BIM技術(shù)（建筑信息模型）在施工階段的應(yīng)用

李建平

（廣東 湛江 524009）

BIM技術(shù)（建筑信息模型）在施工階段的應(yīng)用

李建平

（廣東 湛江 524009）

本文介紹了BIM技術(shù)的概念，及在建筑工程施工階段的應(yīng)用，并以廣東湛江市××酒店為案例。

BIM技術(shù)；施工階段；應(yīng)用

一、前言

建筑工程管理，隨著社會(huì)學(xué)、技術(shù)學(xué)科領(lǐng)域的新發(fā)展，也發(fā)生著以下顯著的發(fā)展趨勢(shì)：1、管理理念的變化（①可持續(xù)發(fā)展觀；②以人為本；③新的價(jià)值觀。）2、管理方法的變化；（①全過(guò)程項(xiàng)目管理；②精益建造；③承包模式。）3、信息技術(shù)的應(yīng)用（①建筑信息模型，即BIM技術(shù)；②虛擬施工；③基于網(wǎng)絡(luò)的項(xiàng)目管理）。

本文介紹BIM技術(shù)的概念，重點(diǎn)介紹BIM技術(shù)在施工階段的原因。

BIM技術(shù)，即建筑信息模型（Building Information Modeling，簡(jiǎn)稱BIM）：以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，具有可視化、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性和可出圖性的五大特點(diǎn)?？梢哉f(shuō)，BIM技術(shù)正在引發(fā)建筑行業(yè)一次革命性的變化。

二、案例

1 香港港島中心工程項(xiàng)目：

（1）案例背景

香港港島東中心工程項(xiàng)目是一棟70層商務(wù)辦公樓，坐落在香港中央商務(wù)區(qū)。大樓平面呈方形，建筑物的正立面呈菱形，正立面兩側(cè)成片狀形，凸顯中央弧線形結(jié)構(gòu)。建筑的結(jié)構(gòu)形式是鋼框架-鋼筋混凝土核心筒，核心筒四周設(shè)八個(gè)大型立柱，通過(guò)伸臂桁架將核心筒和立柱連在一起。在這個(gè)項(xiàng)目中，虛擬施工的內(nèi)容包括規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)層的施工內(nèi)容，并解決在伸臂桁架安裝期間的可施工性問(wèn)題。

（2）虛擬施工如下：

a.建筑構(gòu)件建模

b.施工現(xiàn)場(chǎng)建模

c.施工設(shè)備建模

d.臨時(shí)設(shè)施建模

e.施工方法可視化

f.項(xiàng)目參與者之間有效的交流工具

g.工作空間可視化

2 上海環(huán)球金融中心項(xiàng)目

案例1、案例2都是BIM技術(shù)應(yīng)用成功的典型案例，讀者可查閱參考相關(guān)文獻(xiàn)。

3 廣東湛江市××酒店

①項(xiàng)目背景：××酒店定位為超白金五星酒店，地下二層，地上二十六層，雙塔，建筑面積十多萬(wàn)平方米，樓頂有直升機(jī)坪，360旋轉(zhuǎn)廳等等。

②經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：該酒店建筑設(shè)計(jì)由英國(guó)某知名公司設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)、水電、設(shè)備等等由國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，建筑外型別具一格，由于投資商采用傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理模式，沒(méi)有采用BIM技術(shù)，設(shè)計(jì)階段各專業(yè)、各設(shè)計(jì)單位協(xié)調(diào)量非常大，施工階段無(wú)虛擬施工，實(shí)際施工階段遇到的問(wèn)題更是層出不窮，該項(xiàng)目歷時(shí)六年多，至今仍沒(méi)完工。

三、BIM技術(shù)施工階段的應(yīng)用

1 虛擬施工

簡(jiǎn)單地說(shuō)，虛擬施工就是“先試后建”，在工程開(kāi)始施工前，對(duì)建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行檢測(cè)分析，對(duì)項(xiàng)目施工方案進(jìn)行模擬、分析與優(yōu)化，從而發(fā)現(xiàn)施工中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，在施工前就采取預(yù)防措施，直到獲得最佳的施工方案，從而指導(dǎo)真實(shí)的施工。虛擬施工是施工領(lǐng)域的新方法，它將三維模型用于模擬建造一個(gè)建筑工程項(xiàng)目，不僅考慮時(shí)間維，還考慮其他維數(shù)，如材料、機(jī)械、人力、空間、安全等，可以擴(kuò)展到“N維”。

當(dāng)前，建筑領(lǐng)域的可視化研究與應(yīng)用有：三維（3D）建模技術(shù)或BIM技術(shù)，BIM技術(shù)主要集成了建筑項(xiàng)目本身的相關(guān)信息，屬于靜態(tài)信息，主要用于項(xiàng)目設(shè)計(jì)分析；四維技術(shù)是基于三維模型，引入時(shí)間因素，進(jìn)行施工進(jìn)度的可視化展示；五維技術(shù)是基于三維模型引入時(shí)間因素和資源（如成本、人員、材料）因素。

2 虛擬施工的作用

虛擬施工本身不消耗施工資源，卻又能事先看到并了解施工的過(guò)程和結(jié)果，可以大大降低管理成本和返工成本，減少風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)管理者對(duì)施工過(guò)程的控制能力。虛擬施工的作用主要是：

（1）分析與優(yōu)化

虛擬施工技術(shù)可以在建筑工程的設(shè)計(jì)階段，對(duì)建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行分析與優(yōu)化，確保設(shè)計(jì)的可施工性。完善的設(shè)計(jì)方案是建筑項(xiàng)目順利實(shí)施的前提和保證，建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)由建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)備設(shè)計(jì)等組成。通常，這三方面設(shè)計(jì)由各專業(yè)設(shè)計(jì)師完成。在施工過(guò)程中，這些設(shè)計(jì)將轉(zhuǎn)變?yōu)榧稍谝黄鸬慕ㄖ?gòu)件，結(jié)果是碰撞或沖突時(shí)常出現(xiàn)，如建筑設(shè)備與結(jié)構(gòu)之間的沖突。這不僅會(huì)增加設(shè)計(jì)、施工返工成本，浪費(fèi)資源，還會(huì)影響施工的進(jìn)度。這也是建筑工程經(jīng)常出現(xiàn)工期延遲的主要原因之一。

設(shè)計(jì)的不可施工性是項(xiàng)目設(shè)計(jì)的另一個(gè)主要問(wèn)題。特別是對(duì)于復(fù)雜的建筑項(xiàng)目，經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)計(jì)的可施工性不強(qiáng)或不可行等問(wèn)題，這將增加返工量，影響施工進(jìn)度。造成不可施工性的主要原因，就是缺乏一個(gè)有效的協(xié)同工作及檢測(cè)平臺(tái)，即設(shè)計(jì)方、施工方在設(shè)計(jì)階段不能有效地溝通與協(xié)作，同時(shí)在現(xiàn)有圖紙上不能對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行有效的檢測(cè)與分析。虛擬施工技術(shù)為此提供了一個(gè)有效的平臺(tái)，可以用于設(shè)計(jì)沖突、可施工性的檢測(cè)，以及多方溝通、分析。

采用虛擬施工技術(shù)也可以優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先，要建立相關(guān)建筑項(xiàng)目的3D設(shè)計(jì)模型，包括建筑、結(jié)構(gòu)及建筑設(shè)備等；其次，基于建立的3D設(shè)計(jì)模型，可進(jìn)行設(shè)計(jì)檢測(cè)、協(xié)同修改。設(shè)計(jì)檢測(cè)可根據(jù)需要設(shè)定相關(guān)參數(shù)，確定檢測(cè)范圍，從而檢測(cè)設(shè)計(jì)沖突問(wèn)題、可施工性問(wèn)題?；谏鲜?D設(shè)計(jì)模型進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，例如設(shè)計(jì)沖突，即設(shè)備管線之間的碰撞，相關(guān)人員可以基于虛擬平臺(tái)和3D設(shè)計(jì)模型及時(shí)進(jìn)行分析與溝通，從而及時(shí)、有效地解決問(wèn)題。設(shè)計(jì)檢測(cè)可以在設(shè)計(jì)之初就開(kāi)始，它是一個(gè)“設(shè)計(jì)-檢測(cè)-設(shè)計(jì)”的循環(huán)過(guò)程，直到在施工前解決所有設(shè)計(jì)問(wèn)題，進(jìn)而消除設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和設(shè)計(jì)忽略，減少施工中的返工成本?，F(xiàn)有技術(shù)下，基本可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、修改過(guò)程自動(dòng)化操作，這樣可以減少設(shè)計(jì)檢測(cè)的時(shí)間。通過(guò)虛擬技術(shù)，設(shè)計(jì)檢測(cè)已經(jīng)成為設(shè)計(jì)優(yōu)化、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的一個(gè)重要手段，它能確保設(shè)計(jì)的可施工性，使施工過(guò)程順利進(jìn)行。

（2）先試后建

施工過(guò)程的順利實(shí)施是在有效的施工方案指導(dǎo)下進(jìn)行的。當(dāng)前，施工方案的編制主要基于項(xiàng)目經(jīng)理及項(xiàng)目組的經(jīng)驗(yàn)。然而，面對(duì)越來(lái)越龐大且復(fù)雜的建筑工程項(xiàng)目，僅憑項(xiàng)目經(jīng)理的經(jīng)驗(yàn)來(lái)編制施工方案已顯得力不從心。施工方案的可行性一直受到業(yè)界的關(guān)注，同時(shí)由于建筑項(xiàng)目的單一性和不可重復(fù)性，施工方案同樣具有不可重復(fù)性，即不可能如制造業(yè)那樣，同一生產(chǎn)方案可用于某產(chǎn)品的批量生產(chǎn)。通常是，當(dāng)某個(gè)工程即將結(jié)束時(shí)，一套完善的施工方案才展現(xiàn)于面前，結(jié)果為時(shí)已晚。施工進(jìn)度拖延、安全問(wèn)題頻頻出現(xiàn)、返工率高、建造成本超支等已成為現(xiàn)有建筑工程項(xiàng)目的通病。因此，在施工開(kāi)始前，制定完善的施工方案是十分必要的、重要的。在虛擬施工技術(shù)出現(xiàn)前，這些問(wèn)題幾乎找不到有效的解決方案。虛擬施工技術(shù)不僅可以測(cè)試和比較不同的施工方案，還可以優(yōu)化施工方案。

（3）優(yōu)化施工管理

為了解決施工過(guò)程中的相關(guān)問(wèn)題，特別是復(fù)雜的項(xiàng)目工程，需要配備大量的管理人員，這大大增加了管理成本。通過(guò)上述施工過(guò)程再現(xiàn)，除了在施工開(kāi)始之前可以建立一個(gè)完善的施工方案外，虛擬施工技術(shù)還可以清晰地展示整個(gè)施工過(guò)程。此模擬過(guò)程利用計(jì)算機(jī)硬件、軟件以及各種傳感器創(chuàng)造出一個(gè)融合視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)甚至嗅覺(jué)，讓人身臨其境的虛擬環(huán)境。操作者沉浸其中并與之交互作用，通過(guò)多種媒體對(duì)感官的刺激，獲得對(duì)所需解決問(wèn)題的清晰和直觀的認(rèn)識(shí)，虛擬建造提供了一個(gè)栩栩如生的“施工操作說(shuō)明書(shū)”，可為分包商或工人進(jìn)行開(kāi)工前的培訓(xùn)，或?yàn)楣と藢?shí)際操作提供參考，從而減少實(shí)際操作失誤。由于減少了實(shí)際施工中的問(wèn)題，管理活動(dòng)也得到簡(jiǎn)化，項(xiàng)目對(duì)管理人員的需求自然減少，或合并相關(guān)職位，或減少相關(guān)職位，進(jìn)而管理成本將大大降低。

四、結(jié)論

通過(guò)虛擬施工，承包商可以達(dá)到以下目的：

1 創(chuàng)建、分析和優(yōu)化施工進(jìn)度。

2 針對(duì)具體項(xiàng)目，分析將要使用的施工方法的可行性。

3 通過(guò)模擬可視化的施工過(guò)程，提早發(fā)現(xiàn)施工問(wèn)題，消除施工隱患。

4 形象化的交流工具，使項(xiàng)目參與者能更好地理解項(xiàng)目范圍，提供形象的工作操作說(shuō)明。

5 可以更加有效地管理設(shè)計(jì)變更。

6 全新的試錯(cuò)、糾錯(cuò)概念和方法。

[1]何關(guān)培.BIM總論[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011，05.

[2]施工企業(yè)BIM應(yīng)用研究[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013，03.

作者身份證：440902197605050103

TU17

A

10.13612/j.cnki.cntp.2014.04.054