存在碰撞问题，常见碰撞问题包括塔吊物资调运高度不当与周边障碍物与设施相互碰撞、工程机械在场地内行驶期间与转弯处道路缘石碰撞、工程机械因运输线路重叠而相互碰撞。随后，根据碰撞检查报告来调整土建施工现场布置方案，如拓宽场内临时道路转弯处宽度、调整塔吊吊运物料高度、重新规划部分工程机械的场内行驶线路、清理塔吊物资吊运线路及周边分布的障碍物。

2、BIM技术在土建施工现场布置中的应用要点

2.1建立场地布置族库

在BIM三维建模过程中，场地布置族库是其中一项重要步骤，通过自建族来表达土建施工现场布置方案中无法使用软件自带系统族准确描述的工程构件与设施信息，族库建立合理与否，直接影响到后续场地布置工作量，是实现一模多用目的的关键。

在建立场地布置族库时，首先，要求工作人员正确理解BIM技术体系中族的概念与主要类型，将族视作为BIM三维模型的主要构成要素，相同类型的族具有共性特征，在满足特定条件下可以重复使用，通过整合相同类型的族来构建族库，以拓宽所构建BIM模型的应用场景，避免在土建施工现场布置期间重复构建大量的BIM模型。根据实际应用情况来看，BIM模型中的族分为自建族、系统族、内建族三种，自建族是用户在BIM软件中生成文件夹并载入相应模型中形成的族，系统族是将系统自带文件中导入修改的信息，内建族是在BIM模型中创建族文件的族。其中，自建族具备文件单独存放、修改、导入其他模型的条件，系统族具备信息简单修改的条件，但无法以文件形式载入其他模型，内建组不具备载入其他模型的条件。

其次，正确掌握族的建模方法，在软件中下达拉伸命令、融合命令、旋转命令、放样命令与融合放样命令。其中，拉伸命令是在软件中绘制BIM模型平面轮廓，根据布置方案设定拉伸起点和中点，将二者相加值设定为模型高度，在模型中标注以上信息与设定标签，通过变更标签内容来调整模型信息。融合命令是在模型中下达第一、第二端点命令，修改BIM模型上下平面，再将形状差异性模型加以融合处理。旋转命令是在模型中依次绘制轴线和边界线，设定起始结束角度，依托轴线对模型边界线图形旋转处理。放样命令是在软件中绘制封闭轮廓以及生成路径来构建模型的一项命令，根据BIM模型与族库建立要求来确定路径属性，如生成圆形闭合曲线路径或是线段开放路径，要求所绘制平面轮廓和路径保持垂直状态。融合放样命令是在模型中先后绘制封闭轮廓与路径，要求路径中存在多个差异性封闭轮廓。

2.2 BIM施工场地布置模型的构建

土建施工现场布置模型的建模流程由输入、优化、输出三部分组成。其中，输入部分包括可布置场地、临时设施数量尺寸、临时设施间的物流与分物流关系等组成，要求工作人员提前在软件中确定土建可用场地，导入设施尺寸数量、机械设备数量等参数。优化部分由目标函数、适应度函数、惩罚函数共同组成场地布置方案，在软件中依托设施物流和非物流关系来确定目标函数，导入场地约束条件修正目标函数，应用粒子群等算法确定适应度函数，最终生成场地布置方案，构建BIM模型。输出部分是结合现场实际情况与算法计算结果来调整BIM模型，获取土建施工现场的最优布置方案。

此外，要求工作人员正确掌握不同类型模型的正确建模方法。例如，在构建现场地形模型时，在软件中下达放置点命令，创建TXT格式文件，设定一定数量的放置点与相应的绝对高程数值，或是在模型中链接CAD图纸与下达地形平面指令，完成场地地形建模作业。而在构建场地管道模型时，使用BIM软件自带工具，新建管道系统，下达管道命令，根据所导入文件数据，在模型中添加管道材质、数量、标高、坡度、埋深等参数，完成建模作业。在后续管道布置方案出现变更调整时，用户直接对模型中的管道标高等参数加以调整，即可修改模型中对应管道的水平位置与标高状态。

2.3 BIM模型优化

在土建施工现场布置方面，BIM技术的核心优势是依托BIM技术的模拟性与协同性特征，在土建施工现场布置方案基础上开展模拟预演试验，以三维动画演示形式来模拟不同工况条件与后续施工期间的场地情况，帮助工作人员提前发现场地布置方案中存在的不合理问题，对方案进行优化调整。因此，为充分发挥技术优势，营造良好施工环境，必须全面掌握BIM模型优化的技术要点。

在土建施工现场布置阶段，BIM模型的主要优化技术措施包括：第一，施工机械优化。模拟施工过程中各类机械设备的作业情况与操作过程，判断各类机械设备的空间位置与作业半径是否相互影响，对比实际作业情况与施工要求，根据模拟结果调整机械设备配置方案与进场作业计划。例如，开展塔吊设备模拟试验，掌握塔吊设备的吊装空间、起重能力、占地面积，增减塔吊数量来控制作业效率，调整塔吊分布位置避免出现塔吊交叉作业。第二，运输路径优化。在模拟预演试验中观察运输车辆的行进速度，计算物资材料在不同时间节点下的运输量和供应情况，对比分析模拟结果与预先设定的期望值，根据对比结果来调整土建施工现场布置方案中的道路路径，如增加道路宽度，通过改善运输车辆并行行驶条件来提高运输效率和单次运输量。第三，临时用水用电方案优化。在模拟预演试验中重点观察临时区域用水用电设施是否存在安全隐患，开展水电管线碰撞检查，标记冲突碰撞部位与生成协调优化数据。随后，在模型中导入相关规范标准，判断方案中是否存在违反政策性要求的问题，如临水临电管线材质是否达标、消防设施间隔距离与分布位置是否符合要求。第四，人员疏散优化。在模型中模拟出现建筑火灾、边坡滑塌等工程事故时的人员疏散情况，统计容易发生人员跌倒、踩踏等次生事故的高发部位，分析问题成因，采取相应处理措施，在场地中规划人员疏散路径。例如，针对人群密集部位，为避免踩踏事故的发生，需要同时规划多条安全疏散路径，避免密集人群同时涌入一条疏散路径。

2.4土建施工场地布置工程量统计

在现代土建工程中，随着建设规模的扩大，现场工程量统计难度与工作量出现明显变化，如果仍旧采取传统的人工统计算量方式，不但使得工程量统计效率下滑，同时，受人为因素影响，屡屡出现漏算、重复计算、错误计算问题，工程量统计结果无法真实反映土建施工现场情况。

为解决这一问题，需要将BIM技术的应用场景拓展至场地布置工程量统计方面，凭借BIM技术高超的数据采集与分析处理能力，辅助人工在短时间内完成工程量统计工作，并对统计结果的真实性与准确性提供技术保障。而BIM场地工程量统计方法为，用户使用BIM软件自带明细表算量统计工具，在软件中点击视图选项卡与下达明细表数量统计命令，创建明细表对话框，根据统计工作开展需要，在明细表中点击相应类别信息，重新编辑明细表名称，设置字段与添加明细表属性，将统计出的可用字段添加至明细表内，编辑字段顺序，使用软件的过滤器工具过滤重复导入和不符合统计条件的字段。随后，载明细表中逐项列出统计结果，由工作人员对统计结果进行审核，确定无误后开展二次统计工作，在Excel等软件产品中生成工程量统计报表。

结语：

综上所述，为进一步提升土建工程施工現场管理水平，为精细化、信息化、协同化管理模式的推广实施奠定良好基础，必须认识到BIM技术在土建施工现场布置领域中的应用优势，要求工作人员全面掌握BIM技术的应用要点，将技术拓展至模拟施工、现场布置优化设计、工程量统计、三维可视化展示等应用场景，依托BIM技术构建全新的施工现场布置体系。

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