基于二次開發(fā)的BIM技術(shù)在建筑全生命周期中的應用研究進展

王伽琪，赫靚 ，梁彤月

（1.遼寧中醫(yī)藥大學附屬第二醫(yī)院，遼寧 沈陽 110034；2.遼寧省建設(shè)事業(yè)指導服務中心，遼寧 沈陽 110034）

BIM（building information modeling建筑信息模型）技術(shù)于2002年美國歐特克公司首次提出，作為建筑行業(yè)的二次革命，通過實現(xiàn)建筑全生命周期的信息整合，以高效率、低成本的技術(shù)優(yōu)勢，得到全球政府及業(yè)界工作者的廣泛認可。我國BIM技術(shù)應用發(fā)展時間短，但在國家戰(zhàn)略規(guī)劃和行業(yè)努力下，總體呈現(xiàn)不斷加速的歷程，尤其是近十年來，我國已實現(xiàn)從BIM技術(shù)“實驗應用”階段向“應用深化”階段的跨越式發(fā)展。2020年，《關(guān)于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導意見》指出，BIM技術(shù)的核心價值正在重新定義，即實現(xiàn)工程建設(shè)全過程的精確建造和全過程的流程優(yōu)化[1]。

隨著BIM技術(shù)應用的不斷深入，BIM與其他信息技術(shù)融合程度也不斷加深（如圖1所示）。BIM Revit作為一款開源軟件，具備為各類軟件提供的功能性接口，為軟件功能性開發(fā)提供了充分的空間。目前，我國BIM技術(shù)已在建筑全生命周期積累了大量政策標準和應用基礎(chǔ)，針對具體應用的自主研發(fā)也取得一定的階段性發(fā)展。

圖1 BIM軟件和信息互用關(guān)系

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域BIM技術(shù)自主研發(fā)

結(jié)構(gòu)設(shè)計階段作為建筑全周期的基準，在滿足建筑模型的傳統(tǒng)構(gòu)建要求上，還應呈現(xiàn)多元化的協(xié)同與轉(zhuǎn)化，結(jié)合多種結(jié)構(gòu)計算及分析的有限元軟件，深化BIM應用的適用范圍。

董驍?shù)萚2]基于BIM二次開發(fā)，將BIM信息模型轉(zhuǎn)換為ANSYS命令流文件，在有限元軟件中進行工程施工中危險狀態(tài)的結(jié)構(gòu)分析，實現(xiàn)BIM技術(shù)與有限元軟件的連接。方海龍等[3]、陳述等[4]、黃贏海[5]借助BIM技術(shù)中的API插件，將提取的BIM模型信息導入ANSYS中，進行結(jié)構(gòu)變形的輔助計算分析。朱峰林[6]、姚翔川等[7]基于BIM技術(shù)在Visual中進行二次開發(fā)，可在ANSYS軟件中直接生成自帶材料屬性的三維模型并進行數(shù)值計算。袁維華等[8]通過C#語言編寫二次開發(fā)程序，結(jié)合BIM技術(shù)可視化與ANSYS軟件結(jié)構(gòu)分析功能，實現(xiàn)建筑模型的平臺化，具有廣闊的推廣前景。

目前除ANSYS軟件外，應用于結(jié)構(gòu)計算及分析的有限元軟件還包括ABAQUS、false ETABS、false MIDAS、false SAP 2000、false ADINA、false DIANA false等，劉 照 球等[9]通過對傳統(tǒng)BIM模型的設(shè)計特征進行分析，對IFC( industry foundation classes 工業(yè)基礎(chǔ)分類)所定義的結(jié)構(gòu)分析模型中的資料進行剖析，提出一種可實現(xiàn)BIM和各類結(jié)構(gòu)分析軟件之間進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)集成與共享的接口。王玄玄等[10]針對ABAQUS較難處理復雜建筑結(jié)構(gòu)的弊端，基于Revit的API開發(fā)了Revit-ABAQUS模型轉(zhuǎn)換接口，將模型必須數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ABAQUS可識別的INP文件，從而實現(xiàn)復雜模型的精準建模。

桑沖[11]、陳軼倫[12]指出BIM設(shè)計環(huán)節(jié)中軟件本土化程度不足，在一定程度上限制了BIM的推廣應用。我國建筑行業(yè)主流結(jié)構(gòu)計算軟件包含PKPM與YJK等，本土軟件與BIM技術(shù)的貼合也是各學者不斷研究的方向。喬保娟[13]在Revit平臺調(diào)用API調(diào)取模型數(shù)據(jù)，開發(fā)了PKPM與Revit雙向接口軟件，實現(xiàn)后續(xù)多專業(yè)協(xié)同設(shè)計。

林友強等[14]為了探索BIM技術(shù)在橋梁建設(shè)中的深化應用，開發(fā)了TJADBrIM false橋梁信息模型系統(tǒng)，可實現(xiàn)快速建模、結(jié)構(gòu)分析和自動出圖等功能，在橋梁工程領(lǐng)域的應用前景廣闊。

2 施工領(lǐng)域進展BIM技術(shù)自主研發(fā)

BIM技術(shù)可以實現(xiàn)建筑工程完整施工控制，并精確至特定施工段或施工節(jié)點。但是隨著施工場景與特征的逐漸復雜化，傳統(tǒng)的BIM技術(shù)在施工領(lǐng)域的局限性日益暴露出來，為實現(xiàn)BIM技術(shù)與建筑施工領(lǐng)域的良好契合，眾多二次開發(fā)程序被行業(yè)工作者所研發(fā)，進一步加深了BIM技術(shù)在工程領(lǐng)域的應用。

為研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的BIM軟件并推廣應用，季俊等[15]借助ObjectARX技術(shù)在AutoCAD平臺上進行二次開發(fā)，實現(xiàn)高層鋼結(jié)構(gòu)施工各階段在BIM中的三維實體數(shù)字拼裝技術(shù)，提供數(shù)字模型與現(xiàn)實結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的相互傳輸。

秦山虎等[16]對BIM技術(shù)在精細化裝飾施工系統(tǒng)中的應用進行深入研究，借助Visual工具進行二次開發(fā)，可實現(xiàn)面材自動化排布、編輯及“算量”功能。李書平等[17]、楊喆等[18]、石碩等[19]基于BIM與GIS融合，實現(xiàn)多元異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的建立，把控不同尺度的工程管理服務，實現(xiàn)復雜工程的智能化建造。張建平等[20]依據(jù)我國的施工管理特征，通過把BIM技術(shù)與4D技術(shù)相互結(jié)合，開發(fā)了基于BIM的4D施工管理軟件，并通過在國家體育場等眾多大型項目中的應用，驗證了該軟件的可行性。

3 運維領(lǐng)域進展BIM技術(shù)自主研發(fā)

當前，我國大量建筑運營維護的數(shù)據(jù)量日益龐大，其中大跨度橋梁面臨的運維水平滯后問題尤為嚴重。由于大跨度橋梁的規(guī)模龐大、受力復雜、養(yǎng)護運行數(shù)據(jù)龐雜，需在其運維階段占用大量的精力，為解決運營期的龐大數(shù)據(jù)量積累，茅衛(wèi)生等[21]開發(fā)出記憶BIM的智能化運維系統(tǒng)，以實際橋梁工程為例，提高了管理數(shù)字化水平，可實現(xiàn)與具體設(shè)備的精細化關(guān)聯(lián)。張貴忠等[22]基于BIM技術(shù)，研發(fā)了數(shù)字化大橋運維平臺（如圖2所示），可獲取大橋結(jié)構(gòu)運維管養(yǎng)信息并及時處理與反饋，還預留了多類型接口，保證各系統(tǒng)間的資源共享。

圖2 數(shù)字化大橋運維平臺

對于大型公共建筑的運維管理同樣具有一定技術(shù)難度，為此，王鵬等[23]基于SuperMap false軟件平臺與GIS數(shù)據(jù)建立可視化平臺，可實現(xiàn)公路系統(tǒng)的即時性與可視性，解決了傳統(tǒng)公路系統(tǒng)運維信息管理的低效性。

4 管理領(lǐng)域進展BIM技術(shù)自主研發(fā)

BIM技術(shù)可通過協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性、可視性等便利，強化管理者對工程項目進展反饋的準確性與及時性，提高項目的整體協(xié)同性。對于一些復雜工程，傳統(tǒng)BIM技術(shù)難以得到精細化的管理或者準確對稱的信息。

為提高復雜橋梁的建造和管理水平，閆志剛[24]結(jié)合GIS研發(fā)了BIM管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)融合多維度項目管理系統(tǒng)，便于高效決策和精細管理，起到行業(yè)典范作用。王海東等[25]基于Bentley系列軟件，在BIM技術(shù)中添加施工管理平臺，在實際項目中的設(shè)計管理、安全質(zhì)量管理、進度管理等模塊解決了施工復雜、信息錯雜等問題，強化了項目管理的信息化水平。

史建中等[26]基于BIM的二次開發(fā)研究，建立了BIM建設(shè)管理平臺，可實現(xiàn)不同單位間的跨空間協(xié)商與聯(lián)合，解決了大體量施工模型的數(shù)據(jù)傳輸問題。金鳳誠[27]基于已有項目管理信息系統(tǒng)，研發(fā)了基于BIM的物資管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了物資全過程的精細化管理，提高了企業(yè)管理效率。

5 結(jié)語

通過總結(jié)在建筑全生命周期中，我國BIM技術(shù)自主研發(fā)研究進展，可得出如下結(jié)論。

（1）現(xiàn)階段，BIM技術(shù)應用的深化，已從BIM單一技術(shù)路線走向全建筑相關(guān)技術(shù)的一體化，實現(xiàn)BIM技術(shù)的數(shù)據(jù)合理集成、精準傳遞才能最大程度助力BIM技術(shù)的工程建筑行業(yè)的進步。

（2） 現(xiàn)階段，我國BIM自主研發(fā)仍處于起步階段，大多數(shù)研究主要針對于為某單一項目服務，在提高工程效率的同時，缺少普適性，在深化BIM技術(shù)研發(fā)水平的同時，同時加強我國BIM自主研發(fā)進程的水平化發(fā)展。