BIM技术在桥梁工程造价管理中的应用

BIM技术在桥梁工程造价管理中的应用研究——以兴福大路高架桥工程项目为例摘要目前，高架桥在我国的城市道路建设中得到了广泛的应用，但从原理上来说，高架桥的施工有一定的难度和技术难度。但现在，随着互联网技术的飞速发展，借助信息技术的优势，展业也得到了发展，BIM技术在高架桥施工中的应用得到了充分的体现。针对高架桥工程工期短、技术要求高、道口多、工程量大的难题，采用BIM技术，利用Revit软件构建了高架桥的三维可视化模型，实现了工程量统计分析，并输出二维图纸，用于指导施工关键词：高架桥；BIM；模型

1引言目前，高架桥在我国的城市道路建设中得到了广泛的应用，但从原理上来说，高架桥的施工有一定的难度和技术难度。但现在，随着互联网技术的飞速发展，借助信息技术的优势，展业也得到了发展，BIM技术在高架桥施工中的应用得到了充分的体现。目前，这项新技术已经从最初的工程设计转向了工程建设的早期阶段，它可以将建筑工程的信息化建设推向一个新的高度，从而提高建筑业的技术和管理水平。BIM技术有其自身的优点：可视化程度高、协调能力强、数据集成程度高。现在，BIM技术已经在许多大项目中得到了应用，比如莫高窟游客中心，昆明生态城，杭州奥林匹克博览城主体育场，上海中心，都是利用BIM技术取得巨大成功的项目。而高架桥是公路建设中的核心骨干，是解决城市道路交通拥堵问题的重要设施。因此，高架桥的重要性不可小觑。此外，高架桥的承载力、受力复杂，内部构件众多，施工难度大，因此在桥梁工程中合理应用BIM技术显得尤为重要。本文以新区新型城镇化建设项目幸福大路高架桥工程为实例，对BIM技术在高架桥施工中的应用进行了探讨。2BIM技术的概念2.1BIM技术相关理论介绍2.1.1BIM技术的概念BIM技术是指在项目规划、决策、设计、施工、维护、维护、拆卸等各个环节中运用的一种技术，它是一种以三维设计为基础，取代了传统的平面设计，有效地克服了平面设计中存在的部件冲突、信息传输等问题。BIM技术是一种能够实现工程项目信息共享的知识资源平台。BIM技术是继CAD之后，建筑领域发生的一场新的变革，这场变革将会对世界各地的建筑产业产生巨大的冲击。BIM技术能够在工程全生命周期内进行全面的信息管理。将工程建设项目的相关管理行为与信息相结合。建筑信息模型可以对建筑结构进行日照分析、外围护结构的热传导分析等实际工程分析。利用BIM技术建立的三维模型，在三维模型中添加四维时间，可以实现对施工任务的可视化、施工方案的制定和优化，降低施工的风险。BIMSD技术是以BIM4D模型为基础，增加了成本维度，突破了以往的形式主义的建模方法，对BIM技术的可视化虚拟建筑进行了重新定义，该系统能够在项目实施前，对施工组织方案、资金使用计划、材料和劳动力需求计划进行预测，并在前期发现问题并进行优化处理。BIMSD模型是工程量、进度、造价等数据的综合，它不但可以完成工程量的统计，而且可以将三维可视化模型与WBS工程相结合，从而对工程进度和造价进行实时监测。2.1.2BIM技术的特点BIM技术具有可视化、全面化、协调性和模拟性的优点。1)可视化。也就是我们所谓的信息参数具体化，BIM技术主打的就是信息模型的建立。将工程中的图纸信息，以三维立体的模式全新的展现出来，让大家方便观看有一个直观的感受，而不是通过大脑想象来完成图纸的构建。2)全面化。由于施工项目具有广泛而复杂的特性，使得项目建设不可能由一名或一名专业人员来完成。建设项目需要各方共同努力，所谓“建设、设计、施工、监理、勘察”五个方面，这就意味着，一个项目的建设，必须要有多方的配合。(3)协调性：BIM技术中的协调性非常重要，业主、设计、施工单位之间都有协同工作，如果出现了施工中出现的问题，就需要各方召开会议，分析原因，提出修改意见，采取适当的解决方案。(4)仿真：BIM能够模拟建筑的外形和实际操作，例如节能、热传导、安全通道疏散、日照模拟等；施工阶段，通过BIM4D技术进行施工组织计划和进度的模拟，从而确定施工组织的合理、接近实际的施工组织；从工程建设的角度来看，由于各方面的协调和沟通存在着问题，致使图纸资料中的设计资料，在各方面的认识上存在分歧，从而产生冲突。在实际工程中，出现了很多干扰问题。2.2BIM技术在工程计量方面的优势2.2.1工程计量原理工程计量，就是用清晰的计量单位计算工程量。工程造价中的耗资是一个很大的概念，它是一种非常复杂的工程造价，它是一项非常耗费时间和精力的工作，它不仅要耗费大量的时间和精力，还要保证精确，不能因为计算的速度太快而忽视工作量，计算的速度和精度直接影响到工程的预算。所以，工程量的计算要认真、准确地完成。2.2.2用BIM计量高架桥工程BIM技术在高架桥工程建设中的运用，可谓是如鱼得水，各方面都有其优越性。而传统的应用软件数量有限，由于技术上的限制，往往采用Word或者Excel等文件进行数据存储，因此，这些数据往往是独立的，从而提高了工程造价人员的工作量。反之，通过BIM技术在数据定制检查层面上的优势，通过BIM组件的维护和扩展数据库的链接，实现了BIM组件的BIM组件的开发。BIM的巨大数据库不但可以涵盖桥梁运行的全部数据，还可以为其他部门提供数据共享。由于大数据可以对数据进行实时、高效地处理，从而为项目的建设和管理提供了一个合适的起点，同时还可以衍生出许多新颖的、独特的、具体的、影响到工程造价和工期的操作步骤。利用BIM技术在网络体系中的绝对优势，建立材料和市场价格之间的联系，从而实现对高架桥项目的工程测量。既节省了建设工期，又节省了资金，确保了高架桥的施工方案和降低开发费用的防范。3兴福大路高架桥工程项目简介3.1建安工程管理咨询有限责任公司简介位于朝阳市的建安项目管理顾问有限公司。公司于二零零一年七月十日正式成立，拥有三百万元的注册资金，不断为顾客提供优质的产品、技术支持及服务，公司是一家专业的收费顾问公司，为顾客提供优质的售后服务。3.2新型城镇化建设项目兴福大路高架桥工程简介工程从2016年开工，工程范围为：兴福大道、兴福大路高架，位于新区北湖区，工程西侧为京哈高速公路以东，物流西侧，东到福德大街以东，东到东边，全线贯通，全长6.1公里(不含北远达立交工程、中科大街延长线立交工程、涉铁工程)。从东西走向北远达大街，长德街，福慧街，福寿街，福昌大街，福水街，福音街，福德大街。在高架桥的东侧，福昌大街西侧，福音街西侧，福德大街东侧。福昌大道下穿隧道，垂直于主干道的中线。主干单幅箱房。本工程的工程内容和规模包括道路、排水、桥梁及附属工程。其中，公路工程：铺设机动车道324231.7平方米，非机动车道27793.7平方米，人行道57623.29米；桥梁：种植绿化428658平方米，其中主线桥120356平方米，匝道桥10080平方米箱涵877平方米；排水工程：铺设雨水管道31070米，污水管道16279米，箱涵2324米；绿化工程：种植绿化428658平方米，交通工程：铺设6.1公里；照明工程：架设路灯1295盏。4兴福大路高架桥工程项目BIM建模的问题分析4.1兴福大路高架桥工程项目中绘图问题分析首先是绘图的问题，随着我国的运输发展速度越来越快，道路和桥梁的数量也越来越多，目前我国在高架桥和城市规划中采用的衔接式圆弧高架，由于其结构复杂，其规律性并不好。现在许多设计院还在使用手工绘制高架桥，既费时又费力，而且对高架桥的设计还不能实现。虽然目前为止，各种不同的桥梁绘图软件都被研发了出来，能够满足不同的高架桥的需求。大多数高架桥的绘制都是以结构设计为主要内容的，对于一般构造图、异形钢筋图的绘制还缺乏深入的研究，并且在绘图界面和功能上的不足，几乎无法完成工程图。即使通过自动绘图技术，成功地画出了一座高架桥，但由于其结构的特殊性，以及对高架桥的设计进行了大量的修改，其作用并不明显。因此，在高架桥施工中，绘图是一个很大的难题，也是一个很大的瓶颈。因此，这对于我国提升高架桥的设计水平具有重要意义。4.2兴福大路高架桥工程项目中设计阶段问题分析4.2.1设计方案较为落后在高架桥设计、施工寿命、安全指标等方面，很多企业都在借鉴国内外的成功经验。但在实际设计中，大部分设计师都会假借“借鉴”的名义，将自己的经验和做法运用到自己的项目中去，虽然这样做可以节省设计费用，但也有一个缺点，那就是设计不能突破创意。4.2.2仍未考量高架桥全过程可持续周期的安全稳定性报告高架桥的设计，最重要的就是安全性，因为它需要运送很多的车辆，所以这个重要的原理也是设计师们非常重视和严格遵循的。然而，很多桥梁设计者在工程建设、运行、维修等全过程中都没有考虑到安全问题。在桥梁的总体美感上，只注重外观的外观，严重影响了整体的安全性，违背了建筑的最基本的安全性。4.2.3使用寿命受到影响为了保证最终的桥梁在正式投入运行后，能够合理地延长其使用寿命，提高其设计寿命。因此，在设计过程中，不仅要对国内外工程的相关数据进行归纳，还要对工程的后续维修进行全面的分析。全国约有1/3是不安全的，10万多座是危险的。桥梁的后期维修工作，将会对桥梁的使用寿命产生直接的影响，这是目前一些设计者所欠缺的。4.2.4不充沛的承载能力富余量有些设计者没有充分的考虑到桥梁的结构和承载能力，而且在建造的时候可能会有一些错误，也没有提前做好应对措施。4.2.5功能外观欠缺平衡性现在的桥梁也是一种手工艺，越来越多的桥，都需要漂亮的造型，既要符合建筑的本质，又要有实用价值。但是有的时候，设计者往往会发现两者不能兼顾，这就导致了高架桥与外观设计之间的不协调，导致了在实际设计中往往会顾此失彼，造成设计方案不够实用，也不够美观。5BIM技术在幸福大路高架桥工程项目中的应用研究5.1设计阶段的应用5.1.1协同设计，提高效率在传统的设计阶段，设计人员通过CAD等平面工具进行绘制，然后通过建模人员导入，建立基本模型，然后将模型提交给其他专业，并在此基础上增加其他工程数据，但是在导入时，不可避免地会遇到数据不兼容、程序协议不统一、构件导出缺项、管线设计交叉、冲突等问题。这些问题的任何一个都将给后续的协调管理带来困难。在设计阶段，利用BIM技术的可视化特点，多个专业根据流程进行协同设计，各部门都能参与，实时上传数据，解决冲突积不相容的问题，可以及时处理，并将工程中发生的冲突和冲突记录下来，这样可以让设计者更好地解决，节约时间和费用。协同设计是目前在建筑工程领域经常被提到的一个重要理念。建筑项目的顺利实施需要多个专业之间的协作与配合，包括建筑设计、结构设计、MEP设计等，而每个专业都有自己的特点，如何将它们协作在一起，在同一个建筑项目中发挥各自的优势，这是每个项目参与者都应该考虑的问题。协同设计--直是BIM的核心理念,基于BIM的多专业协同设计就是为了寻找一种可以让建筑项目各个专业可以在同-一个平台上效率高、错误少并且成本低的协同工作方法。协同设计的核心是承载项目信息数据的创建、传递和管理。值得一提的是，协同设计与传统意义的“合作设计”是不一样的，BIM的协同设计是以三维数字信息为基础的，体现了信息化社会背景下人们的协作分工的新理念。5.1.2参数化建模，实现设计目标基于BIM技术的高架桥设计会给设计师或者是设计工作带来较大改变。具体来说，在方案设计阶段，在BIM技术的三维可视化环境下，结合参数化设计的集合驱动或特征模型造型，高架桥设计师能交互式设计高架桥形体，设计环境、可操作性都优于传统的二维设计。尤其是Revit从2009版本以后推出的体量设计这一方案设计工具，在处理复杂高架桥造型时表现出了强大的设计能力。本文将在第四章高架桥建模中具体说明如何用体量设计进行高架桥方案设计。传统的设计流程是高架桥设计师在完成方案设计后又要对模型进行计算，对于模型的优化调整再反映到二维图纸上，设计师的任务可谓繁重。而BIM技术的核心是基于同一个三维信息模型，目标是实现在该信息模型中，通过一个模型完成方案设计，结构验算，施工图出图和材料数量统计，并为各专业配合预留接口，为效果图制作提供可用性更高的数据文件。本节主要探讨基于BIM技术的高架桥建模区别于传统二维设计的几个方面:基于“族”的参数化建模、协同设计、钢筋设计、工程量统计、图纸输出。5.1.3造价控制，节约成本在工程造价管理中，工程造价控制的重要性在于：在保证开发商和工程质量的同时，在工程建设中如何兼顾其本身的特点和设计需求，从而达到节省投资的目的。在工程实施过程中，对工程造价进行有效地控制，可以使后期的工程运行维护工作事半功倍。BIM技术可以在建筑的设计阶段实现对建筑本身的成本进行数字化的分析，并利用计算机仿真对建筑的能源消耗进行预测，将建筑的地理位置、光照强度、外部温度以及后期的采暖通风、照明等因素综合考虑，从而实现对建筑的节能成本的提前预测。BIM的可视化特征能够在智能建筑设计中，对可能发生的冲突和不协调的不相容问题进行预先修改，从而间接地减少了后期的协同改造费用。清晰、细致地控制工程造价，有利于减少项目成本，提高企业效益。5.2施工阶段的应用5.2.1方会审，技术交底图纸会审是工程建设中的一个关键环节，其目的是通过对设计图纸的审核，并及时纠正每一个环节中的错误和冲突。在智能建筑的建设中，由于涉及到的行业太多，工作量太大，难免会产生一些偏差和冲突，而传统的二维模型并不能很好地解决这些问题，所以通过BIM模型来直观地分析，可以更好地解决这些问题。通过BIM模型进行多个专业的图纸审核，可以很容易的找出设计中有没有冲突，也有可能出现的问题，一旦出现问题，就可以进行修正和协调，既节约了工期，又减少了后期的协调费用。5.2.2计划编制，进度控制智能建筑施工进度计划需要考虑多个分包，多道工序以及多种施工工艺等问题，因此并不是由某个专业独立完成的，应由联合建设单位牵头，设计方、施工方、监理方、供货方共同参与计划编制。施工进度计划的编制直接决定工期与质量，项目管理者对整个施工过程进行把控也需要依据施工进度计划。利用BIM技术建立的信息模型，实现了基于时间轴的4D推理，并对整个工程的全过程进行了仿真，从而为每一阶段的具体工作制定了一个合理的进度计划。通过仿真工程的实际施工进度，与4D模型的时间节点相匹配，根据当前的施工进度，合理安排剩余工期，确保现场的协调，防止窝工，停工。5.2.3质量管理与传统建筑相比，智能化建筑的施工质量管理具有较高的难度和较高的专业化水平。由于其涉及的专业种类众多，使得工程量大，导致项目分项目数量众多，容易忽略细节问题，忽略关键环节。传统的质量规划仅靠平面图、抽象的描述方式无法有效地发现项目中的问题。BIM技术可以使产品从抽象到可视化，在设计阶段，将各专业技术组件引入到BIM模型中，通过信息的共享和沟通，通过计算机对遇到的问题和部件的不协调进行及时的处理，快速地进行最优设计，达到图纸模型的零冲突，降低后期的返工。在传统的质量计划设计阶段，在BIM技术的指导下，根据施工过程和流程，详细到设备进场、材料采购、施工现场的规划，并对模拟环节出现的问题进行记录分析，进一步优化管理方案。5.2.4BIM5D协同项目管理BIM5D是将资源、成本、进度、组织、工序等关键信息整合在一起，实现对工程项目的仿真管理。在BIM的基础上，加入了进度和费用的两个维度，以便于对工程项目的进度和费用进行精确地控制。智能化大楼的体量大、专业多、工期较长，更适合于BIM5D平台，实时监控工程的进度，并以可视的形式呈现各阶段的完成情况，自动汇总、分析现阶段的工作，一旦发现有什么问题，就会立即进行修正。在工程管理中，采用BIM5D模式，实现了工程进度的实时调整，及时分析了工程进度，实现了工程资源的有效配置。在智能化大楼完工后，将BIM的总体模型交付，便于以后的运营管理。完工后，可以将全部的历史资料，包括分部分项的验收记录，以便以后有质量问题时，可以追溯到源头。6结论在兴福大路高架桥工程中，BIM技术在图纸设计阶段的应用，既能为业主提供设计服务，又能快速地获取项目的关键信息，使课题的研究更具普