BIM的應(yīng)用綜述

(重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院 重慶 400041)

一、BIM的研究現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，建筑信息化程度越來越高，建設(shè)工程前期設(shè)計階段所要面對的數(shù)據(jù)量大幅增長，設(shè)計任務(wù)日益繁重。傳統(tǒng)建筑設(shè)計數(shù)據(jù)集成以圖紙為核心，建筑圖紙在工程不同階段及不同專業(yè)間存在損失和失真，各專業(yè)之間數(shù)據(jù)交流不便，不能協(xié)同工作。二維CAD僅僅表達圖形的尺寸，缺少物理參數(shù)，如導(dǎo)熱系數(shù)，設(shè)備的參數(shù)等等，缺乏對整個建筑的動態(tài)模擬，無法給建筑后期施工，運營提供數(shù)據(jù)的支持。在該背景下，人們尋求一種新的技術(shù)方法來解決這些技術(shù)難題，BIM就應(yīng)運而生了。

在過去，CAD的出現(xiàn)和普及使得工程師和建筑師們脫離了圖板畫圖，從傳統(tǒng)的手工畫圖變?yōu)榱擞嬎銠C畫圖，可以說是工程設(shè)計領(lǐng)域的第一次數(shù)字革命?，F(xiàn)在，BIM的出現(xiàn)將引發(fā)土木工程領(lǐng)域的第二次數(shù)字革命。BIM不僅帶來了現(xiàn)有技術(shù)的更新進步，而且還將更長遠地影響人類思維模式的轉(zhuǎn)變。

二、BIM建模過程(以建筑為例)

(一)建立網(wǎng)格及樓層線。工程師繪制工程設(shè)計圖、施工圖時，網(wǎng)格和樓層為其重要的依據(jù)，放樣和柱為判斷全都需要依賴網(wǎng)格才可以讓現(xiàn)場施工人員找到基地上的準確位置。樓層線不僅表達了樓層的高度，同時也描述了梁、樓板的位置以及墻的高度。建筑師一般將樓板與梁設(shè)計在樓層線以下，墻設(shè)在梁或樓板的下面，如果沒有樓層線，現(xiàn)場施工人員將會對梁位置、樓板位置以及墻高度的判斷產(chǎn)生困惑，所以在繪圖的開始，就應(yīng)該建立網(wǎng)格以及樓層線。

(二)導(dǎo)入CAD文檔。將CAD文件導(dǎo)入BIM軟件中以便建立柱梁板墻。導(dǎo)入后，可直接點選圖面或按圖繪制柱梁板墻。但是導(dǎo)入CAD時應(yīng)注意坐標單位和網(wǎng)格線是否與原CAD圖相符。

(三)建立柱梁板墻等構(gòu)件。把柱梁板墻等構(gòu)件按照圖面放置到BIM模型上，然后根據(jù)構(gòu)件的不同類型選取其符合的型式進行繪制工作。柱與梁應(yīng)根據(jù)其本身位置放置在網(wǎng)格線上，如果日后需要將梁柱位置移動時，方便一起修正。一旦柱與梁完成建構(gòu)后，即可繪制樓板墻，樓梯，欄桿與門窗等組件。

(四)彩現(xiàn)。彩現(xiàn)圖作為可視化溝通的重要體現(xiàn)。設(shè)計師與業(yè)主討論設(shè)計成果時，利用彩現(xiàn)產(chǎn)生的三維模型與業(yè)主討論建筑物外觀設(shè)計，功能要求是否滿足業(yè)主需求。但是一般軟件在三維模型建構(gòu)的時候，為了提高計算機的運行速度和方便人們更好的控制模型，而常常采用比較簡易的運行模式，并沒有什么實際材質(zhì)表現(xiàn)在三維模型上。BIM可以在三維模型上面貼附材質(zhì)，雖然在繪圖的時候沒有顯示，但是可以通過彩現(xiàn)功能，計算三維模型上表面材質(zhì)和光影變化，這樣對于業(yè)主來說，也就可以更清楚的了解建筑物的外觀等各方面了。

三、BIM的優(yōu)缺點

(一)BIM的優(yōu)點

1.安全模擬施工。對于工程施工過程中安全隱患較大的項目，可以提前利用 BIM技術(shù)進行可視化施工環(huán)境及施工工序模擬，以便及時發(fā)現(xiàn)潛在安全盲點并采取合理解決措施，從而降低施工風(fēng)險。比如，利用BIM模型建立橋梁位移預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)，將理論計算的橋梁內(nèi)力、位移值與三維模型中輸入的的現(xiàn)場實測值進行比較，找出超過理論允許范圍的值并作出警示。施工模板在吊裝時會自由擺動，若擺動幅度過大導(dǎo)致墜落，就會影響相應(yīng)作業(yè)人員的安全，這時如果利用BIM技術(shù)仿真模擬模板的擺動區(qū)域可以確定危險區(qū)域的范圍，據(jù)此確保作業(yè)人員人身安全。

2.協(xié)同作業(yè)。工程施工各參與者包括建設(shè)單位、設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)理單位、材料供應(yīng)商、運營商等如果溝通不及時，會嚴重影響工程的安全、進度、質(zhì)量、成本等各方面。BIM技術(shù)可以幫助各個參與方及時將項目相關(guān)資料輸入到統(tǒng)一的管理平臺，實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)有效集成，同時各個參與方可以及時獲取自身權(quán)限范圍內(nèi)的相關(guān)信息并進行歸納分析，從而做出更為準確的項目管理決策。因此，BIM技術(shù)可以實現(xiàn)工程施工過程中各個參與方的協(xié)同作業(yè)，保證施工科學(xué)有序進行。

3.交底可視化。工程施工時，傳統(tǒng)交底方式以二維圖紙和規(guī)范為主，這種方式可視化程度低，容易造成施工人員理解錯誤，從而影響施工進度、施工安全和施工質(zhì)量。而 BIM 技術(shù)可以實現(xiàn)技術(shù)交底的可視化，以三維模型的形式更加直觀形象的幫助施工人員理解設(shè)計思路和設(shè)計方案，避免實際施工方案與設(shè)計圖紙有分歧，可大大減少誤讀，避免質(zhì)量和安全問題，減少返工和整改。并且，施工單位可以根據(jù)自己的施工經(jīng)驗和施工要求發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的“錯”“碰”“缺”“漏”等問題，及時反饋給設(shè)計人員，從而減少因設(shè)計原因?qū)е碌姆倒で闆r。

4.優(yōu)化項目管理。工程施工相關(guān)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件較多，施工工序也比較復(fù)雜，同時工程施工項目管理不是一個一成不變的過程，而是一個時刻都在變化的動態(tài)過程。傳統(tǒng)被動管理模式已不適用于工程施工的項目管理過程，而 BIM 技術(shù)可以建立施工過程中各階段的三維模型，使得施工過程的管理更加精細，讓施工管理人員進行更為合理的決策和安排。

目前為止，如果要在中國推行BIM，政府強力的推行絕對是至關(guān)重要的一環(huán)，政府的扶持政策完完全全可以加快其在國內(nèi)的推行。從另一方面來說，BIM市場的發(fā)展，需要有一群能理解BIM，掌握BIM和實施BIM，充分發(fā)揮出BIM優(yōu)勢的人。社會上需要有公正的認證機構(gòu)來評定人或者企業(yè)是否具有了這樣的資質(zhì)，類似于一建和二建。BIM是先進的生產(chǎn)力的代表，它所帶來的前景無可估量，但它一定要融合各國家的國情，才能逐漸發(fā)展和推廣。推廣BIM軟件并不是一口氣吃成胖子，而是需要循序漸進的提升，需要一個量變的過程。如果可以切合我們國內(nèi)自己的土木行業(yè)國情，步步為營，最終的結(jié)果將會是我們所希望看到的。