淺談BIM技術(shù)在建設(shè)工程領(lǐng)域的應(yīng)用

劉麗榮 武道吉

1.BIM技術(shù)基本功能

1.1 3D建模

3D建模是BIM技術(shù)的最基本功能，也是最突出的特征，利用BIM技術(shù)，將相關(guān)建筑信息數(shù)據(jù)導(dǎo)入BIM系統(tǒng)，就可以獲得等比例縮放的建筑3D模型，且該模型與實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)完全一致，在建設(shè)工程實(shí)施中，通過(guò)模型的觀察，就能夠獲得建筑的實(shí)際情況[1]。例如，在建筑建設(shè)中，將建筑屋頂與墻體的相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入進(jìn)去，獲得等比例縮放模型，通過(guò)模型就可以獲知屋頂與墻體連接的位置，屋頂?shù)男问?，高度以及其他屋頂相關(guān)結(jié)構(gòu)信息，并與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況進(jìn)行對(duì)比，則可以知道現(xiàn)場(chǎng)施工是否標(biāo)準(zhǔn)，如不標(biāo)準(zhǔn)，就必須進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

1.2 仿真模擬

仿真模擬功能利用數(shù)學(xué)算法，能夠?qū)?D模型的各項(xiàng)參數(shù)代入仿真模擬當(dāng)中，掌握該模型在仿真環(huán)境中的表現(xiàn)。比如在建設(shè)工程實(shí)施中，先利用BIM進(jìn)行3D建模，得到屋頂與墻體的等比例縮放模型，然后將屋頂及墻體的相關(guān)參數(shù)輸入到仿真模擬功能窗口，這時(shí)候，仿真模擬會(huì)根據(jù)輸入的參數(shù)進(jìn)行算法計(jì)算，從計(jì)算結(jié)果中得到墻體應(yīng)力參數(shù)等信息。如果顯示墻體應(yīng)力參數(shù)低于屋頂重量參數(shù)，那么在模型中會(huì)顯示配置不當(dāng)，需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，避免因設(shè)計(jì)缺陷造成的質(zhì)量問(wèn)題。另一方面，通過(guò)仿真模擬，還可以對(duì)建筑整體力學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)仿真模擬地震環(huán)境、風(fēng)環(huán)境等對(duì)建筑的整體性能進(jìn)行檢驗(yàn)，全面保障建筑質(zhì)量，具有較高的應(yīng)用價(jià)值[2]。

2.BIM的優(yōu)越性

BIM技術(shù)的可視化、可分析化使得其在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，BIM的優(yōu)越性在于直觀。

2.1 直觀于成品展示

BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)建筑模型的動(dòng)態(tài)化展示，在做報(bào)告等展示場(chǎng)合中，觀看者不必根據(jù)平面展板進(jìn)行三維空間的想象比拼，而是用三維立體的視覺展示替代冗長(zhǎng)的文字資料和平面設(shè)計(jì)圖紙，成品的外輪廓效果和內(nèi)部構(gòu)造均可一目了然，如此效果讓非專業(yè)技術(shù)人員在聽取產(chǎn)品介紹的過(guò)程中有極強(qiáng)的代入感，也能更加理解設(shè)計(jì)的理念和后期成果。

在內(nèi)裝修項(xiàng)目中，BIM技術(shù)是一種高度擬真展示設(shè)計(jì)成品的手段。通過(guò)豐富的色彩、擬真的燈光、多樣的紋路和質(zhì)感，從不同角度了解裝修效果。這樣也可以稱之為一種高度的仿真[3]。

2.2 直觀于過(guò)程設(shè)計(jì)

現(xiàn)如今，BIM技術(shù)多應(yīng)用于大型建筑設(shè)計(jì)。以體育場(chǎng)設(shè)計(jì)為例，當(dāng)各專業(yè)平面圖紙較為完善時(shí)，由專業(yè)BIM設(shè)計(jì)師進(jìn)行三維模型制作，在BIM技術(shù)模型中，可以清晰地看到建筑輪廓展示及各處細(xì)節(jié)構(gòu)造[4]。體育場(chǎng)因?yàn)楦鲗咏Y(jié)構(gòu)柱、梁等較為復(fù)雜，對(duì)于機(jī)電專業(yè)來(lái)說(shuō)，由于各層功能房間不同，無(wú)法設(shè)置貫通各層的管井，很多管線需要在頂板下進(jìn)行位置轉(zhuǎn)換，同時(shí)各處樓梯的轉(zhuǎn)換也較為復(fù)雜，各專業(yè)管線左右或上下錯(cuò)開敷設(shè)時(shí)，一些地方需要考慮凈高要求。在三維模型中，管線、設(shè)備可以進(jìn)行預(yù)敷設(shè)，從而有效地排查管線密集點(diǎn)及不合理敷設(shè)點(diǎn)，然后將調(diào)整的意見反饋，形成一種平面制圖——三維模型檢查——修改完善的模式，避免在施工過(guò)程中造成設(shè)計(jì)變更，影響施工進(jìn)度，增加成本。從這一點(diǎn)看來(lái)，BIM在大型建筑中的應(yīng)用是必要且有效的。

圖1 體育場(chǎng)管道效果

圖2 體育場(chǎng)管道效果

圖3 體育場(chǎng)凈高控制圖

BIM技術(shù)在施工管理方面的優(yōu)勢(shì)在于設(shè)計(jì)成品變更的即時(shí)性和管理信息的集成性。在建設(shè)過(guò)程中進(jìn)行設(shè)計(jì)變更是經(jīng)常會(huì)遇到的問(wèn)題，建筑本身是一個(gè)綜合體，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，是將其先拆分再組合，即各專業(yè)獨(dú)立設(shè)計(jì)再將設(shè)計(jì)信息共享，進(jìn)行對(duì)接。一方面是由于平面圖紙展示的局限性，若將各專業(yè)信息都集中于一張版面，則會(huì)使信息疊加，表達(dá)不清，但信息分解，在平面對(duì)接的過(guò)程中容易產(chǎn)生疏漏。因?yàn)锽IM成品本身是信息綜合體，當(dāng)某部位某專業(yè)的信息變動(dòng)時(shí)，可以即刻看到此部位的信息聯(lián)動(dòng)，從而減少對(duì)建設(shè)工期的影響。

受BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)的啟發(fā)，如今很多公司積極推動(dòng)BIM技術(shù)的應(yīng)用，成立BIM技術(shù)部，招聘專業(yè)人才，但進(jìn)程比較緩慢。

在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，BIM技術(shù)的使用體現(xiàn)了其局部性。很多大型項(xiàng)目并非直接應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，而是需要先完成平面圖紙，再利用其建立三維模型，當(dāng)出現(xiàn)設(shè)計(jì)變更時(shí)，需先完成平面圖紙變更，再提于BIM工作組，BIM工程師隨即進(jìn)行調(diào)整，如此一來(lái)，雖BIM三維模型制作緊隨其后，但其大方面的工具特性并未發(fā)揮出來(lái)，與其說(shuō)應(yīng)用于設(shè)計(jì)制圖不如說(shuō)應(yīng)用于設(shè)計(jì)檢查。當(dāng)然這種現(xiàn)象的造成與造價(jià)和人才密不可分?，F(xiàn)在，很多大規(guī)模的設(shè)計(jì)公司也并不能做到全方位的普及BIM技術(shù)，進(jìn)行全員培訓(xùn)和全員應(yīng)用。BIM的集成性使得其學(xué)習(xí)上更具復(fù)雜性，眾多軟件的熟練應(yīng)用非培訓(xùn)一定時(shí)間就可以實(shí)現(xiàn)的，它需要軟件的專門學(xué)習(xí)和項(xiàng)目實(shí)踐的鍛煉。

在建筑工程施工過(guò)程中，影響B(tài)IM普遍應(yīng)用的限制因素很多，一方面很多建筑工程由于造價(jià)限制，同時(shí)建筑人員經(jīng)驗(yàn)豐富，完全可以依照現(xiàn)有圖紙完成施工，為避免成本增加，很多工期短造價(jià)低的小工程并不推薦使用BIM技術(shù)。另一方面是BIM技術(shù)型人才的缺乏，項(xiàng)目的建設(shè)具有高度的計(jì)劃性，它需要成熟的技術(shù)控制和配合[5]。

3.提高BIM技術(shù)在建設(shè)工程領(lǐng)域應(yīng)用效果的建議

3.1 加深了解

BIM技術(shù)應(yīng)用范圍較廣，對(duì)于建設(shè)工程的各個(gè)階段都可適用，而要實(shí)現(xiàn)其在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在掌握專業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)的基礎(chǔ)上加深對(duì)該技術(shù)的了解，設(shè)計(jì)單位上下人員也應(yīng)改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，走出CAD二維出圖定性思維模式，要意識(shí)到雖然前期起步階段會(huì)耗時(shí)耗力，由于經(jīng)驗(yàn)不足而達(dá)不到預(yù)期的設(shè)計(jì)效果，但是要往遠(yuǎn)處思考，積極去學(xué)習(xí)、引進(jìn)并應(yīng)用，促使該技術(shù)與建設(shè)工程項(xiàng)目合理融合，逐步發(fā)揮BIM技術(shù)的真正用處[6]。

3.2 加強(qiáng)培訓(xùn)

作為一項(xiàng)還沒(méi)有被普遍應(yīng)用的優(yōu)質(zhì)新型技術(shù)，要想發(fā)揮其在設(shè)計(jì)階段的作用就必須有專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行操作指導(dǎo)，因此無(wú)論是各建設(shè)企業(yè)還是高校都要注重該方面人才的培養(yǎng)。當(dāng)前社會(huì)更為需要的是復(fù)合型人才，所以在提高設(shè)計(jì)人員專業(yè)素質(zhì)的同時(shí)要針對(duì)BIM技術(shù)開展相應(yīng)的培訓(xùn)，同時(shí)也要積極引入這方面的高技術(shù)型人才，加大此方面的資金和時(shí)間投入，為設(shè)計(jì)人員提高對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用能力提供機(jī)會(huì)和幫助，促使他們不斷提升自我，由淺入深地掌握BIM技術(shù)的應(yīng)用技巧。

4.結(jié)語(yǔ)

總結(jié)可知，BIM技術(shù)是建筑設(shè)計(jì)、施工管理技術(shù)發(fā)展的一種趨勢(shì)，其發(fā)展的過(guò)程并非一蹴而就，而是穩(wěn)扎穩(wěn)打，即使阻礙重重，建筑企業(yè)、設(shè)計(jì)管理人員也會(huì)一步步地克服種種困難，積極推進(jìn)BIM技術(shù)的有效發(fā)展。