BIM技術(shù)在市政工程設(shè)計階段造價管理的應(yīng)用

劉明

目前，隨著市政工程規(guī)模的不斷擴大，各類施工技術(shù)水平不斷提升，建筑業(yè)發(fā)展迅速。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用 BIM技術(shù)對建筑業(yè)的發(fā)展起到了積極的推動作用。本文著重從BIM技術(shù)的特點、工程造價管理的革新、技術(shù)的應(yīng)用等方面，對BIM技術(shù)在城市工程造價管理中的應(yīng)用進行了深入的探討，以期為工程造價管理提供借鑒。

在我國城市化進程中，市政建設(shè)是一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。在市政工程中，項目造價的管理是一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，運用BIM技術(shù)可以提高項目造價的科學(xué)性和造價效益，并能有效地解決項目造價中的風(fēng)險問題。因此，將BIM技術(shù)運用到市政工程造價管理中，對于城市發(fā)展有著極為重要的現(xiàn)實意義。

一、BIM技術(shù)概述

BIM是Building Information Modeling（建筑信息模型）的簡稱，目前，BIM最常用的建筑信息包括三維信息、造價、進度信息。此外，市政工程還應(yīng)該包括地理位置、方位空間信息、局部氣象信息、物料特性等。模型是以三維數(shù)字技術(shù)為依據(jù)，對建筑項目的各個階段、運營和使用過程中的所有工程信息進行立體的表示。

全球建筑行業(yè)對BIM的含義理解有很多種說法，其中麥克格勞·希爾對于BIM的說法較為簡潔：“BIM是利用計算機建立數(shù)字模型幫助建筑設(shè)計、建造施工、維護運營的過程”。與之相對，美國制定的BIM標準中定義比較全面、完整：“Building Information Modeling是一個搭建建筑計算機模型的行為，目的為工程及沖突分析、可視化、規(guī)范標準檢查、竣工的產(chǎn)品、預(yù)算編制、工程造價等等其他許多用途”。

國內(nèi)對BIM的定義也圍繞著其數(shù)據(jù)存儲、資源共享等方面展開，比如朱溢銘在其著作中提出：BIM是一個建筑工程在物理世界的關(guān)于其特性的數(shù)字化表達，是共享的信息資源，是應(yīng)用于建筑物設(shè)計和建造過程中、運營維護的一種達成協(xié)同工作和數(shù)字化管理的方法，也是一種需要計算機軟件支撐的信息化技術(shù)，國內(nèi)對BIM的定義引入了軟件支持的部分。

二、BIM技術(shù)特點與優(yōu)勢

（一）可視化

BIM技術(shù)與傳統(tǒng)的二維CAD模型相比，其最大的區(qū)別是可視化，也是BIM技術(shù)的一個重要特點。近年來，我國大中城市大規(guī)模建筑工程數(shù)量激增，建筑造型、結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，平面圖不能直觀地反映出設(shè)計信息，已不能滿足施工階段的簡單視圖要求；BIM技術(shù)為設(shè)計圖紙的審查提供了一種新的方法，使二維的線型構(gòu)件可以用三維的實體圖形直觀地呈現(xiàn)出來。可視化是一種更簡化的項目發(fā)展方式，它能夠降低技術(shù)和經(jīng)驗上的差異，BIM模型中被更多的項目參與者所采用，主要原因在于其不僅包含了建筑的幾何信息，而且也涵蓋建筑的構(gòu)造，這一切都是視覺化的。在設(shè)計中，項目管理人員可以利用相關(guān)軟件來進行BIM的三維建模，從而實現(xiàn)對施工過程的可視化分析。

（二）協(xié)調(diào)性

BIM技術(shù)在工程設(shè)計過程中的協(xié)調(diào)作用主要表現(xiàn)在兩個方面：第一，BIM模型可以協(xié)調(diào)不同學(xué)科間沖突，并能有效地解決不同學(xué)科間信息不對稱、溝通不暢的矛盾。其次，項目施工中的協(xié)調(diào)工作貫穿于工程的全過程，難度較大，涉及諸多部門、人員，唯有持續(xù)交流與配合，方能保證工程的順利進行。BIM技術(shù)可以為不同項目的利益相關(guān)者提供信息、進行有效的協(xié)調(diào)、提高溝通效率、提供精確的信息，突破信息障礙，營造更和諧的工作氛圍，保證工程建設(shè)規(guī)范化，才能保證工程建設(shè)順利進行。

（三）模擬性

采用常規(guī)方法進行模擬，不但所需資料收集困難，而且耗時耗精力，造價較高，而且僅限于簡單的動漫或漫游，對工程的實際應(yīng)用沒有多大的幫助。BIM技術(shù)可以通過構(gòu)建一個工程的3D建模和一個簡易的工程場景模擬，對工程中復(fù)雜的工程流程進行模擬，方便工程可視化。在工程建設(shè)中可以模擬主要內(nèi)容有：三維動畫模擬、建筑施工模擬、建筑性能模擬、項目進展及造價模擬、安全逃生模擬。

三、市政工程設(shè)計階段工程造價控制特點

（1）復(fù)雜性和廣泛性。市政工程涉及多個行業(yè)，在實際工作中具有較大的復(fù)雜性：在建筑外形、結(jié)構(gòu)形式、施工方式等方面，其造價也會有一定的差別。以上所提及的市政項目種類繁多，且建設(shè)周期較長，從某種意義上說明市政建設(shè)造價的復(fù)雜與廣泛。由于市政工程涉及多個專業(yè)，在實際工作中具有一定的復(fù)雜性，需要多個專業(yè)的協(xié)同工作，在不同的外形、結(jié)構(gòu)、施工方式等條件下，其造價也會有很大的差別。（2）差異特征。不同的市政工程，由于用途和規(guī)模的不同，其外觀和構(gòu)造形式也不同，不同市政工程在不同的用途和規(guī)模下，其外觀和構(gòu)造形態(tài)也存有一定差異。同時，由于不同地質(zhì)條件，樁基的設(shè)計也有一定的差別，從而導(dǎo)致工程造價浮動。

四、BIM技術(shù)在我國現(xiàn)代化建筑工程中的實際應(yīng)用

BIM技術(shù)是近幾年在國內(nèi)許多大型工程中得到廣泛運用的一種方法，并取得了較好的效果。中國尊和珠海大劇院，則是將BIM技術(shù)運用于復(fù)雜的建筑工程。在該工程施工中，BIM技術(shù)的核心是在設(shè)計模型階段，利用BIM專業(yè)組件庫，為該工程設(shè)立了300多個組件，涵蓋幕墻、裝飾裝修、電梯、機電等領(lǐng)域。在BIM模式下，該項目已完成19個階段的全面協(xié)作，通過碰撞檢測等方法，發(fā)現(xiàn)和解決了5600多個問題，提高了工程設(shè)計的質(zhì)量。珠海大劇院是國內(nèi)僅有的一座日月貝外形的大型歌劇院。天津117大廈、蘇州中南中心等工程，充分反映了BIM技術(shù)在大型、復(fù)雜、超高層工程中的應(yīng)用。天津117大廈是一座596.5米高的建筑工程，是由廣聯(lián)達公司自主研發(fā)的BIM數(shù)據(jù)中心和工程管理平臺。蘇州中南大廈總樓729米，項目業(yè)主與廣聯(lián)云公司建立了BIM協(xié)作平臺，確保BIM協(xié)同作業(yè)跨專業(yè)、跨組織的順利進行。上海中心大廈和鳳凰傳媒中心，充分反映了BIM技術(shù)在工程建設(shè)過程中的運用。上海中心大樓的設(shè)計、施工、安裝一體化，是業(yè)主首次提出BIM技術(shù)在設(shè)計、施工、安裝等方面的一體化運用方案，以BIM技術(shù)實施全生命周期管理的大型工程。鳳凰傳媒中心在施工期間，構(gòu)建的BIM模型可以用于運營期的安全控制、能耗分析等。在工程完工后，施工單位向業(yè)主提交了該模式，從而有效地提升了運營期管理者的工作效率和管理過程。

五、BIM技術(shù)在市政工程設(shè)計階段造價管理中的應(yīng)用分析

（一）基于BIM技術(shù)的規(guī)劃方案模擬

在工程建設(shè)中，由于規(guī)劃方案與工程實際情況有出入，往往會導(dǎo)致工程造價的下降， BIM技術(shù)的應(yīng)用可以有效地解決這一問題。以前的平面圖都是用二維的平面圖來表示，在相對簡單的工程中，二維的平面、豎面和剖面圖能夠很好地傳達出設(shè)計的信息。隨著項目的集成化、規(guī)?；l(fā)展，項目中的數(shù)據(jù)和信息也會隨之增加，僅靠平面圖向業(yè)主和施工單位傳遞設(shè)計信息時，會出現(xiàn)誤讀、失真等問題，這對他們的專業(yè)知識是一種挑戰(zhàn)。BIM技術(shù)的三維虛擬模擬功能的價值立竿見影， BIM技術(shù)可以將圖紙的信息進行立體化，構(gòu)建出每個梁、板、柱構(gòu)件的三維可視模型、尺寸、材料等信息，使設(shè)計方案更清楚、更直觀，便于業(yè)主及施工人員閱讀。通過 BIM模型的相關(guān)性，可以在模型中直接調(diào)整數(shù)據(jù)，并根據(jù)實際情況自動生成修正后的平面圖、豎面圖和剖面圖，使出圖過程達到最優(yōu)。

（二）基于BIM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計

在常規(guī)設(shè)計方式中，建筑、結(jié)構(gòu)、管線綜合等多個學(xué)科按設(shè)計次序進行設(shè)計，不僅需要時間，還需要各個學(xué)科的溝通，從而導(dǎo)致各個學(xué)科間的矛盾；總平面設(shè)計的專家要多次進行協(xié)調(diào)。采用BIM技術(shù)進行參數(shù)化建模，既能使各個學(xué)科并行，又能完成建筑、結(jié)構(gòu)、管線綜合等學(xué)科的綜合，并能及時協(xié)調(diào)或解決各種不同的問題，并通過相應(yīng)的參數(shù)進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，而其他不相關(guān)的內(nèi)容則基本不改變，極大地加快了編輯的速度和交流的效率。同時，業(yè)主還可以利用這個平臺的資料，對設(shè)計深度、進度和階段性費用進行控制，從而提高工程的設(shè)計質(zhì)量。

（三）基于BIM技術(shù)的專項設(shè)計

一些工程在達到國家或地區(qū)節(jié)能設(shè)計指標時，必須對某些工程進行特殊的指標分析，而常規(guī)的方法往往過于簡練和粗糙，難以對其進行精確的分析。在BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用BIM技術(shù)對建筑的性能進行了分析和計算，在BIM模型中，可以模擬出各種物理特性，例如：材料的受力、耐火等級、導(dǎo)熱系數(shù)等；如環(huán)境模擬、防火模擬、能源消耗模擬等。BIM技術(shù)建立的建筑節(jié)能模型既可以對建筑的強制能源需求進行分析，又可以最大限度地減少能源消耗，同時保證建筑物的安全性；同時，也達到了符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的綠色建筑標準。

六、BIM在某市政工程中設(shè)計階段造價管理中的應(yīng)用

（一）工程概況

該項目占地5.38公頃，占地150，000平方米，地上960，000平方米，地下54，000平方米。該工程的地面為2層，層高4.2m、5.8m，均為筏式基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)為框架剪力墻。在仿真施工階段，只對地下工程進行了實例分析，并與BIM系列軟件平臺相結(jié)合，構(gòu)建施工模型和各個專業(yè)模型。

在建筑工程的前期，要制定各種具體項目，并對項目進行深入的分析，最終確定最優(yōu)的項目。BIM技術(shù)在市政工程中運用，可以使有關(guān)部門在最短的時間內(nèi)獲得更為完整的數(shù)據(jù)，從而為工程的順利進行打下堅實的基礎(chǔ)。建筑工程涉及多個領(lǐng)域，在具體的工程建設(shè)中，不可避免地會出現(xiàn)各種各樣的問題。BIM技術(shù)在城市建設(shè)中的運用，可以提高對數(shù)據(jù)的準確采集，提前發(fā)現(xiàn)潛在問題，為工程的順利進行打下基礎(chǔ)。如果出現(xiàn)了個別的問題，那么在大量的信息支持下，將會變得更為簡單。過去在施工項目中，大部分的設(shè)計圖紙都是手工編制，存在著相當大的偏差。而運用BIM技術(shù)，可以根據(jù)模型來確定建筑的具體情況，并能更準確地解決細節(jié)問題，并將每一種損失都清楚地標明；它能很好地彌補傳統(tǒng)工作中各種缺陷。工作效率大幅提高，精確度提高，對員工人數(shù)的要求也顯著下降。將 BIM技術(shù)引入市政項目，可以根據(jù)實際情況定制個性化的建筑模型，實現(xiàn)對建筑現(xiàn)場的真實再現(xiàn)，從而獲得整個項目的結(jié)構(gòu)體系。通過對項目施工現(xiàn)場的仿真，可以真實地反映出各個施工階段的造價損失，從而使造價估算更加精確。

（二）初步設(shè)計

在初步的設(shè)計中，通過BIM技術(shù)建立了一個初步的方案，把所有的零件資料都錄入到了系統(tǒng)的軟件中；完成了數(shù)據(jù)和建模的無縫銜接，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的快速匯總，然后利用廣聯(lián)達的報價進行市場報價，編制出比較精確的估算。利用BIM技術(shù)的明細表，對各類型的數(shù)據(jù)進行分類、表示。因各方面的工程造價數(shù)據(jù)比較多，所以僅對其中的一些項目進行了匯總。使用BIM等有關(guān)的插件，對工程量進行了匯總和輸出，并將該文檔輸入廣聯(lián)達造價管理系統(tǒng)；該方法可有效地減少人工輸入差錯，使工作效率大為提升。該清單具體到各個梁、板、柱、壁等結(jié)構(gòu)，能夠準確、高效地獲取工程中的基本數(shù)據(jù)，為下一步的工程提供準確的數(shù)據(jù)支撐。

（三）施工圖設(shè)計

從初步設(shè)計向施工圖的轉(zhuǎn)變，基于BIM技術(shù)可視化的特點，使設(shè)計者可以通過 BIM的可視化能力，將其全部的設(shè)計結(jié)果及設(shè)計意向傳達給用戶，其中包含了每一份工程詳圖、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的詳細信息。基于該模式，造價管理人員對建筑、機電，消防、裝修等各個行業(yè)的具體部件進行了細化，比如裝修細節(jié)、材料做法細節(jié)等。采用BIM技術(shù)，將各個專業(yè)建模引入相應(yīng)的軟件中，通過碰撞的探測，可以直觀地發(fā)現(xiàn)問題處理問題；降低由其引起的后續(xù)再加工。應(yīng)用 BIM技術(shù)對該工程進行了能源消耗仿真，將BIM建模引入能源消耗計算軟件中，通過對結(jié)果的分析，提出了減少能源消耗的對策；這將有助于改善工程的設(shè)計品質(zhì)，改善施工效率。BIM技術(shù)在能源消耗研究中的廣泛運用，對建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起到了很好的促進作用。為了改善建筑物的節(jié)能效果，保證建筑物的光照符合設(shè)計的需要，采用BIM技術(shù)對工程進行光照仿真。

結(jié)語：

結(jié)合目前市政工程的實踐情況，BIM技術(shù)在工程實踐中的應(yīng)用價值極高，且由于其具有較強的優(yōu)越性，能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑工程相關(guān)信息的采集與集成，使其具有較高的實效性。在確定項目方案、合理的工期、提高問題的處理能力等方面都有很大的促進作用，使城市建設(shè)整體水平得到了提高。隨著技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)人工造價管理方式必然會成為歷史，BIM技術(shù)也會在實際應(yīng)用中得到不斷的優(yōu)化與創(chuàng)新，并逐漸成為整個行業(yè)發(fā)展方向。