BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目全生命期應(yīng)用概述①

李偉

摘 要：基于目前在國外蓬勃發(fā)展的BIM技術(shù)，研究了BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目全生命周期中的具體應(yīng)用形式以及項(xiàng)目各方的受益情況。其中，有些應(yīng)用方案在國外已經(jīng)普遍實(shí)現(xiàn)，有些則因?yàn)榧夹g(shù)原因停留在探索階段。通過分析預(yù)測(cè)和理論說明，闡述了BIM的內(nèi)涵及其對(duì)建筑業(yè)的影響，為BIM在中國的推廣提供參考。

關(guān)鍵詞：BIM應(yīng)用 建筑模型 工程項(xiàng)目生命周期

中圖分類號(hào)：TU17 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）06（c）-0113-02

1 BIM技術(shù)及其在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用情況概述

BIM（Building Information Modeling）技術(shù)是用參數(shù)化模型來表達(dá)工程項(xiàng)目的全部信息，輔以強(qiáng)大的三維表現(xiàn)能力。通過BIM建立虛擬建筑，項(xiàng)目里全部實(shí)際活動(dòng)都能利用虛擬建筑進(jìn)行模擬。制造業(yè)和航天業(yè)已完成設(shè)計(jì)生產(chǎn)從二維平面圖紙到三維信息模型的轉(zhuǎn)變。BIM之于建筑業(yè)則有類似作用。美國、日本等發(fā)達(dá)國家BIM軟件使用率已達(dá)70%以上并持續(xù)增長，BIM的價(jià)值在不斷被認(rèn)可。在我國國內(nèi)，對(duì)BIM的研究剛起步不久，工程項(xiàng)目中的各方對(duì)BIM的投資有限，應(yīng)用也僅在個(gè)別項(xiàng)目中的個(gè)別階段，沒有實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全周期應(yīng)用。文章旨在幫助更多人了解BIM，加快BIM在中國的推廣和加大項(xiàng)目中各方對(duì)BIM的投資。

2 BIM在決策階段和設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

決策階段主要研究項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)、機(jī)會(huì)和可行性。該階段的主導(dǎo)者和應(yīng)用BIM的主要受益者是業(yè)主和開發(fā)商。BIM在決策階段可以提供技術(shù)上的論證依據(jù)，三維的表現(xiàn)形式更利于非專業(yè)人員理解技術(shù)方案。技術(shù)水平與國外同類項(xiàng)目比較時(shí)，只需共享國外同類先進(jìn)項(xiàng)目的BIM文件，即可全方面分析比較和吸收經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)锽IM包含項(xiàng)目所有數(shù)據(jù)信息。隨著BIM技術(shù)的日益普及，可以預(yù)測(cè)未來建筑業(yè)的尖端技術(shù)共享程度越來越高，有利于世界范圍內(nèi)的建筑企業(yè)互相學(xué)習(xí)，加速建造水平、設(shè)計(jì)水平、管理水平的提高。BIM應(yīng)用在設(shè)計(jì)階段，核心內(nèi)容是將設(shè)計(jì)任務(wù)書變成三維模型，再基于三維模型延伸出很多其他方面的應(yīng)用，如計(jì)劃項(xiàng)目進(jìn)度和成本、綠色分析、設(shè)計(jì)檢測(cè)、增強(qiáng)溝通協(xié)調(diào)、可視化應(yīng)用等。該階段應(yīng)用BIM的主要受益者是業(yè)主、設(shè)計(jì)單位以及政府部門。

2.1 建立BIM核心模型

應(yīng)用BIM的關(guān)鍵是核心三維模型，國內(nèi)建筑業(yè)BIM體系中使用最廣泛的核心建模軟件是Autodesk Revit?；贑AD的二維設(shè)計(jì)可視化程度不高且設(shè)計(jì)師將大量時(shí)間和精力用于出圖。應(yīng)用BIM可大量減少出圖工作，設(shè)計(jì)師將更專注于設(shè)計(jì)。比如Revit族庫包含了大量虛擬構(gòu)件，若項(xiàng)目中存在族庫里沒有的構(gòu)件，也可方便地新建。隨著項(xiàng)目的深入，企業(yè)會(huì)逐漸積累出自己特有的族庫。設(shè)計(jì)師工作時(shí)，可直接調(diào)用族庫數(shù)據(jù)，并隨時(shí)查看三維模型，建筑外形效果即時(shí)呈現(xiàn)，自動(dòng)生成施工圖。此外，三維模型中每個(gè)構(gòu)件都存在一系列參數(shù)，如類型、材質(zhì)、尺寸、位置等。通過讀取數(shù)據(jù)能計(jì)算并即時(shí)統(tǒng)計(jì)工程量，再通過概預(yù)算定額可方便快捷地編制概預(yù)算。即減少造價(jià)人員的工作量，將更多精力用于分析性工作。

2.2 設(shè)計(jì)檢測(cè)

設(shè)計(jì)檢測(cè)包括規(guī)則檢測(cè)和碰撞檢查。規(guī)則檢測(cè)指，設(shè)計(jì)師預(yù)輸入強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)、法律法規(guī)和行業(yè)規(guī)章制度，再利用BIM工具自動(dòng)檢測(cè)建筑模型是否符合規(guī)則要求，實(shí)現(xiàn)減少實(shí)施階段設(shè)計(jì)變更的次數(shù)，加快項(xiàng)目進(jìn)度和減少因設(shè)計(jì)變更帶來的成本變化。

碰撞檢查指，工程項(xiàng)目的不同參與單位，利用BIM檢測(cè)互相設(shè)計(jì)之間的沖突，比如建筑、結(jié)構(gòu)、水電管線設(shè)計(jì)之間的沖突、構(gòu)件與設(shè)備之間的沖突、施工場(chǎng)地與施工機(jī)械之間的沖突等。傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)，不同專業(yè)設(shè)計(jì)師之間很難做到對(duì)別人的設(shè)計(jì)了如指掌，設(shè)計(jì)之間難免出現(xiàn)沖突。若使用BIM，每種設(shè)計(jì)師只完成自己的小模型（不同模型包含建筑不同方面的信息）再將多個(gè)小模型放入同一個(gè)工具融合成一個(gè)大模型，即可在大模型里進(jìn)行碰撞檢查，大大提高設(shè)計(jì)分析、設(shè)計(jì)檢查和設(shè)計(jì)出圖的速度，高效率低成本得到更高質(zhì)量的設(shè)計(jì)。

BIM還能實(shí)現(xiàn)施工場(chǎng)地空間的碰撞檢查。模擬施工現(xiàn)場(chǎng)定位放線、施工道路建設(shè)、材料進(jìn)場(chǎng)等活動(dòng)之間是否存在空間沖突，確保一切有序進(jìn)行。BIM在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用取得了良好的效果：在山景城醫(yī)院綜合辦公樓項(xiàng)目上，BIM的應(yīng)用使得整個(gè)項(xiàng)目的返工只有0.2%，各系統(tǒng)之間達(dá)到零沖突，現(xiàn)場(chǎng)因信息不明確而發(fā)出的問詢單（request for information）只有兩份[1]。

2.3 綠色分析

由于建筑業(yè)在我國能耗大戶的地位，綠色建筑的概念被更多地認(rèn)可和接受，是未來建筑業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。而BIM集成了建筑的全部數(shù)據(jù)信息，能方便地分析建筑物的綠色屬性。如建筑物的采光和日照分析、風(fēng)場(chǎng)分析、建筑噪聲分析、建筑綠化環(huán)境分析等等。

建筑物的日照分析涉及地理位置、建筑外型、時(shí)間等多種復(fù)雜因素，靠人工計(jì)算很難科學(xué)精確地進(jìn)行日照分析。利用BIM可以兼顧考慮影響日照的所有復(fù)雜因素。例如，用BIM模型精準(zhǔn)定位地理位置，再通過網(wǎng)絡(luò)得到當(dāng)?shù)厝耆照招畔?，即可查看一年中任意時(shí)間的日照情況，為調(diào)整建筑物的坐標(biāo)、方位、間距等提供依據(jù)，使建筑獲得最佳日照條件，最大程度減少室內(nèi)燈光耗能，滿足綠色建筑要求。此外，BIM還能實(shí)現(xiàn)綠色檢測(cè)。在BIM里預(yù)輸入關(guān)于綠色建筑的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即可評(píng)價(jià)建筑是否符合標(biāo)準(zhǔn)，快速反映建筑能源消耗性能等綠色屬性，為完善綠色設(shè)計(jì)提供方向和依據(jù)。政府部門也可利用BIM簡(jiǎn)化對(duì)綠色建筑認(rèn)證的過程。

2.4 可視化功能

BIM強(qiáng)大的可視化效果帶來的好處是多方面的：可以幫助項(xiàng)目中的非專業(yè)方（業(yè)主、政府部門）理解設(shè)計(jì)方案，以此來增加業(yè)主和政府部門對(duì)設(shè)計(jì)方案的影響；有助于從多專業(yè)的角度分析設(shè)計(jì)方案；有助于在設(shè)計(jì)階段吸收承包商、材料供應(yīng)商的建議；有助于業(yè)主在施工前對(duì)建筑的外形和功能特征做出評(píng)價(jià)；有助于政府部門更快理解設(shè)計(jì)方案，加快報(bào)建速度；有助于發(fā)生設(shè)計(jì)變更時(shí)，方便計(jì)算設(shè)計(jì)變更對(duì)應(yīng)的成本、進(jìn)度、綠色性的變化等。

若建筑體型復(fù)雜，如杭州東站樞紐工程項(xiàng)目，二維圖紙表現(xiàn)難度大，大型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)體系施工難度大?；贐IM可視化技術(shù)三維空間建?？梢愿玫剡M(jìn)行設(shè)計(jì)和模擬各種施工方案，從而達(dá)到正確選擇合理、有效、安全方案的目的[2]，其可視化效果如圖1所示。

3 BIM在竣工驗(yàn)收及運(yùn)營維護(hù)方面的應(yīng)用

在竣工驗(yàn)收階段，審查人員可直接調(diào)用BIM里的全部工程信息，減少資料準(zhǔn)備時(shí)間。此外，在核對(duì)工程量時(shí)，可以利用竣工圖翻模形成BIM模型，再將該模型與實(shí)際模型放入軟件中對(duì)比，自動(dòng)找出存在工程量差異的地方，提高工程量核對(duì)的效率。同樣，利用BIM的云端技術(shù)，直接從云端服務(wù)器獲取由政府部門發(fā)布的最新與取費(fèi)相關(guān)的政策法規(guī)，如人工費(fèi)調(diào)整系數(shù)、建安稅稅率等，BIM 模型根據(jù)模型所具有的工程屬性，自適應(yīng)地提取符合相應(yīng)政策法規(guī)的費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)，保證竣工結(jié)算費(fèi)用審核準(zhǔn)確無誤[4]。我國已有學(xué)者提出了基于BIM的工程驗(yàn)收方法和系統(tǒng)的發(fā)明專利[5]，可以概括為：讀取BIM中待驗(yàn)收項(xiàng)目的信息，如果信息不完整則判斷不合格，如果信息完整但信息格式與標(biāo)準(zhǔn)格式不符合則判斷不合格，如果信息完整且符合標(biāo)準(zhǔn)格式，則判斷為合格。

4 結(jié)語

BIM已引起了發(fā)達(dá)國家建筑業(yè)的巨大變革，并且這種影響將越來越大，國內(nèi)建筑業(yè)也迫切需要BIM來釋放更多潛力。BIM應(yīng)用帶來的利益是全方面的，包括業(yè)主、開發(fā)商、設(shè)計(jì)方、施工單位、政府、監(jiān)理方、承包商、材料供應(yīng)商等，其中業(yè)主和設(shè)計(jì)方始終是受益最大者。希望各方受益者能加大BIM的應(yīng)用和投資，幫助BIM在中國日漸成熟。此外，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷完善和業(yè)主對(duì)工程項(xiàng)目建設(shè)要求的不斷提高，BIM也是行業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。

參考文獻(xiàn)

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