BIM技術(shù)在大型建筑安裝工程中的應(yīng)用

上海市安裝工程集團(tuán)有限公司 上海 200080

1 BIM技術(shù)概況

所謂BIM，即英文“ Building Information Modeling”的簡(jiǎn)稱，也就是建筑信息模型[1]，其實(shí)更準(zhǔn)確的解釋?xiě)?yīng)該是“利用數(shù)字、信息化技術(shù)對(duì)于建筑前期項(xiàng)目設(shè)計(jì)、中期工程施工、后期物業(yè)運(yùn)營(yíng)等階段進(jìn)行管理、協(xié)調(diào)的過(guò)程”。

BIM技術(shù)的核心是由計(jì)算機(jī)三維模型所形成的數(shù)據(jù)庫(kù)，并在建筑過(guò)程中實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化，數(shù)據(jù)信息能夠及時(shí)更新和關(guān)聯(lián)共享，加快決策進(jìn)度，降低工程成本。

BIM技術(shù)需要借助應(yīng)用軟件才能實(shí)現(xiàn)，軟件可以分成很多類，包含建筑物從規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營(yíng)管理整個(gè)生命周期，每個(gè)階段都有與之對(duì)應(yīng)的BIM軟件，如BIM建模軟件、BIM機(jī)電分析軟件、BIM綜合碰撞檢查軟件、BIM造價(jià)分析軟件、日照分析軟件、結(jié)構(gòu)分析軟件、MEP等等[2]。

國(guó)內(nèi)比較常見(jiàn)的是Autodesk公司的系列軟件，Revit Architecture、Revit Structure、Revit MEP分別是建筑、結(jié)構(gòu)和機(jī)電的建模軟件。

2 BIM技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外發(fā)展的情況

BIM技術(shù)起源于美國(guó)，后來(lái)逐步擴(kuò)展到歐洲、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)。美國(guó)的BIM應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，在2006年就發(fā)布了其BIM國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) （NBIMS），應(yīng)用十分規(guī)范，凡是政府投資項(xiàng)目必須全面應(yīng)用BIM技術(shù)[3]。

日本早在上世紀(jì)90年代，就開(kāi)發(fā)了一系列的BIM軟件，很多項(xiàng)目都在建造的過(guò)程中不同程度地采用了日本的BIM軟件[4]。

2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展的情況

在香港地區(qū)，BIM技術(shù)已經(jīng)是一項(xiàng)比較成熟的技術(shù)。香港房屋公署規(guī)定：2014年以后所有政府投資項(xiàng)目都要求采用BIM技術(shù)。

內(nèi)地是在2002年以后，才出現(xiàn)BIM技術(shù)的概念。目前，比如上海虹橋商務(wù)能源中心、上海中心、北京“中國(guó)尊”、天津萬(wàn)達(dá)中心等項(xiàng)目都已經(jīng)使用或正在使用BIM技術(shù)。一些香港或國(guó)內(nèi)大型開(kāi)發(fā)商，在招標(biāo)過(guò)程中就要求使用BIM技術(shù)。

與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)一些企業(yè)或科研院所也開(kāi)始著手BIM技術(shù)的應(yīng)用研究，比如中國(guó)建筑、上海建工、清華大學(xué)等機(jī)構(gòu)都在開(kāi)展BIM的應(yīng)用研究，并取得了一定的成果。

3 BIM技術(shù)在建筑安裝工程上的實(shí)際應(yīng)用

2009年以來(lái)，國(guó)內(nèi)建筑安裝行業(yè)的BIM技術(shù)已經(jīng)在快速發(fā)展，各類安裝單位，都不同程度地意識(shí)到了BIM技術(shù)的重要性，但其應(yīng)用主要還停留在較低層面，主要用在項(xiàng)目投標(biāo)過(guò)程，其次是簡(jiǎn)單的碰撞檢測(cè)操作。對(duì)管線綜合設(shè)計(jì)、系統(tǒng)平衡校核、預(yù)制件價(jià)格、工程量統(tǒng)計(jì)、施工模擬及進(jìn)度控制等涉獵不深。

我公司很早就進(jìn)行了BIM技術(shù)的研究應(yīng)用，取得了一些經(jīng)驗(yàn)，下面僅以上海虹橋商務(wù)核心區(qū)能源中心項(xiàng)目為例，介紹BIM技術(shù)在建筑安裝工程上的實(shí)際應(yīng)用情況。

3.1 工程概況

項(xiàng)目名稱：虹橋商務(wù)核心區(qū)（一期）區(qū)域供能能源中心及配套工程。

項(xiàng)目地址：上海嘉閔高架路以東、菘澤高架揚(yáng)虹路以南的匝道環(huán)形繞道區(qū)間內(nèi)。

項(xiàng)目概況：地上建筑170 萬(wàn)m2、地下建筑20 萬(wàn)m2，建成綠色低碳示范區(qū)域。區(qū)域內(nèi)建立南、北2 個(gè)區(qū)域能源中心及配套供能管網(wǎng)，為分布式能源中心，采用燃?xì)?、冷熱、電三?lián)供技術(shù)，滿足核心區(qū)（一期）內(nèi)用戶的全部空調(diào)冷熱負(fù)荷、生活熱水負(fù)荷和部分電負(fù)荷需求。

本項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)空間狹小，工期非常緊張，由于機(jī)電系統(tǒng)繁多，故各類機(jī)電關(guān)系異常復(fù)雜，管道密如蛛網(wǎng)。為了縮短工期，保證施工質(zhì)量，本項(xiàng)目進(jìn)行了BIM技術(shù)的嘗試。

3.2 BIM技術(shù)實(shí)施情況

工程伊始，我們即利用Autodesk Revit Architecture軟件，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行三維建模，如圖1、圖2所示。分別構(gòu)建了建筑、結(jié)構(gòu)、水、電、暖等各專業(yè)BIM模型，然后根據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)將各專業(yè)模型鏈接在一起，獲得完整的建筑模型，如圖3所示。最后用Autodesk Navisworks軟件，進(jìn)行管線碰撞檢測(cè)，如圖4～圖7所示。

圖1 建筑整體模型示意

圖2 建筑模型剖面示意

圖3 模型導(dǎo)入后的機(jī)電管線碰撞檢測(cè)示意

圖4 風(fēng)管與橋架碰撞示意

圖5 噴淋與結(jié)構(gòu)梁的碰撞示意

圖6 空調(diào)水管與結(jié)構(gòu)梁的碰撞示意

圖7 風(fēng)管與結(jié)構(gòu)梁的碰撞示意

3.3 取得的效果

在深化設(shè)計(jì)階段，我們通過(guò)將各專業(yè)模型鏈接一起后，應(yīng)用碰撞檢測(cè)功能，快速檢測(cè)到空間管線是否存在碰撞點(diǎn)，可直觀地觀察布局效果，如圖8所示，從而可以為設(shè)計(jì)師快速定位和調(diào)整管路提供了方便，從而大大提高了工作效率。

圖8 碰撞檢測(cè)后調(diào)整好的模型示意

在預(yù)制加工階段，我們又以深化設(shè)計(jì)階段所擁有的BIM模型為基礎(chǔ)，把它導(dǎo)入Autodesk Inventor軟件中，通過(guò)必要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、機(jī)械設(shè)計(jì)以及歸類標(biāo)注等工作，將BIM模型轉(zhuǎn)換為預(yù)制加工設(shè)計(jì)圖紙，以指導(dǎo)工廠預(yù)制加工。在保證高品質(zhì)管道制作的前提下，減少了現(xiàn)場(chǎng)的管道制作加工。

在施工階段，BIM技術(shù)也發(fā)揮了很大的作用，由于建模前期已經(jīng)分別進(jìn)行了參數(shù)檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)、管線綜合以及碰撞檢測(cè)等工作。模型本身也具有大量的信息：其中包括設(shè)備及管線的參數(shù)、安裝高度、安裝方式等，而這些能為管理團(tuán)隊(duì)提供施工方案、物資供應(yīng)、勞動(dòng)力調(diào)配等工作的決策幫助。

正是由于本項(xiàng)目采用了BIM技術(shù)，從而減少了60%現(xiàn)場(chǎng)制作量，減少了90%的現(xiàn)場(chǎng)焊接、膠粘等危險(xiǎn)與有毒有害作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了70%管道制作預(yù)制率。施工質(zhì)量、施工進(jìn)度得到了保證，并且降低了現(xiàn)場(chǎng)的施工噪聲，使施工管理水平得到提高，受到業(yè)主及監(jiān)理的好評(píng)。

目前我公司承建的上海中心項(xiàng)目，也正在使用BIM技術(shù)進(jìn)行指導(dǎo)施工。

4 BIM技術(shù)應(yīng)用中的主要問(wèn)題

盡管通過(guò)在實(shí)際工程上的應(yīng)用，已經(jīng)能體現(xiàn)BIM技術(shù)的巨大作用，但是，國(guó)內(nèi)建筑業(yè)界對(duì)于BIM技術(shù)的使用仍存在如下問(wèn)題：

（a）目前，國(guó)內(nèi)施工領(lǐng)域使用的BIM軟件大都停留在解決單項(xiàng)問(wèn)題層面，尚缺少支持項(xiàng)目級(jí)和企業(yè)級(jí)管理提升所需要的BIM軟件，涉及面還不夠深入。

（b）受現(xiàn)行工程建設(shè)法律法規(guī)及工程實(shí)施模式的制約，在設(shè)計(jì)階段、施工階段使用BIM技術(shù)成果時(shí)，還缺少相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范配套。

（c）除一些大型國(guó)企和地方特級(jí)企業(yè)外，大部分企業(yè)對(duì)BIM技術(shù)的認(rèn)識(shí)不足，片面認(rèn)為這僅僅是一種投標(biāo)技術(shù)，還沒(méi)有上升到用以促進(jìn)施工管理水平提高的境界。

5 BIM技術(shù)應(yīng)用的前景分析

大量的工程實(shí)踐證明：“工程模塊化施工是今后工程建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)”。而工程模塊化施工必然離不開(kāi)預(yù)制和裝配2 個(gè)重要環(huán)節(jié)，因此，BIM技術(shù)在預(yù)制加工方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)[5]。

我們欣喜地看到：國(guó)內(nèi)對(duì)BIM技術(shù)在工程管理上的作用正逐步重視，不少企業(yè)都認(rèn)識(shí)到這是創(chuàng)建技術(shù)信息、管理信息、共享信息的數(shù)字化方式，是建筑行業(yè)數(shù)字化管理的發(fā)展趨勢(shì)。它對(duì)于整個(gè)建筑行業(yè)來(lái)說(shuō)，必將產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)的影響。

BIM技術(shù)的推廣使用，有利于提高建筑安裝行業(yè)施工技術(shù)和管理水平，尤其是對(duì)于大型國(guó)企來(lái)說(shuō)，也許這是一次實(shí)施技術(shù)創(chuàng)新和管理突破的好機(jī)會(huì)。

但是，由于BIM技術(shù)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用還剛剛起步，仍然需要我們從深度和廣度方面進(jìn)行努力[6-8]：

（a）在政府層面，應(yīng)進(jìn)行政策宣傳和支持，建立相應(yīng)科研基金，以促進(jìn)BIM技術(shù)在整個(gè)建筑行業(yè)應(yīng)用。

（b）主管部委或地方政府應(yīng)牽頭制定規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，保證實(shí)施與提高BIM技術(shù)的應(yīng)用成果。

（c）行業(yè)協(xié)會(huì)應(yīng)該利用自有的平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行引導(dǎo)示范，鼓勵(lì)應(yīng)用。

（d）有條件的企業(yè)或科研院所應(yīng)帶頭積極進(jìn)行推廣，并提高應(yīng)用的深度和廣度。