BIM技術(shù)在橋梁工程造價管理中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在橋梁工程造價管理中的應(yīng)用研究——以興福大路高架橋工程項目為例摘要目前，高架橋在我國的城市道路建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用，但從原理上來說，高架橋的施工有一定的難度和技術(shù)難度。但現(xiàn)在，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，借助信息技術(shù)的優(yōu)勢，展業(yè)也得到了發(fā)展，BIM技術(shù)在高架橋施工中的應(yīng)用得到了充分的體現(xiàn)。針對高架橋工程工期短、技術(shù)要求高、道口多、工程量大的難題，采用BIM技術(shù)，利用Revit軟件構(gòu)建了高架橋的三維可視化模型，實現(xiàn)了工程量統(tǒng)計分析，并輸出二維圖紙，用于指導施工關(guān)鍵詞：高架橋；BIM；模型

1引言目前，高架橋在我國的城市道路建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用，但從原理上來說，高架橋的施工有一定的難度和技術(shù)難度。但現(xiàn)在，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，借助信息技術(shù)的優(yōu)勢，展業(yè)也得到了發(fā)展，BIM技術(shù)在高架橋施工中的應(yīng)用得到了充分的體現(xiàn)。目前，這項新技術(shù)已經(jīng)從最初的工程設(shè)計轉(zhuǎn)向了工程建設(shè)的早期階段，它可以將建筑工程的信息化建設(shè)推向一個新的高度，從而提高建筑業(yè)的技術(shù)和管理水平。BIM技術(shù)有其自身的優(yōu)點：可視化程度高、協(xié)調(diào)能力強、數(shù)據(jù)集成程度高?，F(xiàn)在，BIM技術(shù)已經(jīng)在許多大項目中得到了應(yīng)用，比如莫高窟游客中心，昆明生態(tài)城，杭州奧林匹克博覽城主體育場，上海中心，都是利用BIM技術(shù)取得巨大成功的項目。而高架橋是公路建設(shè)中的核心骨干，是解決城市道路交通擁堵問題的重要設(shè)施。因此，高架橋的重要性不可小覷。此外，高架橋的承載力、受力復雜，內(nèi)部構(gòu)件眾多，施工難度大，因此在橋梁工程中合理應(yīng)用BIM技術(shù)顯得尤為重要。本文以新區(qū)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)項目幸福大路高架橋工程為實例，對BIM技術(shù)在高架橋施工中的應(yīng)用進行了探討。2BIM技術(shù)的概念2.1BIM技術(shù)相關(guān)理論介紹2.1.1BIM技術(shù)的概念BIM技術(shù)是指在項目規(guī)劃、決策、設(shè)計、施工、維護、維護、拆卸等各個環(huán)節(jié)中運用的一種技術(shù)，它是一種以三維設(shè)計為基礎(chǔ)，取代了傳統(tǒng)的平面設(shè)計，有效地克服了平面設(shè)計中存在的部件沖突、信息傳輸?shù)葐栴}。BIM技術(shù)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)工程項目信息共享的知識資源平臺。BIM技術(shù)是繼CAD之后，建筑領(lǐng)域發(fā)生的一場新的變革，這場變革將會對世界各地的建筑產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大的沖擊。BIM技術(shù)能夠在工程全生命周期內(nèi)進行全面的信息管理。將工程建設(shè)項目的相關(guān)管理行為與信息相結(jié)合。建筑信息模型可以對建筑結(jié)構(gòu)進行日照分析、外圍護結(jié)構(gòu)的熱傳導分析等實際工程分析。利用BIM技術(shù)建立的三維模型，在三維模型中添加四維時間，可以實現(xiàn)對施工任務(wù)的可視化、施工方案的制定和優(yōu)化，降低施工的風險。BIMSD技術(shù)是以BIM4D模型為基礎(chǔ)，增加了成本維度，突破了以往的形式主義的建模方法，對BIM技術(shù)的可視化虛擬建筑進行了重新定義，該系統(tǒng)能夠在項目實施前，對施工組織方案、資金使用計劃、材料和勞動力需求計劃進行預(yù)測，并在前期發(fā)現(xiàn)問題并進行優(yōu)化處理。BIMSD模型是工程量、進度、造價等數(shù)據(jù)的綜合，它不但可以完成工程量的統(tǒng)計，而且可以將三維可視化模型與WBS工程相結(jié)合，從而對工程進度和造價進行實時監(jiān)測。2.1.2BIM技術(shù)的特點BIM技術(shù)具有可視化、全面化、協(xié)調(diào)性和模擬性的優(yōu)點。1)可視化。也就是我們所謂的信息參數(shù)具體化，BIM技術(shù)主打的就是信息模型的建立。將工程中的圖紙信息，以三維立體的模式全新的展現(xiàn)出來，讓大家方便觀看有一個直觀的感受，而不是通過大腦想象來完成圖紙的構(gòu)建。2)全面化。由于施工項目具有廣泛而復雜的特性，使得項目建設(shè)不可能由一名或一名專業(yè)人員來完成。建設(shè)項目需要各方共同努力，所謂“建設(shè)、設(shè)計、施工、監(jiān)理、勘察”五個方面，這就意味著，一個項目的建設(shè)，必須要有多方的配合。(3)協(xié)調(diào)性：BIM技術(shù)中的協(xié)調(diào)性非常重要，業(yè)主、設(shè)計、施工單位之間都有協(xié)同工作，如果出現(xiàn)了施工中出現(xiàn)的問題，就需要各方召開會議，分析原因，提出修改意見，采取適當?shù)慕鉀Q方案。(4)仿真：BIM能夠模擬建筑的外形和實際操作，例如節(jié)能、熱傳導、安全通道疏散、日照模擬等；施工階段，通過BIM4D技術(shù)進行施工組織計劃和進度的模擬，從而確定施工組織的合理、接近實際的施工組織；從工程建設(shè)的角度來看，由于各方面的協(xié)調(diào)和溝通存在著問題，致使圖紙資料中的設(shè)計資料，在各方面的認識上存在分歧，從而產(chǎn)生沖突。在實際工程中，出現(xiàn)了很多干擾問題。2.2BIM技術(shù)在工程計量方面的優(yōu)勢2.2.1工程計量原理工程計量，就是用清晰的計量單位計算工程量。工程造價中的耗資是一個很大的概念，它是一種非常復雜的工程造價，它是一項非常耗費時間和精力的工作，它不僅要耗費大量的時間和精力，還要保證精確，不能因為計算的速度太快而忽視工作量，計算的速度和精度直接影響到工程的預(yù)算。所以，工程量的計算要認真、準確地完成。2.2.2用BIM計量高架橋工程BIM技術(shù)在高架橋工程建設(shè)中的運用，可謂是如魚得水，各方面都有其優(yōu)越性。而傳統(tǒng)的應(yīng)用軟件數(shù)量有限，由于技術(shù)上的限制，往往采用Word或者Excel等文件進行數(shù)據(jù)存儲，因此，這些數(shù)據(jù)往往是獨立的，從而提高了工程造價人員的工作量。反之，通過BIM技術(shù)在數(shù)據(jù)定制檢查層面上的優(yōu)勢，通過BIM組件的維護和擴展數(shù)據(jù)庫的鏈接，實現(xiàn)了BIM組件的BIM組件的開發(fā)。BIM的巨大數(shù)據(jù)庫不但可以涵蓋橋梁運行的全部數(shù)據(jù)，還可以為其他部門提供數(shù)據(jù)共享。由于大數(shù)據(jù)可以對數(shù)據(jù)進行實時、高效地處理，從而為項目的建設(shè)和管理提供了一個合適的起點，同時還可以衍生出許多新穎的、獨特的、具體的、影響到工程造價和工期的操作步驟。利用BIM技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)體系中的絕對優(yōu)勢，建立材料和市場價格之間的聯(lián)系，從而實現(xiàn)對高架橋項目的工程測量。既節(jié)省了建設(shè)工期，又節(jié)省了資金，確保了高架橋的施工方案和降低開發(fā)費用的防范。3興福大路高架橋工程項目簡介3.1建安工程管理咨詢有限責任公司簡介位于朝陽市的建安項目管理顧問有限公司。公司于二零零一年七月十日正式成立，擁有三百萬元的注冊資金，不斷為顧客提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、技術(shù)支持及服務(wù)，公司是一家專業(yè)的收費顧問公司，為顧客提供優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)。3.2新型城鎮(zhèn)化建設(shè)項目興福大路高架橋工程簡介工程從2016年開工，工程范圍為：興福大道、興福大路高架，位于新區(qū)北湖區(qū)，工程西側(cè)為京哈高速公路以東，物流西側(cè)，東到福德大街以東，東到東邊，全線貫通，全長6.1公里(不含北遠達立交工程、中科大街延長線立交工程、涉鐵工程)。從東西走向北遠達大街，長德街，?；劢?，福壽街，福昌大街，福水街，福音街，福德大街。在高架橋的東側(cè)，福昌大街西側(cè)，福音街西側(cè)，福德大街東側(cè)。福昌大道下穿隧道，垂直于主干道的中線。主干單幅箱房。本工程的工程內(nèi)容和規(guī)模包括道路、排水、橋梁及附屬工程。其中，公路工程：鋪設(shè)機動車道324231.7平方米，非機動車道27793.7平方米，人行道57623.29米；橋梁：種植綠化428658平方米，其中主線橋120356平方米，匝道橋10080平方米箱涵877平方米；排水工程：鋪設(shè)雨水管道31070米，污水管道16279米，箱涵2324米；綠化工程：種植綠化428658平方米，交通工程：鋪設(shè)6.1公里；照明工程：架設(shè)路燈1295盞。4興福大路高架橋工程項目BIM建模的問題分析4.1興福大路高架橋工程項目中繪圖問題分析首先是繪圖的問題，隨著我國的運輸發(fā)展速度越來越快，道路和橋梁的數(shù)量也越來越多，目前我國在高架橋和城市規(guī)劃中采用的銜接式圓弧高架，由于其結(jié)構(gòu)復雜，其規(guī)律性并不好。現(xiàn)在許多設(shè)計院還在使用手工繪制高架橋，既費時又費力，而且對高架橋的設(shè)計還不能實現(xiàn)。雖然目前為止，各種不同的橋梁繪圖軟件都被研發(fā)了出來，能夠滿足不同的高架橋的需求。大多數(shù)高架橋的繪制都是以結(jié)構(gòu)設(shè)計為主要內(nèi)容的，對于一般構(gòu)造圖、異形鋼筋圖的繪制還缺乏深入的研究，并且在繪圖界面和功能上的不足，幾乎無法完成工程圖。即使通過自動繪圖技術(shù)，成功地畫出了一座高架橋，但由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，以及對高架橋的設(shè)計進行了大量的修改，其作用并不明顯。因此，在高架橋施工中，繪圖是一個很大的難題，也是一個很大的瓶頸。因此，這對于我國提升高架橋的設(shè)計水平具有重要意義。4.2興福大路高架橋工程項目中設(shè)計階段問題分析4.2.1設(shè)計方案較為落后在高架橋設(shè)計、施工壽命、安全指標等方面，很多企業(yè)都在借鑒國內(nèi)外的成功經(jīng)驗。但在實際設(shè)計中，大部分設(shè)計師都會假借“借鑒”的名義，將自己的經(jīng)驗和做法運用到自己的項目中去，雖然這樣做可以節(jié)省設(shè)計費用，但也有一個缺點，那就是設(shè)計不能突破創(chuàng)意。4.2.2仍未考量高架橋全過程可持續(xù)周期的安全穩(wěn)定性報告高架橋的設(shè)計，最重要的就是安全性，因為它需要運送很多的車輛，所以這個重要的原理也是設(shè)計師們非常重視和嚴格遵循的。然而，很多橋梁設(shè)計者在工程建設(shè)、運行、維修等全過程中都沒有考慮到安全問題。在橋梁的總體美感上，只注重外觀的外觀，嚴重影響了整體的安全性，違背了建筑的最基本的安全性。4.2.3使用壽命受到影響為了保證最終的橋梁在正式投入運行后，能夠合理地延長其使用壽命，提高其設(shè)計壽命。因此，在設(shè)計過程中，不僅要對國內(nèi)外工程的相關(guān)數(shù)據(jù)進行歸納，還要對工程的后續(xù)維修進行全面的分析。全國約有1/3是不安全的，10萬多座是危險的。橋梁的后期維修工作，將會對橋梁的使用壽命產(chǎn)生直接的影響，這是目前一些設(shè)計者所欠缺的。4.2.4不充沛的承載能力富余量有些設(shè)計者沒有充分的考慮到橋梁的結(jié)構(gòu)和承載能力，而且在建造的時候可能會有一些錯誤，也沒有提前做好應(yīng)對措施。4.2.5功能外觀欠缺平衡性現(xiàn)在的橋梁也是一種手工藝，越來越多的橋，都需要漂亮的造型，既要符合建筑的本質(zhì)，又要有實用價值。但是有的時候，設(shè)計者往往會發(fā)現(xiàn)兩者不能兼顧，這就導致了高架橋與外觀設(shè)計之間的不協(xié)調(diào)，導致了在實際設(shè)計中往往會顧此失彼，造成設(shè)計方案不夠?qū)嵱?，也不夠美觀。5BIM技術(shù)在幸福大路高架橋工程項目中的應(yīng)用研究5.1設(shè)計階段的應(yīng)用5.1.1協(xié)同設(shè)計，提高效率在傳統(tǒng)的設(shè)計階段，設(shè)計人員通過CAD等平面工具進行繪制，然后通過建模人員導入，建立基本模型，然后將模型提交給其他專業(yè)，并在此基礎(chǔ)上增加其他工程數(shù)據(jù)，但是在導入時，不可避免地會遇到數(shù)據(jù)不兼容、程序協(xié)議不統(tǒng)一、構(gòu)件導出缺項、管線設(shè)計交叉、沖突等問題。這些問題的任何一個都將給后續(xù)的協(xié)調(diào)管理帶來困難。在設(shè)計階段，利用BIM技術(shù)的可視化特點，多個專業(yè)根據(jù)流程進行協(xié)同設(shè)計，各部門都能參與，實時上傳數(shù)據(jù)，解決沖突積不相容的問題，可以及時處理，并將工程中發(fā)生的沖突和沖突記錄下來，這樣可以讓設(shè)計者更好地解決，節(jié)約時間和費用。協(xié)同設(shè)計是目前在建筑工程領(lǐng)域經(jīng)常被提到的一個重要理念。建筑項目的順利實施需要多個專業(yè)之間的協(xié)作與配合，包括建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、MEP設(shè)計等，而每個專業(yè)都有自己的特點，如何將它們協(xié)作在一起，在同一個建筑項目中發(fā)揮各自的優(yōu)勢，這是每個項目參與者都應(yīng)該考慮的問題。協(xié)同設(shè)計--直是BIM的核心理念,基于BIM的多專業(yè)協(xié)同設(shè)計就是為了尋找一種可以讓建筑項目各個專業(yè)可以在同-一個平臺上效率高、錯誤少并且成本低的協(xié)同工作方法。協(xié)同設(shè)計的核心是承載項目信息數(shù)據(jù)的創(chuàng)建、傳遞和管理。值得一提的是，協(xié)同設(shè)計與傳統(tǒng)意義的“合作設(shè)計”是不一樣的，BIM的協(xié)同設(shè)計是以三維數(shù)字信息為基礎(chǔ)的，體現(xiàn)了信息化社會背景下人們的協(xié)作分工的新理念。5.1.2參數(shù)化建模，實現(xiàn)設(shè)計目標基于BIM技術(shù)的高架橋設(shè)計會給設(shè)計師或者是設(shè)計工作帶來較大改變。具體來說，在方案設(shè)計階段，在BIM技術(shù)的三維可視化環(huán)境下，結(jié)合參數(shù)化設(shè)計的集合驅(qū)動或特征模型造型，高架橋設(shè)計師能交互式設(shè)計高架橋形體，設(shè)計環(huán)境、可操作性都優(yōu)于傳統(tǒng)的二維設(shè)計。尤其是Revit從2009版本以后推出的體量設(shè)計這一方案設(shè)計工具，在處理復雜高架橋造型時表現(xiàn)出了強大的設(shè)計能力。本文將在第四章高架橋建模中具體說明如何用體量設(shè)計進行高架橋方案設(shè)計。傳統(tǒng)的設(shè)計流程是高架橋設(shè)計師在完成方案設(shè)計后又要對模型進行計算，對于模型的優(yōu)化調(diào)整再反映到二維圖紙上，設(shè)計師的任務(wù)可謂繁重。而BIM技術(shù)的核心是基于同一個三維信息模型，目標是實現(xiàn)在該信息模型中，通過一個模型完成方案設(shè)計，結(jié)構(gòu)驗算，施工圖出圖和材料數(shù)量統(tǒng)計，并為各專業(yè)配合預(yù)留接口，為效果圖制作提供可用性更高的數(shù)據(jù)文件。本節(jié)主要探討基于BIM技術(shù)的高架橋建模區(qū)別于傳統(tǒng)二維設(shè)計的幾個方面:基于“族”的參數(shù)化建模、協(xié)同設(shè)計、鋼筋設(shè)計、工程量統(tǒng)計、圖紙輸出。5.1.3造價控制，節(jié)約成本在工程造價管理中，工程造價控制的重要性在于：在保證開發(fā)商和工程質(zhì)量的同時，在工程建設(shè)中如何兼顧其本身的特點和設(shè)計需求，從而達到節(jié)省投資的目的。在工程實施過程中，對工程造價進行有效地控制，可以使后期的工程運行維護工作事半功倍。BIM技術(shù)可以在建筑的設(shè)計階段實現(xiàn)對建筑本身的成本進行數(shù)字化的分析，并利用計算機仿真對建筑的能源消耗進行預(yù)測，將建筑的地理位置、光照強度、外部溫度以及后期的采暖通風、照明等因素綜合考慮，從而實現(xiàn)對建筑的節(jié)能成本的提前預(yù)測。BIM的可視化特征能夠在智能建筑設(shè)計中，對可能發(fā)生的沖突和不協(xié)調(diào)的不相容問題進行預(yù)先修改，從而間接地減少了后期的協(xié)同改造費用。清晰、細致地控制工程造價，有利于減少項目成本，提高企業(yè)效益。5.2施工階段的應(yīng)用5.2.1方會審，技術(shù)交底圖紙會審是工程建設(shè)中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其目的是通過對設(shè)計圖紙的審核，并及時糾正每一個環(huán)節(jié)中的錯誤和沖突。在智能建筑的建設(shè)中，由于涉及到的行業(yè)太多，工作量太大，難免會產(chǎn)生一些偏差和沖突，而傳統(tǒng)的二維模型并不能很好地解決這些問題，所以通過BIM模型來直觀地分析，可以更好地解決這些問題。通過BIM模型進行多個專業(yè)的圖紙審核，可以很容易的找出設(shè)計中有沒有沖突，也有可能出現(xiàn)的問題，一旦出現(xiàn)問題，就可以進行修正和協(xié)調(diào)，既節(jié)約了工期，又減少了后期的協(xié)調(diào)費用。5.2.2計劃編制，進度控制智能建筑施工進度計劃需要考慮多個分包，多道工序以及多種施工工藝等問題，因此并不是由某個專業(yè)獨立完成的，應(yīng)由聯(lián)合建設(shè)單位牽頭，設(shè)計方、施工方、監(jiān)理方、供貨方共同參與計劃編制。施工進度計劃的編制直接決定工期與質(zhì)量，項目管理者對整個施工過程進行把控也需要依據(jù)施工進度計劃。利用BIM技術(shù)建立的信息模型，實現(xiàn)了基于時間軸的4D推理，并對整個工程的全過程進行了仿真，從而為每一階段的具體工作制定了一個合理的進度計劃。通過仿真工程的實際施工進度，與4D模型的時間節(jié)點相匹配，根據(jù)當前的施工進度，合理安排剩余工期，確?，F(xiàn)場的協(xié)調(diào)，防止窩工，停工。5.2.3質(zhì)量管理與傳統(tǒng)建筑相比，智能化建筑的施工質(zhì)量管理具有較高的難度和較高的專業(yè)化水平。由于其涉及的專業(yè)種類眾多，使得工程量大，導致項目分項目數(shù)量眾多，容易忽略細節(jié)問題，忽略關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的質(zhì)量規(guī)劃僅靠平面圖、抽象的描述方式無法有效地發(fā)現(xiàn)項目中的問題。BIM技術(shù)可以使產(chǎn)品從抽象到可視化，在設(shè)計階段，將各專業(yè)技術(shù)組件引入到BIM模型中，通過信息的共享和溝通，通過計算機對遇到的問題和部件的不協(xié)調(diào)進行及時的處理，快速地進行最優(yōu)設(shè)計，達到圖紙模型的零沖突，降低后期的返工。在傳統(tǒng)的質(zhì)量計劃設(shè)計階段，在BIM技術(shù)的指導下，根據(jù)施工過程和流程，詳細到設(shè)備進場、材料采購、施工現(xiàn)場的規(guī)劃，并對模擬環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題進行記錄分析，進一步優(yōu)化管理方案。5.2.4BIM5D協(xié)同項目管理BIM5D是將資源、成本、進度、組織、工序等關(guān)鍵信息整合在一起，實現(xiàn)對工程項目的仿真管理。在BIM的基礎(chǔ)上，加入了進度和費用的兩個維度，以便于對工程項目的進度和費用進行精確地控制。智能化大樓的體量大、專業(yè)多、工期較長，更適合于BIM5D平臺，實時監(jiān)控工程的進度，并以可視的形式呈現(xiàn)各階段的完成情況，自動匯總、分析現(xiàn)階段的工作，一旦發(fā)現(xiàn)有什么問題，就會立即進行修正。在工程管理中，采用BIM5D模式，實現(xiàn)了工程進度的實時調(diào)整，及時分析了工程進度，實現(xiàn)了工程資源的有效配置。在智能化大樓完工后，將BIM的總體模型交付，便于以后的運營管理。完工后，可以將全部的歷史資料，包括分部分項的驗收記錄，以便以后有質(zhì)量問題時，可以追溯到源頭。6結(jié)論在興福大路高架橋工程中，BIM技術(shù)在圖紙設(shè)計階段的應(yīng)用，既能為業(yè)主提供設(shè)計服務(wù)，又能快速地獲取項目的關(guān)鍵信息，使課題的研究更具普