一、概述

基于BIM技术进行施工模拟，是指应用BIM技术的3D可视化性、可模拟性等特点，以模型为载体，通过BIM应用软件的动态模拟功能，实现项目的“先试后建”的核心理念(即：基于BIM技术，开工前针对工程的施工方案进行模拟、分析和优化，从而指导工程实施建设)，提高效率，降低风险，减少返工和变更。

施工模拟前应确定BIM应用内容、BIM应用成果分阶段或分期交付计划，并应分析和确定工程项目中需基于BIM进行施工模拟的重点和难点。

二、施工方案模拟

1.应用流程

(1)创建施工方案模型。依据施工图设计模型或深化设计模型、施工图、施工组织设计文档等创建施工方案模型，将施工组织信息(即：工序安排、资源配置和平面布置等信息)与模型关联，输出施工进度、资源配置等计划。通过模型验证和方案优化，形成最终的施工方案模拟模型，指导施工方案交底和施工。

(2)施工方案模拟。运用BIM技术进行施工方案模拟，须预先制订工程项目初步实施计划，形成施工工序和时间安排。依据工序安排、资源配置和平面布置等信息，附加或关联到模型中，并按施工组织流程进行模拟。

(3)施工方案模拟分析及优化。施工方案模拟过程中记录工序安排、资源配置及平面布置等存在的问题，形成施工方案模拟分析报告。依据模拟分析报告针对工序安排、资源配置、平面布置等内容进行优化，更新模型信息、形成施工方案优化报告。施工方案优化报告包括施工进度计划优化报告及资源配置优化报告。

施工方案模拟的应用流程如图3-4所示

2.应用内容

(1)投标方案模拟。基于BIM技术模型的可视化特点，以直观的展示方式、准确的数据、精细的施工方案来提高标书的编制质量。充分的展示投标单位的技术实力和对拟建项目的实施构想，争取获得业主的认可，提高中标机会。投标方案模拟应用包括：模型创建、模拟方法，应用工具。

1)模型创建。投标阶段投标方案模拟模型的创建。投标单位依据招标图纸自行创建模型，模型创建之前依据用途制定模型的创建标准。投标阶段建模不同于设计建模和施工建模，受时间限制建模精度低，只选择重要部位、数量较多且有代表性的标准层，模型一般建到构件级。如对构件命名、构件切分、详细程度等做出规定，以满足投标方案模拟的需要。

同时，在施工总进度计划的编制中，工作任务的命名与模型中的构件名称相对应。重点分部分项工程的施工方案模拟，要编制施工方案的专项进度计划，用于与该分部分项工程相关构件进行关联，生成动画来展示施工顺序。

2)模拟方法。常用模拟方法是利用Navisworks软件的Timeliner，其核心是模型与进度计划的匹配操作。

①在进度计划文件中设置匹配项。

②在BIM模型中设置匹配项。

③将模型与进度计划导入Navisworks。

④进度计划与模型匹配。

⑤生成进度模拟动画，获得想要表达的效果。

⑥针对工程施工整体进度进行模拟，校核施工方案的准确性，严格按照施工过程中模拟，切实反映施工方案的内容，并将施工模拟过程中出现的问题进行汇总并优化，形成最终投标方案。

3)应用工具。投标方案模拟的过程中，BIM建模应用软件有RevitarchitectureArchiCAD、CATIA、MagiCAD等，进度计划关联的软件有Navisworks、Vico、广联达BIM5D系统等，资源投入分析软件系统有清华大学的建筑施工4D管理系统、广联达BIM5D系统等。

(2)现场布置模拟。基于BIM技术的现场布置模拟，是为施工现场的平面布置工作提供最佳的解决方案。运用工程现场设备、设施族资源库创建工程场地模型与建筑物模型后，依据工程进度计划，模拟各个阶段的施工现场，直观、高效的调整和优化现场平面布置。

1)创建设备、设施族资源库。设备、设施族资源库的创建是指为建筑建造过程服务的常用施工现场设备、设施创建的可重复利用的模型。设备、设施族资源库的建立是一个积累和不断改进的过程，可被项目之间共享使用，方便快捷的建立平面布置模型。

2)模拟方法。运用BIM模型，模拟各个施工阶段工程地上、地下、已有和拟建建筑物、施工设备、各场地实体、临时设施、库房加工厂、管线道路等的现场情况，将需要布置的现场设施设备与工程BIM模型进行整合，通过调整位置来优化平面布置方案。管理人员通过漫游虚拟场地，了解场地布置，提出修改意见。

模型创建之后依据施工工序要求，在保证不影响现场交通及尽量减少现场材料二次搬运的前提下，完成现场进行初步布置。通过动态模拟，针对拟建工程现场出现的问题进行合理布置和优化，完成施工现场的平面布置。

3)应用工具。基于BIM技术的现场布置模拟，在实施过程中用于创建资源模型的应用软件有RevitArchitectureArchiCAD、MagiCAD等，模型的集成与实时漫游软件为Navisworks、BentleyProjectwiseNavigator、SolibriModelChecker、广联达BIM场布软件等。

(3)垂直运输模拟。应用BIM技术将垂直运输设备与工程进度模拟相结合，直观的展示垂直运输设备的工作情况。运用BIM技术生成的工程量信息来衡量设备的运输能力，通过可视化检视设备与实体建筑物的碰撞问题等，辅助方案编制。

运输设备布置影响运输的效率，运输设备的选择影响运输的效率和运输量，运用3D模型模拟垂直运输综合比选吊运方案，确定垂直运输设备的类型和场地布置。因此垂直运输模拟前，需统计各施工专业对垂直运输设备的需求，以求合理布置和安排垂直运输设备。垂直运输模拟包括：创建现场施工建筑模型、加入时间参数、垂直运输模拟、优化方案、完成垂直运输模拟。

垂直运输模拟的所需的BIM应用工具软件同“现场布置模拟”。

(4)专业分包协调模拟。运用BIM技术进行专业分包协调模拟，直观的展示各个专业工程的实施情况。通过施工模拟和专业碰撞检查，对照3D模型协调各个专业分包，提高项目管理的协调效率。

1)模拟方法。

①应用BIM技术进行专业分包协调模拟前，专业分包方须运用BIM技术软件创建专业深化设计模型，在此基础上进行各专业间的协调模拟。同时，专业间的协调模拟须按照施工先后顺序逐个累加进行协调。首先，协调建筑与结构模型一致;其次，导入钢结构专业模型，形成建筑结构钢结构相一致的模型;最后，依此类推，逐个完成机电、幕墙等其他专业模型的协调。专业间协调过程中应注意：专业间的协调顺序须依据各专业的需要和进度统一协调。

②专业间的协调须按计划分层分区进行。

2)应用工具。创建BIM专业模型中，建筑和结构软件为Revit系统，机电专业软件RevitMEP、MagiCAD等，钢结构软件Tekla软件，专业协调软件Navisworks、BentleyProjectwiseNavigator、广联达BIM5D软件等。

三、施工工艺模拟

1.应用流程

基于BIM技术创建的施工工艺模拟模型。是指依据施工方案模型和施工图，将施工工艺信息与模型相关联，输出资源配置计划、施工进度计划等形成施工工艺模拟模型，指导施工工艺方案交底和施工。

施工方案编制完成后，编制施工工艺模拟，确定工艺流程及相关技术要求。内容包括：

(1)创建施工工艺模型。基于施工组织模型和施工图创建施工工艺模型，并将施工工艺信息与模型关联，输出资源配置、施工进度等计划，指导模型创建、视频制作、文档编制和方案交底。

(2)施工工艺模拟。在施工工艺模拟过程中宜将涉及的时间、人力、施工机械及其工作面要求等信息与BIM模型关联;依据施工工艺信息、资源配置计划和施工工艺进度安排计划、按施工工艺流程进行模拟。过程中须记录出现的工序交接、施工定位等存在的问题，并形成施工模拟分析报告。例，土方工程施工工艺模拟。根据开挖量、开挖顺序、开挖机械数量安排、土方运输车辆运输能力、基坑支护类型及换撑等因素，进行土方工程施工工艺模拟。

(3)施工工艺模拟分析及优化。依据分析报告优化施工工艺，并将时间、人力、施工机械及其工作面等信息同步更新或关联到模型中，形成模拟优化报告。例如，模板工程施工工艺模拟优化。针对模板数量、类型，支撑系统数量、类型和间距等存在不合理施工工艺问题，编制分析报告。同时，针对报告中的问题进行进一步的优化和处理，直到满足施工工艺要求。施工工艺方案模拟的应用流程如图3-5所示。

2.应用内容

(1)复杂钢筋节点模拟。应用BIM技术进行复杂钢筋节点模拟，校核复杂钢筋节点设计及深化设计，形成的成果文件，制作施工交底3D模型和3D动画。

1)模型创建。应用3D建模技术，针对节点钢筋尺寸、钢筋排布、箍筋间距、箍筋大小钢筋与型钢之间的连接方式，以及钢筋与钢筋之间的连接，焊缝宽度、螺栓大小连接板尺寸和厚度等创建3D模型。

2)模拟方法。模型创建完成后，应用BIM软件进行钢筋碰撞检查，以及钢筋与型钢之间的碰撞检查，检查钢筋之间、钢筋与型钢之间是否发生碰撞，并生成碰撞报告。

3)优化分析。依据碰撞报告进行结果检查和分析，并针对碰撞节点进行优化，最后应用BIM软件制作工艺模拟动画，实施施工技术交底。

(2)顶模技术模拟。顶模技术模拟是指利用3D技术进行顶模设计，针对通过初步设计的顶模进行力学分析以及碰撞检查，以提高顶模设计及深化设计的效率。顶模技术模拟包括模型创建和优化设计。内容如下：

1)模型创建。运用BIM软件创建液压顶升系统、悬挂系统和平台系统等相关构件的3D模型，准确表达顶模相关设计文件的内容，完整的展现2D图纸信息。

2)模拟方法。模型创建完成后，利用BIM软件进行工程实体和顶模其他系统的碰撞检查，为进一步优化顶模系统设计方案提供依据。例如，顶模升顶及拆卸的模拟。

①顶模顶升模拟。利用创建的3D模型，按照顶模安装方案进行顶模安装工艺模拟。检查顶模升顶过程中是否出现碰撞，记录碰撞产生的问题，并形成分析报告。

②顶模拆卸过程模拟。运用创建的3D模型，按照制定的拆卸方案进行顶模拆卸工艺模拟。检查顶模拆除顺序和效率，并形成分析报告。

3)优化设计。依据分析报告，对顶模设计顶升方案中的碰撞冲突、顶模拆卸方案中的拆除质量和效率在保证结构安全的同时进行方案优化，最终应用BIM软件制作工艺模拟动画，实施施工技术交底。