BIM技術(shù)在工程中的應(yīng)用介紹

(重慶交通大學(xué) 重慶 400000)

一、引言

近些年對BIM的理論研究和工程實(shí)踐應(yīng)用表明，BIM給建筑業(yè)帶來的主要價(jià)值是模型的多維化展示以及信息的集成與有效利用。通過應(yīng)用BIM理念進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工不僅可以創(chuàng)建逼真的三維幾何模擬，高效的實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)和施工可視化模擬，而且可以保存建筑項(xiàng)目全生命周期中各項(xiàng)信息，使項(xiàng)目各參與方對工程項(xiàng)目的管理智能化、系統(tǒng)化，BIM技術(shù)給當(dāng)前面臨窘境的建筑施工領(lǐng)域帶來了希望[1]。

二、BIM政策支持與發(fā)展趨勢

(一)BIM相關(guān)政策。2017年8月，住房部發(fā)布《住房城鄉(xiāng)建設(shè)科技創(chuàng)新“十三五”專項(xiàng)規(guī)劃》中，特別指出發(fā)展智能建造技術(shù)，普及和深化BIM應(yīng)用，促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效。在中央部門的大力推廣下，各地方政府積極相應(yīng)，先后出臺了諸多BIM發(fā)展的有利政策：江蘇省政府2017年11月印發(fā)《江蘇省關(guān)于促進(jìn)建筑業(yè)改革發(fā)展的意見》中提出加快推進(jìn)建筑信息模型(BIM)技術(shù)在規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營維護(hù)全過程的集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)項(xiàng)目全生命周期數(shù)據(jù)共享和信息化管理；制定BIM技術(shù)服務(wù)費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)，并在3年內(nèi)作為不可競爭費(fèi)用計(jì)入工程總投資和工程造價(jià)；至2020年全省建筑、市政甲級設(shè)計(jì)單位以及一級以上施工企業(yè)掌握并實(shí)施BIM技術(shù)應(yīng)用，以國有資金投資為主的新立項(xiàng)公共建筑、市政工程集成應(yīng)用BIM的比例達(dá)90%。

(二)BIM市場未來趨勢。全球建筑業(yè)已共同認(rèn)為BIM是未來趨勢，并有巨大的發(fā)展空間，其對建筑行業(yè)的影響是全面革命性的。目前BIM技術(shù)在軟件之間存在數(shù)據(jù)信息交互不夠通暢，相當(dāng)于給用戶帶來了重復(fù)勞動，提高了使用成本。要推動項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維之間數(shù)據(jù)的打通，需要增強(qiáng)BIM軟件之間的合作與BIM軟件自身的功能，隨著應(yīng)用的廣泛，市場會自然根據(jù)主流BIM軟件應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)來形成社會普遍的標(biāo)準(zhǔn)，最后通過國家層面通盤考慮，以事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)進(jìn)行深化與完善，最后形成國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，類似于國外IFC標(biāo)準(zhǔn)。

三、BIM在工程中的應(yīng)用

BIM技術(shù)按工程不同階段有不同的應(yīng)用對象，如表1所示。

表1 BIM技術(shù)在不同工程階段的應(yīng)用

(一)參數(shù)化建模。對于建模中截面樣式和功能相似，且需要多次使用的構(gòu)件，可以利用Revit軟件參數(shù)化建模，利用結(jié)構(gòu)框架族樣板文件，結(jié)合截面尺寸信息創(chuàng)建出以數(shù)字驅(qū)動模型的參數(shù)化族文件。參數(shù)化驅(qū)動的族文件可以被用來反復(fù)調(diào)用，高效地簡化了工作流程，提高了項(xiàng)目整體創(chuàng)建的效率。

(二)碰撞檢查?！芭鲎矙z查”工具可以發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目圖元之間的沖突。在傳統(tǒng)2D圖紙時(shí)代，由于可視化程度的限制，往往需要設(shè)計(jì)師和施工人員靠自己的空間想象力以及經(jīng)驗(yàn)來完成設(shè)計(jì)和施工，出現(xiàn)設(shè)計(jì)沖突、施工不下去的情況比比皆是。BIM可視化技術(shù)的出現(xiàn)，可以對結(jié)構(gòu)物內(nèi)多專業(yè)間的碰撞問題進(jìn)行審查，檢查設(shè)計(jì)問題，大大解決了設(shè)計(jì)中管線碰撞、鋼筋“打架”等細(xì)節(jié)沖突的問題，增強(qiáng)了各專業(yè)之間的協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)多方可視化審圖成果交底。通過BIM軟件碰撞檢查后，可以提早進(jìn)行設(shè)計(jì)修改減少施工階段變更設(shè)計(jì)，讓施工更流暢有效地進(jìn)行。

(三)施工進(jìn)度管理。將BIM模型與施工進(jìn)度計(jì)劃相連接，實(shí)現(xiàn)4D模擬技術(shù)在指定時(shí)間段內(nèi)對某個(gè)施工段或者整個(gè)工程進(jìn)行進(jìn)度計(jì)劃，實(shí)際情況分析，實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度的對比分析，直觀地體現(xiàn)施工的界面、順序，清晰熟悉哪些工程工作提前完成、按時(shí)完成或者拖延工期。同時(shí)，可以查詢前置任務(wù)及其分包單位的完成情況，加強(qiáng)多參與方間的交流協(xié)作，有針對性地管控進(jìn)度，保證工程施工工期。

(四)工程量統(tǒng)計(jì)。工程量是以計(jì)量單位表示的各項(xiàng)工程構(gòu)件的數(shù)量，直接影響工程投資和施工安排等。在傳統(tǒng)二位CAD時(shí)代，工程項(xiàng)目信息是二位信息表達(dá)，需要靠人工依據(jù)工程知識對材料所用量進(jìn)行讀取、計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，容易出錯(cuò)且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，整個(gè)過程復(fù)雜低效。

BIM模型除了擁有高精度的三維空間結(jié)構(gòu)之外，同時(shí)還擁有結(jié)構(gòu)物圖元的尺寸參數(shù)、數(shù)量、種類屬性、材料屬性等，可以快速統(tǒng)計(jì)出各構(gòu)件材料工程量，為項(xiàng)目各部門提供準(zhǔn)確的工程量依據(jù)。在提高了工作效率的同時(shí)，也提高了材料的整體管控能力，為項(xiàng)目成本控制提供了可靠有力的證據(jù)。

(五)數(shù)據(jù)庫交互應(yīng)用。模型可以導(dǎo)入BIM管理平臺，平臺可以自動識別模型數(shù)據(jù)，通過后臺管理員預(yù)設(shè)附加構(gòu)件工程施工信息。將工程中每個(gè)構(gòu)件都設(shè)定一個(gè)“身份證”，形成全生命周期的信息檔案，現(xiàn)場施工技術(shù)人員可以使用移動App通過云數(shù)據(jù)，將現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)和成果實(shí)時(shí)發(fā)布于平臺內(nèi)，包括設(shè)備管理模塊、班組人員管理模塊等，同時(shí)對施工問題進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，集成工程數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)施工信息全生命周期可追溯管理。

采用數(shù)據(jù)庫交互應(yīng)用，將所有構(gòu)件所涉及的工序、時(shí)間、人員、材料、設(shè)備以及檔案全部關(guān)聯(lián)，解決了某單一項(xiàng)目對象的“信息孤島”問題，同時(shí)追溯對象所需信息，提升了平臺的實(shí)用性。

(六)BIM應(yīng)用實(shí)例。BIM作為建筑領(lǐng)域的一項(xiàng)新技術(shù)，最近幾年一直在全國各地開始推廣應(yīng)用。

(1)位于上海虹橋樞紐的國家會展中心室內(nèi)展覽面積40萬平方米，整個(gè)綜合體的建筑面積達(dá)147萬平方米，是世界上最大綜合體項(xiàng)目，首次實(shí)現(xiàn)大面積展廳“無柱化”辦展效果?？偝邪?xiàng)目部引入BIM技術(shù)，為工程主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，然后把各專業(yè)建好的模型與總包建好的主體結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行合模，有效地修改模型，解決施工矛盾，消除隱患，避免了返工、修整。(2)位于天津?yàn)I海高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)的天津117大廈結(jié)構(gòu)高度達(dá)596.5米，通過GBIMS施工管理系統(tǒng)應(yīng)用，打造天津117大廈項(xiàng)目BIM數(shù)據(jù)中心與協(xié)同應(yīng)用平臺，實(shí)現(xiàn)全專業(yè)模型信息即業(yè)務(wù)信息集成，多部門多崗位協(xié)同應(yīng)用，為項(xiàng)目精細(xì)化管理提供支撐。創(chuàng)造了11項(xiàng)中國之最，并運(yùn)用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了成本節(jié)約、管理提升、標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。(3)港珠澳大橋，屬于G94株三角環(huán)線高速的一部分，是一座連接香港、珠海和澳門的巨大橋梁，BIM應(yīng)用是其項(xiàng)目的一大亮點(diǎn)。在開始施工時(shí)由于BIM技術(shù)的不成熟并未采用，后期專門成立了BIM技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)小組，編制了BIM技術(shù)服務(wù)方案，此BIM模型完成后，將與交通工程模型進(jìn)行整合，采用第三方軟件進(jìn)行運(yùn)營、維護(hù)，BIM模型將為后續(xù)大橋近120年的維護(hù)管理提供數(shù)據(jù)支持。

四、本章小結(jié)

總體來說，基于BIM技術(shù)的施工信息管理平臺能夠做到設(shè)備、材料、人員等施工要素的協(xié)同管理，實(shí)現(xiàn)安全、質(zhì)量、進(jìn)度的聯(lián)動管理，是可視化、智能化、信息化、精細(xì)化高級管理模式的體現(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]何關(guān)培,主編.BIM總論[M].中國建筑工業(yè)出版社,2011