建筑工程項目中BIM技術(shù)的綜合運用研究

侯曉彤 顧平道

(東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 201620)

建筑工程項目中BIM技術(shù)的綜合運用研究

侯曉彤 顧平道

(東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 201620)

結(jié)合建筑工程項目實例中BIM的運用研究情況，分析了BIM技術(shù)所具有的可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、出圖及文檔等特點，并指出其在改善或解決設(shè)計優(yōu)化、管線綜合、施工模擬及出圖等方面的功能，以達(dá)到提升工程質(zhì)量與工程效益的目的。

BIM，管線綜合，可視化，沖突碰撞

0 引言

目前，BIM(建筑信息模型，Building Information Modeling，以下簡稱為BIM)作為一種對全生命周期內(nèi)數(shù)字化定義過的構(gòu)件數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效的合理規(guī)劃和組織，使各參與方能夠在其中插入、提取、更新數(shù)據(jù)，以支持其相應(yīng)業(yè)務(wù)，正在以其白熱化的狀態(tài)推動著建筑業(yè)的創(chuàng)新，甚至是革命[1]。

1 工程概況

工程一為河南某中央廣場，建筑面積逾82萬m2，為雙塔式建筑，由南北兩棟塔樓組成；工程二為四川某污水處理工程，占地面積約15畝。

2 優(yōu)化設(shè)計

2.1 可視化

依據(jù)當(dāng)前的專業(yè)分工，在BIM未涉入的情況，設(shè)計師利用CAD繪制出專業(yè)的、抽象的、線條的、符號的、二維的圖紙，而可視化的工作，便通常委托專門的效果圖制作公司根據(jù)設(shè)計圖紙來負(fù)責(zé)，最后的成果主要被用作項目的各種相關(guān)匯報及展示，然而最終的項目結(jié)果與可視化成果之間的差異程度，常常在匯報展示一結(jié)束后，鮮有人會去關(guān)注。

對于BIM而言，可視化已成為其本身的一個固有特性。BIM工作的過程與結(jié)果，便是建筑物實際的三維幾何形體，設(shè)備與構(gòu)件的屬性信息以及相關(guān)的規(guī)則信息(例如增加了一根結(jié)構(gòu)柱，那么墻與該結(jié)構(gòu)柱在空間重合的量就要扣減)。

2.2 設(shè)計對象與BIM工作對象的區(qū)別

設(shè)計師利用二維CAD繪圖是基于線條、符號和文檔的工作對象，這些具備抽象性質(zhì)的對象往往是離散的，非結(jié)構(gòu)化的；而BIM的工作對象，是經(jīng)過整合的，結(jié)構(gòu)化的實體構(gòu)件，可以看到Revit模型中仿真實際內(nèi)容的構(gòu)件對象的整合情況與其構(gòu)件庫分類存儲結(jié)構(gòu)。相對于前者，我們可以更為直觀地在BIM的可視化環(huán)境里進(jìn)行溝通、討論，從而完成對專業(yè)設(shè)計的協(xié)調(diào)和優(yōu)化。

2.3 協(xié)調(diào)與優(yōu)化

BIM工作環(huán)境通過建筑物以及構(gòu)件的三維造型來輔助不同專業(yè)設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計觀察和分析，從而解決同專業(yè)內(nèi)部或不同專業(yè)之間的溝通協(xié)調(diào)，避免了由于不同專業(yè)之間的本身差異、二維圖紙的抽象和各行業(yè)項目信息易出現(xiàn)的“不兼容”現(xiàn)象[2]。

2.4 構(gòu)件信息化

由之前所提出的，BIM最后的結(jié)果，便包含了構(gòu)件的屬性信息以及相應(yīng)的規(guī)則信息，這也使得建筑信息模型不光是“模型”，更具備了實際有效的構(gòu)件信息。經(jīng)合理整合后的參數(shù)化構(gòu)件所形成的信息鏈，使得BIM可以解決更深更遠(yuǎn)的問題，如清單算量、能耗模擬、施工模擬與指導(dǎo)及虛擬經(jīng)營等，參數(shù)化設(shè)計的程度越深，越能優(yōu)化設(shè)計，但不局限于設(shè)計。

在Revit軟件用于BIM建模的過程中，前期的準(zhǔn)備工作做的越充分，對建模及后期績效便越有利(盡管這一過程看上去也顯得復(fù)雜耗時)。Revit軟件中可以利用族的制作來定義參數(shù)化構(gòu)件，將想要創(chuàng)建的族的各類型對應(yīng)的數(shù)據(jù)制作成數(shù)據(jù)表，其次再在建立模型的過程中，創(chuàng)建參數(shù)與數(shù)據(jù)表中的參數(shù)一一對應(yīng)，最后對每一組類型參數(shù)進(jìn)行調(diào)試，保證每一個族類型參數(shù)都能進(jìn)行參數(shù)化驅(qū)動。

3 施工管理

3.1 明細(xì)表

BIM不僅僅能夠為設(shè)計階段服務(wù)，在施工方面也能起到十分顯著的作用。首先，建造過程可視化對施工組織方案的優(yōu)化是巨大的，三維構(gòu)件的仿真程度越高，便越能反映實際情況，從而解決一些在設(shè)計階段僅憑設(shè)計人員腦力想象所帶來的問題，而這類問題在BIM環(huán)境當(dāng)中可以通過沖突檢查及時發(fā)現(xiàn)和回避開來，如之前提到的管線協(xié)同，或是建筑與結(jié)構(gòu)間的沖突檢查等。

另外，在BIM環(huán)境中，由于工作對象是能夠?qū)?yīng)于實際的施工設(shè)備與構(gòu)件，而在建模過程中，這些設(shè)備和構(gòu)件也都可以具備一定的相應(yīng)的信息(這往往需要在建模過程前期利用BIM相關(guān)軟件對構(gòu)件的族進(jìn)行盡可能的信息化)，因而我們便可以在BIM軟件的幫助下利用其做到工程量的實時統(tǒng)計與工程概預(yù)算,并且按量進(jìn)行備料，極大地減少了備料的浪費問題。

3.2 結(jié)構(gòu)分析

BIM工作中，利用Revit軟件進(jìn)行建筑、結(jié)構(gòu)與設(shè)備材料的統(tǒng)計，通過與設(shè)計人員的交流反饋及時地更新模型信息，做到工程量的實時同步更新。

除此之外，將Revit模型導(dǎo)入到結(jié)構(gòu)分析軟件中進(jìn)行計算，實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，減少重復(fù)輸入，工程一北塔樓某層Revit模型被導(dǎo)入到ETABS軟件中進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，并通過分析結(jié)果進(jìn)行了框架梁設(shè)計方面的調(diào)整。

3.3 施工模擬

1)項目的BIM實施在建模的過程中，將Revit模型信息導(dǎo)入到Navisworks中去并運行其碰撞檢測功能，便能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計階段與建模階段的相應(yīng)錯誤，然后依據(jù)已發(fā)現(xiàn)的錯誤返回來指導(dǎo)Revit建模以完成設(shè)計的深化。例如在工程一的建模過程中，便通過Navisworks的碰撞檢測發(fā)現(xiàn)了數(shù)千個部位的錯誤，經(jīng)后期修改后，不但優(yōu)化了設(shè)計，而且精確了各項明細(xì)表的統(tǒng)計量。

2)在Navisworks檢視軟件中，根據(jù)預(yù)定的時間節(jié)點及每個節(jié)點的施工進(jìn)度情況，附上構(gòu)件對象，從而做成施工模擬動畫，并以此來指導(dǎo)工程的施工[3]。

4 設(shè)計出圖

傳統(tǒng)的CAD制圖采用文字與線條的制圖樣式與標(biāo)準(zhǔn)，同時又配以制圖標(biāo)記與符號來解決單一的二維線條圖紙反映三維對象的問題。這種方法的出現(xiàn)是為了解決技術(shù)的局限而應(yīng)運而生的，而目前，隨著三維建模軟件與三維參數(shù)設(shè)計軟件的不斷涌現(xiàn)，回歸到二維的表達(dá)方式去出圖，已經(jīng)不是必要。

再者，圖紙的主要作用是能夠用其來核算成本與指導(dǎo)施工。一方面，本文前面已經(jīng)闡明使用三維構(gòu)件為基本對象的BIM軟件對于核算成本的數(shù)字化與精確化無疑具有先天的優(yōu)勢，另一方面，指導(dǎo)施工的要求是圖紙中構(gòu)件的定位和標(biāo)注要準(zhǔn)確無誤，定位無沖突，圖面標(biāo)記清晰，符號容易識別等等。而三維軟件的構(gòu)件繪制都是通過數(shù)字化來定義其尺寸及位置的，因而需解決的問題，就是出圖顯示精確度、圖面標(biāo)記以及符號識別的問題。

在項目工程二中，根據(jù)已完成的三維模型，配合Revit軟件，通過相關(guān)族(如標(biāo)記族，標(biāo)題欄族等)的自定義功能以及剖截圖能力，達(dá)到出圖的表達(dá)效果。

5 結(jié)論及展望

美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)將BIM定義為“一個建設(shè)項目(設(shè)施)物理和功能特性的數(shù)字表達(dá)”[4]，此外，通過本文所述兩個項目BIM所能實現(xiàn)的管線綜合、設(shè)計優(yōu)化、施工運營管理及設(shè)計出圖等功能也可獲知，BIM是一個分享這個建設(shè)項目(設(shè)施)的信息，為該項目從概念到拆除的全生命周期的所有決策提供可靠依據(jù)的過程。簡單說來，BIM就是建筑信息數(shù)據(jù)組織方式的表達(dá)，基于當(dāng)前國內(nèi)BIM的運營模式，筆者也提出以下展望：

1)BIM是為項目從概念到拆除的全生命周期提供可靠依據(jù)的過程，不能僅作用于設(shè)計階段,BIM的最大特點，便是不同階段不同利益相關(guān)方圍繞建筑信息模型的協(xié)同作業(yè)。

2)由“一”所知BIM是一個過程，從其本身而言也是一個模型，但更重要的是基于其中的信息。如何有效地將建筑信息從過程或是模型中體現(xiàn)出來，是BIM實施成功與否的一個檢驗標(biāo)準(zhǔn)[5]。

3)BIM一定是基于專業(yè)的，因而BIM人員一定是需具備專業(yè)基礎(chǔ)而不是只掌握BIM相關(guān)軟件的任何人。此外，從過程的功能上而言，BIM人員與設(shè)計人員是要分開的，設(shè)計師不能成為BIM實施者，正如設(shè)計與咨詢需要分開一樣。

[1] 李建成.BIM概述[J].時代建筑，2013(2):10-15.

[2] 紀(jì)凡榮,徐友全,曾大林,等.BIM技術(shù)在某項目管線綜合中的應(yīng)用[J].施工技術(shù),2013,42(3):107-109.

[3] 張建平，曹 銘.基于IFC標(biāo)準(zhǔn)和工程信息模型的建筑施工4D管理系統(tǒng)[J].工程力學(xué),2005(S1):220-227.

[4] 鄭國勤，邱奎寧.BIM國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)綜述[J].土木建筑工程信息技術(shù),2012,4(1):32-34.

[5] 龍文志.建筑業(yè)應(yīng)盡快推行建筑信息模型(BIM)技術(shù)[J].建筑技術(shù),2011(1):9-14.

[6] 宗仁棟.關(guān)于運用BIM進(jìn)行工程管理的研究[J].山西建筑，2014，40(36)：266-268.

Study on the comprehensive application of BIM technology in construction engineering project

Hou Xiaotong Gu Pingdao

(CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,DonghuaUniversity,Shanghai201620,China)

This paper conducts researches regarding functions of BIM on design optimization, pipeline layout, construction simulation and design drawing by studying several construction projects to demonstrate its outstanding features such as visualization, coordination, simulation, optimization and automatic generation of drawing and document, all of which contribute to the final quality and efficiency of project.

BIM, pipeline layout, visualization, collision

2015-02-28

侯曉彤(1990- )，女，在讀碩士； 顧平道(1965- )，男，副教授

1009-6825(2015)13-0241-03

TP319

A