施工階段BIM模型精細(xì)化應(yīng)用研究

喬景彬/QIAO Jing-bin

（中國(guó)建筑第八工程局有限公司，上海 200000)

BIM 技術(shù)的應(yīng)用建立在模型不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上，模型的精度以及信息量的提高是在各個(gè)階段應(yīng)用中逐步實(shí)現(xiàn)的。施工階段的BIM 技術(shù)精細(xì)化應(yīng)用，可以增加項(xiàng)目的效益，確保建筑工程的進(jìn)度、質(zhì)量、成本和安全。單一階段BIM 模型的精細(xì)化應(yīng)用與研究，有利于促進(jìn)建筑全生命周期BIM 技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展。

1 BIM模型的創(chuàng)建及精度確定原則

BIM 模型是參數(shù)化的信息模型。一個(gè)構(gòu)件所有實(shí)體和功能特征都參數(shù)化并以數(shù)字形式儲(chǔ)存于數(shù)據(jù)庫(kù)中，整個(gè)建筑模型和整套設(shè)計(jì)文件是個(gè)集成的數(shù)據(jù)庫(kù)，所有信息都是參數(shù)化和相互關(guān)聯(lián)的。目前，國(guó)內(nèi)的施工階段BIM 建模標(biāo)準(zhǔn)以及相應(yīng)的規(guī)則按照AIA 的BIM 建模LOD 等級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，并不完全適應(yīng)于不同形式，不同階段的施工模型的創(chuàng)建。施工階段基于設(shè)計(jì)院CAD 二維施工圖紙的BIM 建模是二次翻模的過程，按照不同的使用程度存在3D、4D、5D 等應(yīng)用形式，一般民用建筑而言，3D 模型主要應(yīng)用于專業(yè)之間的碰撞，復(fù)雜節(jié)點(diǎn)深化等；4D 模型在增加時(shí)間維度的情況下，可以實(shí)現(xiàn)虛擬施工模擬施工進(jìn)度計(jì)劃；5D 模型主要應(yīng)用于施工，不同階段、不同形式的工程量統(tǒng)計(jì)和成本核算等。

本文對(duì)施工階段BIM 模型創(chuàng)建的精度確定原則：針對(duì)施工階段模型的不同使用形式，創(chuàng)建不同信息量、不同精度的實(shí)體信息模型。3D 模型的應(yīng)用，在建模的過程中，主要控制建筑的幾何尺寸、倍置等符合施工圖，確保不同專業(yè)之間碰撞數(shù)據(jù)的真實(shí)性，復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的深化能夠指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。4D 模型的應(yīng)用，不考慮增加時(shí)間因素之前，在3D 模型應(yīng)用的基礎(chǔ)上繼續(xù)提高模型實(shí)體信息的精度。對(duì)于土建專業(yè)的BIM 模型，要實(shí)現(xiàn)不同形式的進(jìn)度計(jì)劃的模擬，就要相應(yīng)的增加模型實(shí)體信息，包括鋼筋信息、模板、腳手架等相關(guān)信息，不同專業(yè)模型的整合，要確保綜合模型能夠符合擬建建筑的實(shí)際情況。5D 模型的應(yīng)用，要確保工程量統(tǒng)計(jì)滿足不同形式成本核算的要求，在建模的過程中，對(duì)于BIM 模型實(shí)體信息的精度要求相應(yīng)提高。建筑、結(jié)構(gòu)模型的單一模型工程量的統(tǒng)計(jì)與模型整合之后工程量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果是不同的，某些構(gòu)件的工程量信息差別甚至很大。原因主要包括建模軟件的缺點(diǎn)，建模人員對(duì)于施工圖的理解程度，施工工藝的做法不明確，不同類型的建筑工程建模的困難程度等。5D 模型對(duì)于不同形式的成本核算，采取相應(yīng)的建模精確度，要確保綜合模型工程量統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性，必須對(duì)單專業(yè)模型進(jìn)行實(shí)體信息的精細(xì)化處理，滿足本專業(yè)模型信息要求的同時(shí)，也要滿足不同專業(yè)之間整合模型信息的要求。

2 BIM模型的輕量化及共享平臺(tái)的搭建

BIM 模型包含建筑物的實(shí)體信息和非實(shí)體信息，模型即建筑信息的儲(chǔ)存庫(kù)。大型復(fù)雜項(xiàng)目BIM 模型涉及建筑、結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、水暖電、幕墻、精裝以及智能家居等專業(yè)模型，不同建筑面積的單專業(yè)模型的創(chuàng)建，隨著建筑信息的增加，模型的信息量會(huì)越來越大，要求計(jì)算機(jī)的配置會(huì)相應(yīng)增加。對(duì)于綜合模型，一般的計(jì)算機(jī)很難滿足模型查看與應(yīng)用的要求，不利于不同專業(yè)的施工人員對(duì)模型的利用，也無法實(shí)現(xiàn)模型的應(yīng)用價(jià)值。

要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)以及移動(dòng)終端設(shè)備查看BIM 模型的方便性，必須對(duì)BIM 模型進(jìn)行輕量化處理。Autodesk360 可以實(shí)現(xiàn)BIM 模型的輕量化應(yīng)用，但是，國(guó)內(nèi)施工階段BIM 技術(shù)的應(yīng)用及實(shí)際情況，對(duì)于Autodesk360 的應(yīng)用不是很普遍，這主要由于軟件自身的缺點(diǎn)和國(guó)內(nèi)施工企業(yè)不同切入點(diǎn)的原因所導(dǎo)致。開發(fā)一個(gè)適合國(guó)內(nèi)施工企業(yè)特點(diǎn)的輕量化模型處理軟件，是目前解決BIM 模型輕量化的主要方法，利于施工階段BIM 模型的精細(xì)化應(yīng)用及BIM 技術(shù)發(fā)展?；趓evit 軟件在建模的過程中利用工作集或者中心文件的形式搭建協(xié)作平臺(tái)進(jìn)行單專業(yè)建模，不僅可以保證建模的工作效率，也有利于不同專業(yè)之間的模型整合。

在nD 形式的模型應(yīng)用方面，開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)的BIM 應(yīng)用協(xié)作平臺(tái)，可以有效地提高施工階段項(xiàng)目不同參與方、不同專業(yè)、不同部門之間的工作效率。通過協(xié)作平臺(tái)使BIM 真正成為跨領(lǐng)域、涵蓋各專業(yè)各學(xué)科的nD 集成模型，支持項(xiàng)目施工階段以及后期運(yùn)維管理、拆除階段的各種復(fù)雜模式的應(yīng)用。此時(shí)的信息模型將商務(wù)智能化、精益建設(shè)理念、綠色施工、成本費(fèi)用等相關(guān)研究的核心理念融匯在內(nèi)，而且各領(lǐng)域主體的協(xié)作也圍繞這個(gè)海量信息的統(tǒng)一共享數(shù)據(jù)模型而展開。

3 BIM模型不同跨度的應(yīng)用

3.1 BIM模型的縱向應(yīng)用

當(dāng)前，BIM 技術(shù)應(yīng)用著眼于BIM 模型的精細(xì)化應(yīng)用，在于工程項(xiàng)目施工階段的縱向和橫向不同跨度的應(yīng)用。

對(duì)于一個(gè)建筑工程項(xiàng)目而言，分為兩個(gè)層次：第一，以施工方為主導(dǎo)的項(xiàng)目各參與方，主要包括建設(shè)方及其顧問團(tuán)隊(duì)、監(jiān)理方等；第二，施工方項(xiàng)目?jī)?nèi)部組織部門的應(yīng)用，主要包括工程部、技術(shù)部、合約部、計(jì)劃管理部等。其中，第一個(gè)層次的BIM 應(yīng)用，建立基于局域網(wǎng)的項(xiàng)目級(jí)BIM 協(xié)同工作平臺(tái)，項(xiàng)目各參與方依據(jù)BIM模型進(jìn)行相關(guān)的工作以及數(shù)據(jù)等信息的傳遞。按照BIM 模型指導(dǎo)施工的原則，BIM 模型的創(chuàng)建要在施工開始之前完成，并且時(shí)間節(jié)點(diǎn)要留有一定的緩沖空間，以方便處理模型與施工圖紙的不符之處?；趨f(xié)作平臺(tái)，施工方與建設(shè)方顧問團(tuán)隊(duì)之間可以進(jìn)行施工圖紙會(huì)審及深化的往來工作聯(lián)系?；趨f(xié)作平臺(tái)建立單專業(yè)BIM模型共享文件，各單專業(yè)共享文件的維護(hù)與權(quán)限，由施工方各專業(yè)部門人員進(jìn)行管理。在各專業(yè)建模的基礎(chǔ)上，進(jìn)行綜合模型的創(chuàng)建與維護(hù)管理。按照不同用途，不同精度的建模原則，對(duì)于碰撞檢查，復(fù)雜節(jié)點(diǎn)深化，施工方案模擬，鋼結(jié)構(gòu)、機(jī)電、幕墻等的構(gòu)件加工過程的模擬，虛擬施工進(jìn)度模擬以及不同成本核算形式的工程量統(tǒng)計(jì)等，所要求的模型的精度是不同的。針對(duì)施工階段的實(shí)際情況，按照不同的使用形式對(duì)BIM 模型進(jìn)行相應(yīng)精度的建模，既滿足模型的使用效果又可以提高建模的工作效率、成本效益，實(shí)現(xiàn)施工階段BIM 模型的縱向精細(xì)化應(yīng)用。

3.2 BIM模型的橫向應(yīng)用

施工階段BIM 模型的橫向跨度應(yīng)用，主要針對(duì)不同使用階段，不同使用程度的nD 模型應(yīng)用。施工階段模型的創(chuàng)建是對(duì)設(shè)計(jì)院二維圖紙的二次翻模，不同的工程項(xiàng)目在施工合同中對(duì)BIM 使用階段的要求也不同。施工階段的BIM 模型，在不同精度的3D 模型的基礎(chǔ)上，逐漸增加模型的信息，提高模型的維度。

BIM 3D 模型針對(duì)不同的參與方、不同的專業(yè)部門以及職能部門之間進(jìn)行不同精度、維度的應(yīng)用。碰撞檢查是3D 模型的一個(gè)常用功能，針對(duì)不同的工程項(xiàng)目，專業(yè)模型的精度也不同，土建模型混凝土梁、柱等構(gòu)件的精度要求尺寸及倍置完全符合施工圖紙要求，而不考慮內(nèi)部鋼筋的排布及混凝土的使用標(biāo)號(hào)等；對(duì)于采用型鋼（鋼管)混凝土框架結(jié)構(gòu)，做綜合模型碰撞必須考慮構(gòu)件的材料信息，防止鋼板混凝土構(gòu)件的開洞而影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

隨著3D 模型信息量的增加，逐漸應(yīng)用到4D模型階段，4D 模型主要用于虛擬施工過程，模擬施工進(jìn)度計(jì)劃的合理性。4D 模型的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了施工階段可視化、計(jì)劃性的施工進(jìn)度控制模擬，在模型的環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度計(jì)劃的輸出，確保施工工序的合理性，如圖1。

圖1 BIM 4D技術(shù)實(shí)現(xiàn)工作流程

5D 模型主要應(yīng)用于不同形式的成本分析、核算、控制，達(dá)到成本控制的目的。以單倍工程為核算依據(jù)的施工圖預(yù)算和以分部分項(xiàng)工程為核算依據(jù)的施工預(yù)算是施工階段成本控制的兩種主要形式。基于BIM 技術(shù)應(yīng)用，針對(duì)不同的成本核算形式創(chuàng)建不同精度的BIM 模型，目前，國(guó)內(nèi)施工圖預(yù)算主要基于廣聯(lián)達(dá)、魯班等軟件進(jìn)行的工程量統(tǒng)計(jì)模型的創(chuàng)建，和基于BIM 建模軟件等進(jìn)行的模型工程量統(tǒng)計(jì)不同形式的存在偏差。

對(duì)于偏差分析，可以通過開發(fā)基于BIM 建模軟件的符合國(guó)內(nèi)工程量計(jì)算規(guī)則的插件；在BIM建模的過程中，精確控制模型的構(gòu)件、各系統(tǒng)，確保模型創(chuàng)建的準(zhǔn)確度。對(duì)于土建專業(yè)在BIM建模的過程中，梁板柱等混凝土消耗量較大的構(gòu)件，進(jìn)行精確的模型創(chuàng)建，控制由于軟件的缺陷和建模人員自身的原因所導(dǎo)致的精度的偏差。施工階段5D 模型的應(yīng)用，可優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)，快速實(shí)現(xiàn)進(jìn)度款支付管理，動(dòng)態(tài)成本分析以及工程變更管理等，有利于做好項(xiàng)目精細(xì)化預(yù)算及施工過程造價(jià)的動(dòng)態(tài)管理。

4 結(jié)語(yǔ)

施工階段BIM 模型的精細(xì)化應(yīng)用，提高了BIM 建模的工作效率，實(shí)現(xiàn)了BIM 模型的輕量化應(yīng)用；搭建項(xiàng)目級(jí)BIM 協(xié)作平臺(tái)，提高了BIM模型的綜合應(yīng)用價(jià)值；模型的縱向應(yīng)用，通過項(xiàng)目不同參與方、不同專業(yè)、不同職能部門的BIM應(yīng)用，促進(jìn)了項(xiàng)目全員BIM 應(yīng)用；模型的橫向應(yīng)用，針對(duì)性地解決了施工階段BIM 建模精度問題，促進(jìn)了nD 模型應(yīng)用管理概念的發(fā)展。