BIM在建筑領域的應用

謝敏立+馬馳+尚昳冰+李艷杰

[摘 要]建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）是利用工程項目的一些屬性、信息等數(shù)據(jù)的提煉與合成，通過數(shù)字化模型對工程項目進行設計、施工、運維等全方位立體化管理的一門科學技術。BIM在建筑領域的應用是非常廣泛的，它覆蓋了工程項目的各個階段。要進一步推動BIM技術在我國的蓬勃發(fā)展，需要多種方法相結合：1.政府以及相關行業(yè)部門應大力支持并對BIM相關標準進行規(guī)范；2.國家應大量培養(yǎng)相關BIM人才；3.國內(nèi)軟件開發(fā)商應積極推廣BIM技術。對BIM從管理的高度進行研究，這對我國提高集成一體化管理質量和水平有重要意義。

[關鍵詞]BIM；建筑領域；工程設計

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）09-0057-03

一、BIM的發(fā)展現(xiàn)狀

任何一種創(chuàng)新與改革，只要能夠加速行業(yè)的發(fā)展，提高人類的生存價值就實現(xiàn)了其本身的價值，BIM技術也不例外。建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）是利用工程項目的一些屬性、信息等數(shù)據(jù)的提煉與合成，通過數(shù)字化模型對工程項目進行設計、施工、運維等全方位立體化管理的一門科學技術。在BIM的發(fā)展進程中，美國是最早啟動并研究建筑信息化的國家。目前，美國的建筑領域對BIM技術的應用已經(jīng)相對熟練，其中包括建筑企業(yè)在建設初期的設計、施工模擬及運維管理等。

除了美國，BIM技術現(xiàn)也已擴展到了歐洲、日本、韓國等許多國家。我國BIM在建筑業(yè)也掀起了一股熱潮。目前，住建部已經(jīng)發(fā)布了相關文件并明確提出將BIM技術應用到建筑施工的各個階段。同時，經(jīng)過這兩年BIM在國內(nèi)的發(fā)展與應用，各個省市也出臺了相應的BIM文件以及相應的BIM標準。深圳市住建局發(fā)布的一份文件就提出“推廣運用BIM技術等新興協(xié)同設計技術”。2014年，上海市政府也提出在3年內(nèi)將BIM技術應用到世博園區(qū)、前灘地區(qū)等6大重點功能區(qū)。他們要將BIM技術作為上海市建筑業(yè)發(fā)展的核心戰(zhàn)斗力。但是BIM在運營方面還缺乏統(tǒng)一的實施標準，有些小型建筑公司因為資金等問題而不能使用BIM技術。但不否認，BIM在建筑領域的應用是非常廣泛的，它覆蓋了工程項目的各個階段。

二、BIM在建筑領域的應用

目前，在許多建筑工程設計中，設計者應用傳統(tǒng)的CAD等軟件進行圖紙設計，然后進行招標以及后期的施工建設。簡單的二維圖形使投標方及施工者都難以領會設計者的想法，而且這種設計在初期也不能看到最后的竣工效果，施工過程中施工人員之間的相互協(xié)助也很少見。可見，建筑施工企業(yè)要想邁進一條系統(tǒng)的、高效的、合理的發(fā)展道路，那就需要結合可視化的工程項目，就必須加強BIM技術在建筑領域的推廣與應用。

（一）BIM在設計管理上的應用

在設計管理上，BIM技術可以發(fā)揮它的特長。設計人員可以通過BIM技術建立三維模型，將傳統(tǒng)的二維圖轉換成空間立體結構，并將大量的設計標準輸入到模型中，從而構造出三維信息模型，還可以對機電以及鋼結構等復雜的物件進行深化設計，從而使這些復雜的構件更加簡單明了。例如，在一些大型建筑工程中，由于建筑空間布置復雜而且多樣化，對建筑內(nèi)的各種管線構件質量要求很高。在進行設計時，各種管線之間容易發(fā)生碰撞，這會給施工方帶來諸多麻煩，造成施工方的二次施工等，這不但會增加其成本而且還延誤工期。在這種情況下，可以應用BIM技術進行設計。BIM技術可將建筑、結構、機電等一系列模型結合，再根據(jù)Green Building軟件進行能量分析和碰撞試驗檢查。這樣就可以根據(jù)試驗數(shù)據(jù)對管線進行相應的調整，從而在工程設計階段發(fā)現(xiàn)問題并解決。利用BIM技術除了可以對機電深化進行設計外，還可以將鋼結構進行深化設計。利用鋼結構BIM模型，可以在建筑施工前對具體鋼構件的相關節(jié)點進行優(yōu)化調整，并且通過碰撞試驗提前校核等。這樣可以進一步節(jié)省人力、物力，并且為復雜環(huán)境下的施工提供更有力的幫助。在設計階段除了可以建立3D信息模型外，設計人員還可以進行可視化設計，為施工方及其他人員提供更有力的保障。BIM技術還可以在設計初期對施工場地進行三維的場地布置，這樣可以將工程施工周邊的實際環(huán)境通過數(shù)據(jù)信息的方式填充到建筑模型中，讓施工人員靈活地進行平面布置，從而使施工更加合理高效。

（二）BIM在投標簽約管理上的應用

首先，在投標簽約的管理上，BIM模型的可視化能讓投標方深入了解各種相關條件，從而保證數(shù)據(jù)資源的共享。其次，我們還可以用Revit軟件中自帶的渲染功能，讓設計出來的模型達到真實的效果，同時還可以使用漫游功能，讓所有人都能夠了解模型的內(nèi)外部構造。同樣，我們還可以建立三維模型以及使用BIM5D，對工程施工過程中的各個階段進行模擬，讓相關人員了解施工各階段的工程進度。接下來可以用三維動畫展示施工方的不同施工方案。使用BIM可以進行無紙化招標，從開始到結束，全部招標都可以用BIM技術完成。最后，還可以根據(jù)BIM所屬的算量軟件進行工程預算等。這樣不但節(jié)約了大量的紙張，而且攜帶方便，真正做到了快捷、方便、綠色環(huán)保。用BIM技術進行招標，與傳統(tǒng)的文字加上口述等相比，其更簡單明了，更容易展示技術的應用。

（三）BIM在施工管理上的應用

在施工管理上，BIM技術不僅可以讓施工人員了解自身的任務，還可以模擬施工進度。工作人員可以用BIM技術在計算機上執(zhí)行施工過程，模擬施工布置和施工流程等。此外，BIM技術還可以關聯(lián)各個專業(yè)的施工過程以及不同專業(yè)在同一區(qū)域、同一平面的施工狀況。這樣可以更系統(tǒng)地為各專業(yè)施工人員提供幫助。當一些施工人員出現(xiàn)施工分歧時，BIM技術可以相應地模擬各種方案并尋找出最優(yōu)方案。BIM技術不僅可以進行上述施工的模擬，還可以進行工程量的統(tǒng)計，只要將模型導入到QTO等相關軟件中，工程量就可以精確地匯總出來。當建筑工程竣工驗收之后，BIM技術還可以將最終制定的全部BIM模型，包括工程信息電子資料等都刻錄成光盤備份保存。endprint

BIM技術覆蓋了整個建筑施工過程，從最開始的招標，到最后的運維管理階段。如今的許多大型建筑工程都應用了BIM技術。2011年，遼寧省盤錦市就應用BIM技術建立了第一個大型體育場館——盤錦紅海灘體育中心。盤錦體育場應用索膜結構進行建造，超大跨度的索膜是國內(nèi)外所有同類結構中最大的。但是傳統(tǒng)的方式大都是通過Ansys建模進行找形，然后在CAD上進行深化。這需要很長的時間，況且這種方法比較容易出現(xiàn)錯誤。作為結構設計的難點之一，利用BIM技術可以實現(xiàn)索膜結構設計的高度參數(shù)化和高度精確性。這既節(jié)省時間，又為后期相關的工作與試驗提供了相關保障。在盤錦體育場的建設過程中，BIM技術不僅應用到初期的建模，而且工作人員還進行了施工動態(tài)模擬以及結構仿真模擬等。這樣，在設計初期就已經(jīng)解決了后期施工的許多問題，這大大縮短了施工的工期，而且還減少了不必要的失誤。

（四）BIM在造價管理上的應用

在造價管理上，目前我國的建筑領域造價管理還停留在傳統(tǒng)的階段性造價管理的模式上，并沒有連續(xù)性地將整個施工過程的造價進行聯(lián)通，從而實現(xiàn)工程一體化。然而，基于BIM技術的建筑工程造價管理已經(jīng)將零散的數(shù)據(jù)信息過渡到了施工過程一體化的模式。在設計決策階段，BIM技術可以完成工程項目預算書的編制。同時，設計人員在設計初期可以將模型相應構件的造價信息輸入到BIM造價軟件中，從而直接生成有效的工程量以及相應的成本預算量。在工程竣工后，就可以利用BIM直接生成工程的結算量。目前，我國建筑領域大多采用限額領料的管理方式，對工程材料的消耗額度沒有明確的規(guī)定。在數(shù)據(jù)信息相對不完整的情況下，工程人員不能有效地進行材料估算。使用BIM技術，工程人員就能夠快速地對所消耗的材料進行分析結算，從而真正實現(xiàn)限額領料的政策?？梢姡肂IM技術的全過程造價管理，可以快速提高工程造價的效率、細化工程量的計算以及有效控制造價數(shù)據(jù)信息的缺失。

（五）BIM在運維管理上的應用

在運維管理上，BIM技術能夠實現(xiàn)標準化的管理，在創(chuàng)造更舒適的使用環(huán)境的同時，讓使用者得到更大的便利，從而達到事半功倍的管理效率，實現(xiàn)成本的最大控制。利用BIM系統(tǒng)透過3D演示圖形的模式，能將業(yè)主，設計單位以及施工單位聯(lián)系起來，這樣除了可減少施工糾紛、提高施工效率外，還能夠保證并促進建筑工程的質量和信息科技一體化的推進與發(fā)展。

同時，良好的物業(yè)管理是確保人民資產(chǎn)安全的最基本原則，有效合理地管理業(yè)主的資產(chǎn)對一個機構保持財務健全是極其重要的。利用BIM圖形數(shù)據(jù)庫整合設備，可以協(xié)助監(jiān)控資產(chǎn)，將建筑信息傳遞到后期的運營與維護階段，最后通過數(shù)據(jù)結構的通用性將建筑信息整合到其他可以使用的應用程序中。除此之外，傳感器與RFID技術也可以與BIM技術進行合作，通過自動化技術實現(xiàn)與BIM模型的相互集成，為建筑物運營之后的火災現(xiàn)場人員逃生、室內(nèi)準確定位等提供支持。

三、進一步推進BIM的方法

如果要進一步推動BIM技術在我國的蓬勃發(fā)展，則需要多種方法相結合。

1.政府以及相關行業(yè)部門應大力支持，并對BIM相關標準進行規(guī)范。

目前，我國的建筑企業(yè)都是國有企業(yè)占主導地位，他們對BIM技術的應用相對保守。因為BIM技術正處于初始研發(fā)與使用階段，很多企業(yè)不敢貿(mào)然應用。若政府能夠采取提供扶持政策積極宣傳使用BIM，并出臺相關文件將BIM技術列入基本建筑軟件中，同時設立統(tǒng)一的BIM相關標準，成立BIM中心，那么BIM技術在建筑領域以及相關領域的發(fā)展將更加迅速。

2.國家應大量培養(yǎng)相關BIM人才。

從目前來看，BIM技術是未來建筑領域的發(fā)展趨勢。政府以及各大高校應該讓更多的大學生去了解BIM技術，鼓勵他們?nèi)W習并使用它參加相關的BIM賽事。

3.國內(nèi)的軟件開發(fā)商應積極推廣BIM技術。

BIM技術剛剛在中國興起，作為軟件技術的領頭羊，國內(nèi)的軟件開發(fā)商應該建立優(yōu)良的市場環(huán)境，大量開展以BIM技術應用為核心的建筑設計及工程咨詢服務。同時，應協(xié)助政府建立相應的BIM標準，例如：標準產(chǎn)業(yè)化及住宅使用標準、規(guī)劃設計報批審核標準等。大型且成熟的軟件開發(fā)商可以與高校進行合作，成立BIM實訓基地，讓學生接觸新興技術，在學生畢業(yè)后可以推薦學生就業(yè)，同時，也可以對高校教師進行BIM培訓。

四、結語

BIM技術雖然是一門新興的科學技術，但是其發(fā)展的速度已經(jīng)超越了人們的想象，它的出現(xiàn)引發(fā)了工程領域的第二次信息革命。BIM不僅是一門技術，它更是一種具有現(xiàn)實意義的信息化模型。它讓傳統(tǒng)的線條轉化成為三維立體模型，把單一的工種變成了多工種協(xié)調工作，它還將設計出的同一模型應用到整個施工階段。BIM技術不僅可以應用到設計中，而且可以應用到施工、運維等階段。BIM技術雖源于建筑領域，但是未來它一定會發(fā)展到各個領域。隨著信息化時代的到來，社會上會涌現(xiàn)出一大批BIM人才。根據(jù)BIM技術的特點與功能，其未來不僅可以在建筑領域內(nèi)廣泛應用，而且可以在其他領域發(fā)光發(fā)熱。在建筑領域，建筑方可以根據(jù)BIM技術的特點進行可視化招標，設計方可以利用BIM技術進行設計規(guī)劃，施工人員可以依據(jù)BIM技術進行施工，工程竣工之后開發(fā)商可以利用BIM進行銷售等。消費者可以依據(jù)BIM技術的三維動畫渲染圖和漫游對自己要消費的物品進行深入了解。隨著BIM技術的完善與發(fā)展，BIM技術會滲透到我們生活的各個方面。因此，對BIM從管理的高度進行研究，這對提高我國集成一體化管理質量和水平有重要意義。

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[責任編輯：陳 明]endprint