BIM技術(shù)在施工企業(yè)中應(yīng)用方式的探究

中建八局第一建設(shè)有限公司 濟(jì)南 250100

1 BIM技術(shù)概述[1-6]

BIM(Building Information Modeling)即建筑信息模型，是通過(guò)工具軟件將建筑內(nèi)全部構(gòu)件、系統(tǒng)，賦予相互關(guān)聯(lián)的參數(shù)信息，并直觀地以三維可視化的形式進(jìn)行設(shè)計(jì)、修改、分析并形成可用于方案設(shè)計(jì)、建造施工、運(yùn)營(yíng)管理等整個(gè)建筑生命周期的信息集合體。

國(guó)內(nèi)對(duì)BIM的理論、技術(shù)和應(yīng)用的研究也取得了很大的進(jìn)展，并逐漸形成了較為完善的理論系統(tǒng)，何關(guān)培先生主編的《BIM技術(shù)應(yīng)用叢書》就是其中的代表。國(guó)內(nèi)的大型施工企業(yè)和建設(shè)單位在方案策劃和投標(biāo)階段的應(yīng)用也已經(jīng)較為成熟，但其在實(shí)際施工中的應(yīng)用仍處于探索階段。從現(xiàn)階段看，機(jī)電安裝企業(yè)對(duì)于BIM技術(shù)的應(yīng)用需求是非常巨大的。如在管線綜合排布中，利用BIM技術(shù)可以基本解決碰撞沖突的問(wèn)題，并對(duì)施工后建筑內(nèi)空間的使用情況進(jìn)行有效的控制。

BIM 技術(shù)起源于美國(guó)，2008年底，美國(guó)建筑科學(xué)研究院已擁有一系列應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。此外，在日本、韓國(guó)以及歐洲各國(guó)對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用已上升到政府推進(jìn)的層面。國(guó)內(nèi)相關(guān)部門也已經(jīng)將BIM 技術(shù)納入國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃、“十二五”建筑信息化發(fā)展綱要的研究?jī)?nèi)容。

但是，無(wú)論國(guó)外還是國(guó)內(nèi)，目前BIM的應(yīng)用更多集中在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、投標(biāo)階段，主要用于校核設(shè)計(jì)、各種類型的模型展示或是加入時(shí)間軸以后的施工階段的進(jìn)度演示，真正貼近施工一線需求的應(yīng)用嘗試還比較少。

2 工程概況及工程難點(diǎn)

創(chuàng)維半導(dǎo)體設(shè)計(jì)大廈位于深圳市南山高新區(qū)南區(qū)地塊，南臨高新四路、北接高新三路、東西分別與科技南十路和科技南八路相鄰，是一座以研發(fā)、辦公為主的現(xiàn)代化研發(fā)樓。工程由東西2 棟高100 m的辦公塔樓和連接2 座塔樓的高24 m的裙房組成，塔樓高99.8 m、裙房高23.8 m。項(xiàng)目總建筑面積12.4 萬(wàn)m2，地上部分24 層。地下室3 層。

工程本身系統(tǒng)比較齊全，管線排布復(fù)雜，很多部位存在管道交錯(cuò)碰撞、機(jī)電管線必須整體下移，而其地下室部分的有效使用空間本身就有限，地下2層、3層梁下凈空均不足3 m。這就要求在深化設(shè)計(jì)的過(guò)程中必須將機(jī)電管線所占的垂直空間最大限度地壓縮。因此，只依靠二維圖紙進(jìn)行深化、調(diào)整，基本無(wú)法形成有保障的排布方案。

鑒于此，利用BIM為平臺(tái)進(jìn)行該項(xiàng)目機(jī)電工程的深化設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)管理，以解決上述問(wèn)題。

3 BIM技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容及成果

項(xiàng)目BIM模型的構(gòu)建主要包括建筑內(nèi)部的機(jī)電管線（包括生活水系統(tǒng)、消火栓系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、排煙通風(fēng)系統(tǒng)、電纜橋架），設(shè)備房（生活水泵房、消防泵房）及相應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)（圖1）。

圖1 綜合管線排布效果圖

在模型建立后，利用軟件進(jìn)行了管線的碰撞檢測(cè)，并由模型導(dǎo)出碰撞點(diǎn)的標(biāo)記圖（圖2）。根據(jù)這些標(biāo)記，模型構(gòu)建人員和項(xiàng)目管理人員，共同討論優(yōu)化方案，逐個(gè)排除碰撞點(diǎn)，完成了對(duì)BIM模型的深化調(diào)整。

圖2 碰撞沖突檢測(cè)截圖

因?yàn)樽罱K的深化方案中管道翻折處非常多，對(duì)工程量影響也比較大。在深化方案確定的同時(shí)，利用BIM軟件工程量統(tǒng)計(jì)功能，嘗試導(dǎo)出了工程量統(tǒng)計(jì)表，作為項(xiàng)目商務(wù)人員算量的參考資料。

在最終的排布方案中，個(gè)別部位并沒(méi)有滿足業(yè)主最初的要求，所以應(yīng)會(huì)同項(xiàng)目人員，向業(yè)主、專業(yè)分包商展示了最終的深化成果，并說(shuō)明相關(guān)原因。以地下2層局部最低點(diǎn)（圖3）為例。

圖3 關(guān)鍵部位三維透視圖（地下2層局部最低點(diǎn)）

該點(diǎn)位于地下2層西側(cè)的風(fēng)機(jī)房處，由于排煙管道的主管（1 600 mm×450 mm）由該處經(jīng)過(guò)且上方有標(biāo)高僅為+2.80 m的梁。該點(diǎn)的水管線只能通過(guò)下行繞開風(fēng)管的方式進(jìn)行排布，所以產(chǎn)生了局部的最低點(diǎn)，但是該點(diǎn)靠近風(fēng)機(jī)房，西側(cè)為單車道，所以雖然不能滿足標(biāo)高要求但是對(duì)使用功能和美觀程度不會(huì)造成影響，建議業(yè)主采納。通過(guò)這樣模型、平面圖、剖面圖相結(jié)合的方式，全面闡述了最終排布方案的可行性。

以BIM模型作為方案討論的媒介，使得整個(gè)討論過(guò)程中完全沒(méi)有溝通障礙，項(xiàng)目各方的優(yōu)化建議，通過(guò)模型構(gòu)建人員的修改立刻就能在三維空間中體現(xiàn)出來(lái)，其效果一目了然。

4 應(yīng)用過(guò)程的分析和優(yōu)化

4.1 應(yīng)用過(guò)程的分析

4.1.1 工作方式

項(xiàng)目采用節(jié)點(diǎn)參與的方式，即根據(jù)業(yè)主要求，在項(xiàng)目施工進(jìn)度的特定的時(shí)間點(diǎn)上，對(duì)特定的部位開展深化設(shè)計(jì)工作。

對(duì)于施工企業(yè)剛剛建立的BIM團(tuán)隊(duì)及各方面應(yīng)用條件而言，顯然無(wú)法采用沿程參與（與項(xiàng)目進(jìn)程同步）的方式?？s短單個(gè)項(xiàng)目深化設(shè)計(jì)的運(yùn)行時(shí)間，可以在現(xiàn)有條件下為更多的項(xiàng)目服務(wù)。當(dāng)然與沿程參與相比，這樣無(wú)法使BIM應(yīng)用覆蓋項(xiàng)目施工的全過(guò)程。也無(wú)法滿足對(duì)深化設(shè)計(jì)有更高層次要求的大業(yè)主，應(yīng)通過(guò)項(xiàng)目人員的參與來(lái)彌補(bǔ)這一不足。

4.1.2 運(yùn)作流程

在項(xiàng)目的準(zhǔn)備階段，部門以系統(tǒng)為依據(jù)進(jìn)行分工，對(duì)各系統(tǒng)分別建立模型。項(xiàng)目啟動(dòng)后，本著尊重原設(shè)計(jì)的原則，邊建模邊調(diào)整，以期通過(guò)該方式首先解決各專業(yè)內(nèi)部管線的碰撞及綜合排布問(wèn)題。之后，由駐現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行組合、排布、出圖。

首先項(xiàng)目把深化工作分為2 個(gè)階段，在赴現(xiàn)場(chǎng)之前就基本完成了各系統(tǒng)的建模，非常有效地縮短了在現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)間，提高了效率。但是，根據(jù)最終的調(diào)整情況來(lái)看，整個(gè)過(guò)程中也存在2 個(gè)比較突出的問(wèn)題：

（a） 各設(shè)計(jì)人員使用的標(biāo)高形式、項(xiàng)目文件名稱、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)不一致，使得最后模型組合時(shí)，出現(xiàn)了諸如參照層標(biāo)高無(wú)法對(duì)應(yīng)、組合模型的儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)樹混亂等問(wèn)題；

（b） 項(xiàng)目前期，采用了分系統(tǒng)邊建模邊調(diào)整的方式。各系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員僅考慮本系統(tǒng)內(nèi)的情況進(jìn)行調(diào)整，使得模型組合時(shí)各系統(tǒng)之間有時(shí)會(huì)很混亂，甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的返工。例如，地下2層電纜橋架在建模時(shí)，根據(jù)地下2層最大梁高為1.0 m（梁底標(biāo)高+2.6 m），設(shè)計(jì)人員將整個(gè)系統(tǒng)的標(biāo)高調(diào)整為+2.55 m，就系統(tǒng)內(nèi)部而言，這樣調(diào)整不存在任何問(wèn)題。但是當(dāng)進(jìn)行模型組合的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)電纜橋架系統(tǒng)與通風(fēng)管道大面積重合，不得不根據(jù)原圖紙重新對(duì)橋架建模，然后再進(jìn)行深化調(diào)整。

此外，經(jīng)調(diào)整后再將各系統(tǒng)組合起來(lái)，通過(guò)軟件碰撞檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)出的碰撞點(diǎn)不僅包括原設(shè)計(jì)圖紙中就存在的那些，而且有相當(dāng)數(shù)量是建模時(shí)調(diào)整造成的。這樣就無(wú)法統(tǒng)計(jì)在深化設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)原設(shè)計(jì)產(chǎn)生的工程量變化。進(jìn)一步講，由于各系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生了變化，也不利于設(shè)計(jì)人員在完整模型中，選擇碰撞點(diǎn)深化調(diào)整的最優(yōu)方案。

4.1.3 展示方式

三維模型、平面圖、剖面圖相結(jié)合的這種展示方式，能夠很好地向業(yè)主展示深化成果，并且能讓業(yè)主直觀具體地了解其關(guān)心的問(wèn)題。以創(chuàng)維項(xiàng)目為例，業(yè)主最為關(guān)心各層的使用空間情況。通過(guò)三維模型可以讓業(yè)主直觀的看到深化后各層的空間情況，輔以局部剖面圖進(jìn)一步量化準(zhǔn)確地將深化成果展示出來(lái)。在這一基礎(chǔ)上，再使用漫游視頻、工程量清單和沖突碰撞點(diǎn)清單應(yīng)該可以取得更好的效果。

4.2 建議BIM應(yīng)用模式

（a） 在接到深化設(shè)計(jì)任務(wù)后，首先指派項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，然后由其負(fù)責(zé)建立項(xiàng)目文件、文件存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)樹，選定標(biāo)高形式、標(biāo)注樣式、線寬線型等一系列制圖標(biāo)準(zhǔn)。以此避免由于標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、個(gè)人習(xí)慣不同造成的混亂。

（b）根據(jù)深化設(shè)計(jì)任務(wù)的具體要求，以樓層、部位或是系統(tǒng)分工開始建立BIM，在此過(guò)程中，嚴(yán)格要求按照項(xiàng)目圖紙進(jìn)行建模，嚴(yán)禁進(jìn)行調(diào)整或變動(dòng)，確保原始模型與圖紙的精確對(duì)應(yīng)。

（c） 完成原始模型后，統(tǒng)計(jì)工程量、檢測(cè)碰撞點(diǎn)；編制工程量清單、填寫沖突碰撞點(diǎn)清單相關(guān)內(nèi)容。

（d） 設(shè)計(jì)人員赴施工現(xiàn)場(chǎng)，協(xié)同項(xiàng)目相關(guān)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，開始對(duì)模型進(jìn)行深化調(diào)整，并將各點(diǎn)的深化方案、產(chǎn)生的工程量變化記錄在沖突碰撞點(diǎn)清單上。此階段，項(xiàng)目人員的參與十分關(guān)鍵，因?yàn)楝F(xiàn)在采用節(jié)點(diǎn)參與的模式，設(shè)計(jì)人員是無(wú)法長(zhǎng)期跟蹤項(xiàng)目進(jìn)程的，這就需要項(xiàng)目人員通過(guò)參與BIM深化的過(guò)程，了解模型的基本使用方法、變更的位置和產(chǎn)生原因等具體情況。這樣當(dāng)設(shè)計(jì)人員撤出后，在具體施工過(guò)程中，施工人員依然可以利用模型指導(dǎo)施工，解決業(yè)主提出的相關(guān)問(wèn)題和要求，將該項(xiàng)目的BIM應(yīng)用繼續(xù)深入下去。通過(guò)這種兩級(jí)配合的方式，使得BIM應(yīng)用工作可以覆蓋項(xiàng)目施工的整個(gè)過(guò)程。

（e） 在完成BIM的深化后，再次統(tǒng)計(jì)工程量，編寫深化設(shè)計(jì)后的工程量清單，繪制具體的施工圖紙。圖紙可覆蓋總平面圖、各專業(yè)平面圖、復(fù)雜部位的局部大樣圖，設(shè)備房大樣圖、管井大樣圖等。在施工過(guò)程中，具體到個(gè)別特殊部位也需要安裝詳圖時(shí)，參與調(diào)整模型的項(xiàng)目人員，就可以直接通過(guò)模型，自行出圖滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。

（f ) 鑒于很多時(shí)候需要將深化設(shè)計(jì)的過(guò)程和結(jié)果向業(yè)主、監(jiān)理等展示，可使用Navisworks等軟件制作模型漫游視頻，在三維模型、平面圖、剖面圖相結(jié)合的基礎(chǔ)上，配合深化過(guò)程中產(chǎn)生的工程量變化數(shù)據(jù)，立體、形象、量化、全面地將深化設(shè)計(jì)成果展現(xiàn)出來(lái)。

5 BIM技術(shù)在施工企業(yè)中應(yīng)用的思索探究

相對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)施工分離的方式，設(shè)計(jì)施工一體化（design building，DB）無(wú)論是在理論分析和工程實(shí)踐中，都被證明是非常有效的承發(fā)包模式，也將是大型建筑施工企業(yè)未來(lái)的前進(jìn)方向。BIM作為一種貫穿于建筑全生命周期的信息集成工具正是這一模型實(shí)現(xiàn)的良好技術(shù)平臺(tái)。從整個(gè)建筑產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，BIM技術(shù)未來(lái)的最大收益者和最強(qiáng)有力的主導(dǎo)者應(yīng)該是業(yè)主。所以無(wú)論從業(yè)主的需求還是自身的生存來(lái)看，施工企業(yè)都必須對(duì)自己的施工管理方式進(jìn)行BIM化改造。

從現(xiàn)在工程應(yīng)用案例的情況來(lái)看，施工企業(yè)的BIM化改造，應(yīng)著眼于三方面：第一，BIM中心團(tuán)隊(duì)的構(gòu)建，這是推進(jìn)企業(yè)BIM應(yīng)用水平提升的動(dòng)力來(lái)源，也是未來(lái)施工企業(yè)信息化革新的研發(fā)核心；第二，著力提升企業(yè)自身的模型構(gòu)建能力（模型構(gòu)建精度的提升）。因?yàn)楦呔鹊腂IM模型是實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)各方面應(yīng)用價(jià)值的關(guān)鍵所在；第三，必須培植起一個(gè)廣闊的應(yīng)用基礎(chǔ)，也就是必須對(duì)企業(yè)一線的施工管理人員進(jìn)行普及性的培訓(xùn)，逐步使得BIM模型能夠作為真正的施工依據(jù)為項(xiàng)目管理人員使用。

通過(guò)BIM技術(shù)在項(xiàng)目中的應(yīng)用可知，對(duì)于施工企業(yè)自身BIM團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)可在以下三個(gè)方面作為工作開展的切入點(diǎn)：第一，建立的模型展示了現(xiàn)有圖紙施工后現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)情況，所有管線、末端、設(shè)備都能在空間意義上精確定位，加快施工進(jìn)度，根本上杜絕了由施工方自己造成的返工；第二，由于模型中各管件材料都有詳細(xì)的信息，閥門附件設(shè)備都有尺寸和資料。通過(guò)模型能夠產(chǎn)生精確的工程量統(tǒng)計(jì)；第三，可以量化施工過(guò)程中產(chǎn)生的變更。

施工階段的BIM應(yīng)用，從模型構(gòu)建到使用流程都有別于設(shè)計(jì)階段。在實(shí)踐應(yīng)用中，逐漸形成適合施工企業(yè)自己的BIM建模、優(yōu)化、使用、移交程序，才能將BIM技術(shù)所帶來(lái)的效益充分體現(xiàn)出來(lái)，為未來(lái)BIM在整個(gè)建筑產(chǎn)業(yè)鏈的應(yīng)用提供有利的基礎(chǔ)。

6 結(jié)語(yǔ)

關(guān)于BIM技術(shù)的理論和應(yīng)用方式可謂恒河沙數(shù)，BIM作為后工業(yè)時(shí)代傳統(tǒng)建筑行業(yè)信息化的媒介工具，必然對(duì)于整個(gè)建筑產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)都具有應(yīng)用意義。但是對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，盲目追求BIM應(yīng)用功能數(shù)量的增加，并不具有實(shí)際的價(jià)值，也無(wú)法獲取BIM技術(shù)帶來(lái)的真正效益。所以，從現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用效果看，施工企業(yè)的BIM應(yīng)用從其可視化、信息化兩大特性入手，利用BIM模型進(jìn)行準(zhǔn)確空間的定位和工程信息的自動(dòng)收集。深入發(fā)掘在深化設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量和成本管控等方面的應(yīng)用，應(yīng)該是更為明智的選擇。