BIM技術(shù)研究進(jìn)展及相關(guān)軟件的應(yīng)用★

蔡若楠 陳 謙 賈 杰*

(東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

?

BIM技術(shù)研究進(jìn)展及相關(guān)軟件的應(yīng)用★

蔡若楠 陳 謙 賈 杰*

(東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

通過(guò)調(diào)查分析國(guó)內(nèi)外BIM技術(shù)研究進(jìn)展的相關(guān)文獻(xiàn)，主要圍繞BIM平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)及BIM5D軟件的操作運(yùn)用，以上海七寶萬(wàn)科廣場(chǎng)為例，總結(jié)了BIM技術(shù)精確高效、動(dòng)態(tài)管理的優(yōu)勢(shì)并就現(xiàn)階段的發(fā)展障礙，提出了相關(guān)的優(yōu)化建議，該研究有利于建筑行業(yè)從業(yè)人員對(duì)BIM了解和熟悉，為科研人員對(duì)BIM技術(shù)的研究提供一些參考。

BIM，集成，BIM5D

進(jìn)入21世紀(jì)后，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展帶動(dòng)了建筑行業(yè)的騰飛，但隨之其相應(yīng)的施工技術(shù)也越來(lái)越復(fù)雜。傳統(tǒng)CAD模式不能更好反映建筑物的基本結(jié)構(gòu)和工程造價(jià)等方面的內(nèi)容。此時(shí)，BIM技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。BIM技術(shù)首先利用仿真技術(shù)對(duì)擬建項(xiàng)目進(jìn)行三維建模，然后根據(jù)建筑物的具體要求對(duì)模型進(jìn)行基本驗(yàn)算，最后采用PIP等技術(shù)，在3D基礎(chǔ)上考慮工程進(jìn)度及預(yù)算，對(duì)整個(gè)建設(shè)周期進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的實(shí)時(shí)、精確控制。

1 BIM技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展?fàn)顩r

1975年，喬治亞理工大學(xué)的Chunk Eastman教授在其研究的課題“Building Description System”中提出了“a computer-based description of-a building”，這是最早的BIM理念，推動(dòng)了當(dāng)時(shí)工程項(xiàng)目的可視化和量化分析。日本分別在1995年和2005年提出了“E-Japan”戰(zhàn)略和“U-Japan”戰(zhàn)略，全面推廣BIM集成技術(shù)。最近幾年來(lái)，各國(guó)對(duì)BIM的研究逐漸深入，在動(dòng)態(tài)協(xié)同決策模式、4D調(diào)度、集成交付設(shè)計(jì)、REST技術(shù)等領(lǐng)域有了飛躍的提升。

我國(guó)BIM技術(shù)的研究起步較晚,在施工應(yīng)用方面還不太成熟，更多的是在一些較小項(xiàng)目中運(yùn)用，并沒有發(fā)揮其整體全方位的功能。2008年，中國(guó)建筑科學(xué)研究院等單位共同起草了GB/T 25507—2010工業(yè)基礎(chǔ)類平臺(tái)規(guī)范，將IFC(ISO/PAS 16739:2005)轉(zhuǎn)化為了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。2009年，國(guó)家住宅工程中心開展關(guān)于BIM標(biāo)準(zhǔn)的研究，提出了中國(guó)建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)框架(CBIMS),主要包括數(shù)據(jù)交格式標(biāo)準(zhǔn)、信息分類及數(shù)據(jù)字典和流程規(guī)則三大部分。

2 BIM平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)與軟件操運(yùn)

2.1 BIM平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)

BIM是一個(gè)集成施工場(chǎng)地、實(shí)體模型、進(jìn)度計(jì)劃等的中央控制平臺(tái)，兼容方較多，且空間分布上相互獨(dú)立，采用B/S分布式架構(gòu)，主要包括數(shù)據(jù)層、平臺(tái)層、模擬層和應(yīng)用層四部分，具體流程圖及外觀模型見圖2。鑒于BIM建模的重要性，應(yīng)當(dāng)把工作重點(diǎn)放在模型應(yīng)用上。例如管線布置、碰撞檢測(cè)等綜合實(shí)驗(yàn)分析，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，優(yōu)化施工方案。

見圖1。

2.2 BIM5D軟件的操作運(yùn)用——以上海七寶萬(wàn)科廣場(chǎng)為例

上海七寶萬(wàn)科廣場(chǎng)，整個(gè)項(xiàng)目全程介入BIM。一方面檢查施工相關(guān)資料，進(jìn)行信息糾錯(cuò)、更新，保證施工圖紙的質(zhì)量；另一方面測(cè)算各個(gè)空間的使用要求及管線綜合布置，全方位可視管理；實(shí)時(shí)管理階段，傳輸項(xiàng)目信息數(shù)據(jù)，建立信息云共享平臺(tái)，為后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)做好準(zhǔn)備。

1)施工場(chǎng)地平面圖的繪制。利用三維平面布置軟件，將施工現(xiàn)場(chǎng)的各種構(gòu)件及設(shè)施，根據(jù)實(shí)際構(gòu)局在相應(yīng)的位置繪制出來(lái)，形成立體的三維實(shí)物圖形，實(shí)現(xiàn)全方位的可視化。同時(shí)，進(jìn)行漫游處理，使設(shè)計(jì)人員較直觀的感受施工設(shè)施位置的合理性及各構(gòu)件間的協(xié)調(diào)性，及時(shí)處理施工布置方面存在的問(wèn)題。

2)建立三維實(shí)體模型并進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)。利用Revit建模軟件繪制建筑物內(nèi)部各構(gòu)件，將所創(chuàng)建的場(chǎng)地、實(shí)體等模型，導(dǎo)入BIM5D軟件中，對(duì)整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬。該項(xiàng)目整體萬(wàn)科運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)于土建模型進(jìn)行了多輪優(yōu)化工作。以實(shí)體模型為例(見圖3)，從三維效果圖可以看出其參數(shù)化樓梯由于臺(tái)階數(shù)過(guò)多、樓梯傾角過(guò)大等問(wèn)題，致使與上面的樓面板沒有充分的結(jié)合在一起。再次利用BIM技術(shù)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化從而達(dá)到預(yù)想效果。然后對(duì)模型進(jìn)行碰撞檢測(cè)，過(guò)濾掉設(shè)計(jì)規(guī)范允許內(nèi)的碰撞點(diǎn)有2 000多個(gè)。該報(bào)告交于設(shè)計(jì)院修正并根據(jù)具體情況進(jìn)行反復(fù)的調(diào)整和復(fù)核直至滿足要求。

3)施工圖深化及進(jìn)度計(jì)劃控制。萬(wàn)科利用BIM軟件進(jìn)行施工圖深化處理，可以直觀看出管線間的搭接是否合理并及時(shí)做出相應(yīng)修改。利用進(jìn)度計(jì)劃軟件Microsoft project制定相應(yīng)的項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃,導(dǎo)入BIM平臺(tái)，與實(shí)體模型等相關(guān)聯(lián)。此時(shí)平臺(tái)針對(duì)不同需求生成子信息模型，包括現(xiàn)階段完成工作量、進(jìn)度偏差以及資源消耗量等，使管理者可以實(shí)時(shí)查看工程進(jìn)度，及時(shí)調(diào)整人員物資的分配。

4)工程量統(tǒng)計(jì)與清單計(jì)價(jià)。通過(guò)BIM平臺(tái)，把前一階段生成的EXCEL報(bào)表導(dǎo)入工程量統(tǒng)計(jì)與計(jì)價(jià)應(yīng)用中，再根據(jù)實(shí)際采用當(dāng)前存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中的工程數(shù)據(jù)等，即可自動(dòng)生成工程數(shù)量表，實(shí)現(xiàn)人工、物資的動(dòng)態(tài)管理，同時(shí)也可進(jìn)行成本計(jì)劃、項(xiàng)目管理等多方面的統(tǒng)計(jì)分析和實(shí)時(shí)查詢。

5)BIM云平臺(tái)與信息共享。萬(wàn)科搭建了BIM云平臺(tái)系統(tǒng)，讓多個(gè)辦公室的團(tuán)隊(duì)基于同一個(gè)BIM模型進(jìn)行跨地域范圍的合作，能夠用筆記本或者手機(jī)隨時(shí)隨地訪問(wèn)和處理BIM數(shù)據(jù)，加強(qiáng)了多團(tuán)隊(duì)間協(xié)同工作的能力，不僅節(jié)省了時(shí)間，還大大提高了效益。

3 BIM技術(shù)的不足與優(yōu)化

3.1 BIM技術(shù)現(xiàn)階段存在的問(wèn)題

BIM是基于CAD(Computer Aided Design)的基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的，但是和CAD相比有很大的優(yōu)勢(shì)，其成果是動(dòng)態(tài)可視化的，實(shí)現(xiàn)了成本控制、三維實(shí)時(shí)管理。BIM技術(shù)的研究和推廣一直嚴(yán)謹(jǐn)、高效的進(jìn)行著。2013年1月24日，首屆“工程建設(shè)BIM應(yīng)用大賽”在北京中關(guān)村舉辦，在校大學(xué)生積極參與競(jìng)賽，BIM技術(shù)得到了推廣與發(fā)展。

雖然BIM技術(shù)對(duì)于建筑行業(yè)有著革命性的作用，但它畢竟是新生事物，設(shè)計(jì)、施工人員對(duì)它的認(rèn)知還不夠全面，在建筑行業(yè)的大環(huán)境下還不夠成熟。就目前來(lái)看，市場(chǎng)上最常用的施工算量軟件僅適用于簡(jiǎn)單的鋼筋預(yù)算，不能快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)鋼筋建模，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工的進(jìn)度控制還有待加強(qiáng)。另外，BIM建模需要大量的構(gòu)件族庫(kù)，現(xiàn)階段提供的族庫(kù)尚不全面，甚至一些設(shè)備和構(gòu)件需要在施工過(guò)程中開發(fā)。對(duì)施工單位來(lái)講，實(shí)施BIM一般以項(xiàng)目部為依托，前期建設(shè)需要花費(fèi)大量時(shí)間，對(duì)硬件和軟件要求較高，并需在過(guò)程中持續(xù)完善族庫(kù)。因此使BIM不能很快的融入到建筑行業(yè)這個(gè)大市場(chǎng)中。

3.2 優(yōu)化建議

針對(duì)軟件技術(shù)方面，應(yīng)設(shè)立專家小組負(fù)責(zé)相應(yīng)的BIM開發(fā)和應(yīng)用，大力引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)來(lái)完善國(guó)內(nèi)的缺陷。例如可以開發(fā)BIM技術(shù)的一個(gè)分支，用于解決現(xiàn)場(chǎng)施工難題，這樣就省去了計(jì)算鋼筋抽樣所花費(fèi)的大量時(shí)間和金錢。另外，還需要建造一個(gè)比較完善的構(gòu)件族庫(kù)以滿足操作人員用于建模的需要。

而認(rèn)知方面，要從在校大學(xué)生抓起，進(jìn)行BIM技術(shù)的宣傳教育，培育新興BIM技術(shù)的人才，為BIM技術(shù)研發(fā)方面提供廣闊的人力資源。政府和行業(yè)協(xié)會(huì)舉辦BIM技術(shù)競(jìng)賽，設(shè)立有關(guān)施工、設(shè)計(jì)和管理等方面的各種獎(jiǎng)項(xiàng)，以此來(lái)調(diào)動(dòng)各個(gè)院校參賽人員的積極性，從而全面推廣BIM技術(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，國(guó)內(nèi)BIM技術(shù)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用都還存在著一些困難，需要引進(jìn)國(guó)外的相關(guān)技術(shù)，結(jié)合實(shí)際需求不斷對(duì)軟件進(jìn)行改進(jìn)，逐步開發(fā)出更加成熟的軟件，促使國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)BIM技術(shù)的發(fā)展。BIM作為一種新興技術(shù)，在建筑行業(yè)上是一種全新的理念，從規(guī)劃、設(shè)計(jì)，再到施工、維護(hù)等一系列變革和創(chuàng)新，必然會(huì)促進(jìn)建筑行業(yè)信息化的騰飛。

[1]孫成雙，江 帆，滿慶鵬.BIM技術(shù)在建筑業(yè)的應(yīng)用能力評(píng)述.工程管理學(xué)報(bào)，2014,28(3)：27-31.

[2]Eastman,Charles,Fisher David, et al. An outline of the building description system：Institute of Physical Planning. Pittsburgh:Carnegie-Mellon University，1974.

[3]清華大學(xué)軟件學(xué)院BIM課題組.中國(guó)建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)框架研究.土木建筑工程信息技術(shù),2010,2(2):1-5.

[4]禹團(tuán)員,陳思源.BIM在上海萬(wàn)科七寶萬(wàn)科廣場(chǎng)項(xiàng)目上的應(yīng)用.http://www.chinabim.com/school/cases/2014-12-16/7720_9.html，2014.

[5]何晨琛,王曉鳴，吳晶霞，等.基于BIM的建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度控制研究.建筑經(jīng)濟(jì)，2015,36(2)：33-35.

[6]張建平，李 丁，林佳瑞，等.BIM在工程施工中的應(yīng)用.施工技術(shù)，2012,41(371)：10-17.

[7]羅 宏.BIM面臨的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn).施工企業(yè)管理，2013(12):33-35.

[8]潘佳怡，趙源煜.中國(guó)建筑業(yè)BIM發(fā)展的阻礙因素分析.工程管理學(xué)報(bào)，2012,26(1)：8-10.

Application of the BIM technology and related software★

Cai Ruonan Chen Qian Jia Jie*

(CollegeofCivilEngineering,NortheastForestryUniversity,Harbin150040,China)

This thesis analyzes the relevant literature of BIM at home and abroad. Also it carries out research mainly around the technical framework of BIM and operation of software named BIM5D. Illustrated by the case of Vanke Mail in Qibao community in Shanghai, the advantages of BIM, such as accuracy, efficiency and dynamic management, are summarized. The paper put forward some optimization suggestions based on the shortcoming at present. The study is beneficial to understand and grasp the BIM in construction industry and it provides some reference for the research of BIM.

Building Information Modeling, integration, BIM5D

1009-6825(2015)18-0234-02

2015-04-20★：中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助(項(xiàng)目編號(hào)：2572015CB31)；黑龍江省自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：QC2014C043)

蔡若楠(1991- )，女，在讀本科生； 陳 謙(1993- )，男，在讀本科生

賈 杰(1980- )，男，博士，講師

TP319

A