BIM技术在土建施工现场布置管理中的应用

马锦灿，周志峰

1.滕州市城市国有资产经营有限公司，山东滕州，277599；
2.滕州市工程建设监理技术服务中心，山东滕州，277599

土建施工现场布置过程中，一些土建工程项目管理人员并没有从整体的角度出发，对各个施工区域等进行布置和规划，这就导致施工现场布置效果较差，很多地方都出现了不合理的情况。例如：造成环境混乱；
施工操作工序没有办法有序进行；
工期的拖延；
经济的损失等，因此，探究出一种有效的、可靠的施工现场布置方法将发挥出重要的作用。

BIM技术通过将建筑工程施工的各类信息构建三维模型，这一技术具备多种优势，即（1）BIM模型可以直接观察和呈现出施工现场的一些主要参数，方便施工人员开展有效的施工管理。（2）模型参数与实际参数进行对比，其已经构成BIM技术的主要应用基础。施工单位构建专门的模型时，保障收集到的一些信息更具全面性。（3）BIM模型中，每一个建筑构件在调整参数时，其相关联的构建需要开展自动改进，这样做的目的就是减少传统施工设计、施工管理的工作量、使工作效率得到提升。（4）BIM软件中所输入的信息具有一定的共享性，能对建筑不同部分模型开展有效的建构。传统的管理和传统的设计过程中，施工的信息一般都是在一项文档之中、一张图纸之中进行呈现，很容易出现信息孤岛的情况。而自从应用BIM技术之后，其共享性的特点能对其存在的问题进行有效解决，使得建筑信息保持一致性。

总结这一特点，土建施工现场安置过程中，其所发挥出的巨大优势可以表现为：第一，施工现场布置效率显著提升。传统施工现场在布置过程中，大多是由专门的施工人员绘制二维平面图，在绘制过程中也会结合相应的工程信息。大量的文字进行描述、位置关系表达等存在很多的不足，例如：位置关系缺乏直观性。施工现场在布置过程中经常出现与规划方案不符的情况，其主要与施工人员对二维平面图存在认知偏差等有直接关系，将出现返工的情况和工期延误的情况。但是相对于这种传统的管理模式，BIM技术直接展示了三维模型，对现场的布置信息进行直接展示，不仅使施工现场布置变得更加精准，还能有效提升工作的整体效率。第二，传统施工现场在布置过程中主要以静态为主，这一传统布置不能结合后续的施工需要变化等对施工现场布置进行动态化的调整。结合当前BIM技术的特点，施工单位可以对相关参数进行调整，并且结合施工的变化进行调整，其能有效布置好施工现场，进而为之后开展土建施工等提供更优质的服务。

2.1 施工现场布置信息可以直接导入系统之中，开展可视化指导

相关人员在对施工现场布置目标进行明确后，施工单位在确定各项信息参数时需要根据各影响目标，为开展施工现场的布置工作提供可视化的指导。例如：工程量的各项参数、土建工程施工材料的各项参数、设备位置关系的各项参数，将其直接导入到BIM软件之中，构成相应的BIM模型，该模型也能为开展施工现场的布置工作等提供可视化指导。其中设备位置关系的各项信息参数，直接决定整个运输的效率和水平。

2.2 应用最佳的计算方法，得出更为准确的位置信息

在布置这些设备时，为了达到这一目的，可以采用BIM技术构建专门的房间连接拓扑图，以此根据这一技术最终确定好施工现场布置模型之中设备与设备之间的关系、设备与施工道路之间的关系。在结合实际的情况对其进行优化和调整，从而设置专门的布置方案或者设计专门的施工道路方案，为开展现场的运输等提供有效的支撑和保障。其中RCTG中，将设备设置为节点的元素，将施工道路作为主要边界，采用二元组，G=[B（G），S（G）]。其中，节点元素的集合主要为B（G）；
施工道路的集合主要为S（G）。以下对其公式进行了分析：

b1=z*，主要是指有物流条件之下所使用的临时设备；
bi=Φ代表在无物流条件之下所使用的临时设备；
Sj=I代表在有物流条件之下所使用的临时设备；
Si=o代表在无物流条件之下所使用的临时设备。其中i主要代表每一个节点元素的个数情况；
j代表节点结合的边的个数。RCTG图中我们可以分析，b1主要代表每一个施工的区域，bi∈B（G）主要代表不同设备之间所产需要的运输距离。

在对其进行实际的计算过程中，为了选择出相对距离较短的运输的线路，可以通过设定一些约束条件的方式，以对运输线路较多的情况进行合理的配置和安排。

技术人员还可以借助BIM软件对模型构建的信息进行提取，使其获取更为准确的计算结果。究其原因计算最小值时，设备的属性和运输的长度等都会对其产生一定的影响，为了得到相应的计算结果，可以直接应用这一模型进行计算。例如：基坑施工过程中，其元素在提取过程中主要提取的内容为：会议室、办公室、道路、材料、仓库、模板的堆场等。（1）在提取关于办公室和会议室的信息时，主要收集一些形心坐标、元素编号、几何信息等；
（2）材料仓库和模板的堆场在提取相应的信息时主要收集一些关于物料储存量、几何信息或者元素编号等方面的信息；
（3）道路在提取信息时主要提取长度、元素编号、形心坐标等。在对这些提取的信息，借助BIM技术开展面积和非面积的研究，这样做的目的就是保障最终的计算结果能和施工现场实际相吻合，使得计算的效率得到明显提升，进一步减少计算算法的复杂程度。

这一软件在进行操作过程时需要按照的程序应该为：导入BIM模型；
对相应的元素等进行提取；
对相应元素信息进行提取；
结合信息了解到道路是否连通；
对使用的设备作为节点元素；
节点之间的最短路径应明确。

2.3 辅助布置

土建施工过程中对现场进行布置时，其最关键的部位就是挖掘工作。而挖掘工作在进行布置时会按照主体建筑的轮廓线、开挖线、围挡、办公区域等的顺序进行挖掘。并且，为了使施工工作顺利开展，保障施工安全问题，借助BIM技术开展现场施工布置的辅助工作将发挥出最大的作用。

布置的具体成果内容在开展有效的输出时应套入已经完成的三维立体模型、CAD、CMD等文件，借助多种有效的路径，如：工程量、BIM5D、3DS等，对相应的布置成果进行有效的输出，相关人员做出准确的举措。同时，BIM技术在开展有效的布置时，对工程量模板进行自主的设置，并且确定时进行厂家和单价的设置，在布置相应的模型时，也需与二维模型开展相互的对应，调整系统之中的标准、测量、平移、检索、复制等方面的功能。另外，BIM技术辅助还能结合工程开展的情况，结合不同的地形条件等对其开展有效的调整和设置，帮助施工现场中可能潜存的风险进行及时查找和排查，从而降低风险的发生和出现。

BIM技术在土建施工现场布置中的应用，本文主要以某一建筑为案例进行分析，将BIM技术应用到实践中，为施工单位提供重要的技术参考。本案例为一个产业园区，建筑面积共20万平方米，其主要建筑有宿舍、职工食堂和厂房等，在开展施工现场的布置时主要对一些临时的建筑、临时的道路或者临时的设备、加工区、材料堆场等进行布置。

3.1 临时建筑的管理

临时建筑在布置时可以借助Revitr软件建立起专门的建筑模型，这些临时的建筑主要有办公室、会议室、晾晒棚等，通过将各项信息导入到软件之中，如：施工现场的尺寸、施工现场的气候等，借助这一软件中的日照分析功能，能直接了解到不同时刻施工现场光照的情况，在对其开展有效的评估之后，对建筑间的间距、建筑间的朝向等开展合理的调整，使得做种的临时建筑光照或者临时建筑的通风效果得到最优的优化。并且，这一技术的应用，结合不同的信息或者模型等，还能合理配置相应的空调数量、照明系统的使用情况等，保障施工现场临时建筑在布置过程中，达到节约能源，提升环保性能的目的。

另外，对于一些临时的设施，其在应用BIM技术时，结合现场标准化图集信息，对公告牌、消防器材、安全警示标志等相关的尺寸、位置关系等开展建模。建模后借助计算公式计算出临时设施具体位置。现场模型在建立过程中，还对外观、模型尺寸、位置等开展有效的细化工作。

3.2 临时道路的管理

施工现场中的临时道路主要负责材料运输的工作、基坑外线的工作、人员流动的工作。

因此，临时道路在布置过程中，会结合施工现场的运输需求和RCTG图对模型之中的数据进行提取，设置专门的优化方案。例如：从基础施工、建筑施工来看，其对运输需求相对较大，施工单位应该设置不同的RCTG图，将这些环节的施工上看，想要得出最短的运输距离，应及时提取各类的特征信息。然后结合BIM模型，确定最短的运输路径，即通过施工现场的运输，将基础施工和建筑施工过程中所使用的设备、各类的车辆等开展有效模拟和分析，对车辆和设备是否能正常运行、车辆是否能够更加顺畅等开展有效的评估，在多次的虚拟实验后，能选择出最为适合的道路位置，进而分别在这些位置上设置警示牌或者指示牌之后，对不同的车辆、不同的设备进行分流，达到增强运输效果和效率的目的。

因此，通过合理地应用BIM技术，在计算出最短的运输距离后，不仅能有效的减少临时道路建设的工程量，还能对各项设备的设置等进行合理安排，显著提升运输的效率，进而达到绿色施工、安全施工、文明施工的目的。

3.3 设备的有效管理

施工现场合理布置的主要目的就是方便施工、节约资源、合适位置的放置、保障施工的合理性和安全性等。因此，施工单位利用BIM技术对现场中经常使用和存在时间比较久的设备开展合理的安排和设计，例如：电梯和塔吊等设备开展BIM技术的优化布置。施工人员借助RCTG的结果、数字模型等结果，计算出怎样才能达到节约成本的目的。并且，施工技术人员还可借助BIM技术之中的可视化功能，对加工区、施工区、材料堆场位置等开展模拟工作，对电梯的位置进行模拟放置。然后通过观看最终的模拟效果，将选择出适合的电梯类型，将其合理地布置到比较适合的位置上。并且，塔吊的位置还可进行动态的调整，通过结合施工中制定的进度计划，合理周转塔吊，从而使得设备成本投入被逐步缩减。例如：该工程在使用BIM技术进行管理时，之前所使用的6台施工电梯逐步缩减到原来的4台；
塔吊放置的位置也逐步缩减，能达到节约成本的主要目的。

3.4 材料和堆场的管理

本建筑工程主要是针对整个产业园区工程进行的现场布置管理。该建筑工程在开展现场的施工时，应对单体建筑比较多或者建筑间距距离相对较近的建筑，由于施工现场的空间受到一定的限制，其在设置临时施工道路时，对于后续施工工序所需的材料等堆放的区域比较小。例如：如果施工现场共占地面积15.4万平方米，其建筑面积占到7万平方米，临时道路占地1.5万平方米，其他边缘区域的面积占地3万平方米，其仅仅剩下的面积更少，难以满足施工现场对堆放材料提出的各项需求。

对于这一问题，施工单位主要借助BIM技术模型，对施工开展模拟工作，通过对不同施工时段所需的材料进行计算和评估之后，提取分析RCTG，结合数学模型最终优化的结果，于塔吊覆盖范围之内的位置区域设置专门的材料堆放区或者材料加工区，其中材料也主要是一些钢筋半成品、模板、加工棚等，这一合理的安排不仅能缩短施工材料到施工现场之间的距离，还能避免后期出现重复搬运的情况，使得施工现场空间利用率明显提升。

3.5 现场构件管理和工作量的管理

现场在开展构件的管理时会通过现场布置模型，对勘察设计所得出的最终工程量数据对现场中所使用的工程量、现场构件等开展有效统计。例如：根据Revit之中的建筑结构模型数量表对现场构件进行统计，统计的内容主要有现场构件的尺寸、现场构件的数量等，这一统计不仅能有效节省人力资本还能提升现场构件管理的效率。另外，施工现场构件数量在开展参数化的管理时，结合建模要求和设计要求等，开展族类型编辑，通过设置专门的模型参数，实现对这些参数信息的实时有效检索，这一功能也有效实现了对施工现场构件量的参数化管理。以下对施工现场构件量进行统计的情况进行了分析，如表1所示。

表1 施工现场构件量统计表

这一项目在对构件进行管理时，结合物联网和BIM模型等，所形成的对应关系，使得施工技术人员能更直观地了解到构件所安置的位置、构件的进出场位置等，从而使得施工现场管理的效率成倍提升。

由此可见，信息时代背景下，施工企业为了全面增强自身的经济效益、加强全过程成本控制，强化服务的质量等，寻求出了创新的发展道路。本文以BIM技术为案例进行分析，针对BIM技术在土建现场施工中的应用展开探究。从中了解到BIM技术凭借其可视化、多功能化等优势，应用在施工现场的布置中，通过结合BIM技术做好各项施工的布置、加强对材料、构件和各项施工工序的准备工作等，为加快智能化施工进程、提升施工安全性和施工效率等提供重要的技术支撑。