BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)施工一體化中的應(yīng)用

(廣東工業(yè)大學(xué) 廣東 廣州 510006)

隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，建筑規(guī)模的日漸加大，對(duì)建筑更高的質(zhì)量要求以及建筑形式的多樣化、復(fù)雜化等，傳統(tǒng)的工程建設(shè)模式慢慢不能適應(yīng)行業(yè)的需求，無法滿足工程質(zhì)量的要求，為了更快的適應(yīng)建筑業(yè)的發(fā)展，更好的同國(guó)際建筑業(yè)接軌，需要一個(gè)更加高效的工程建設(shè)模式，所以設(shè)計(jì)施工一體化的研究也開始提上日程。建筑信息模型(building information model,BIM)技術(shù)作為一個(gè)信息集成平臺(tái)能夠很好地去解決設(shè)計(jì)施工一體化模式下的信息集成局限。在BIM技術(shù)下，可以使設(shè)計(jì)與施工有效結(jié)合起來，有效避免獨(dú)立板塊帶來的不和諧與碰撞，使BIM技術(shù)能更好的發(fā)揮其在建設(shè)項(xiàng)目全周期的優(yōu)勢(shì)。

一、設(shè)計(jì)施工一體化模式分析

設(shè)計(jì)施工一體化模式在國(guó)際上是一種常見的建設(shè)項(xiàng)目組織實(shí)施模式。這種模式能夠有效推動(dòng)工程項(xiàng)目的可行性研究以及設(shè)計(jì)深度，能使設(shè)計(jì)與施工高效結(jié)合，減少施工時(shí)產(chǎn)生的設(shè)計(jì)變更，從而有效減少工程的工期，同時(shí)設(shè)計(jì)施工一體化模式將項(xiàng)目部門進(jìn)行簡(jiǎn)化，保證有限的資源被運(yùn)用到更有需求的地方，保證資源被最合理的配置，減少工作人員，從而減少成本。所以設(shè)計(jì)施工一體化在進(jìn)度控制和成本控制上有很大優(yōu)勢(shì)。然而項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的協(xié)同、業(yè)主的配合以及承包商都對(duì)設(shè)計(jì)施工一體化模式的進(jìn)行有決定性的影響。

在我國(guó)，設(shè)計(jì)施工一體化模式的研究目前主要集中在理論研究，總體研究情況是實(shí)踐在前，經(jīng)驗(yàn)總結(jié)在后，理論更新得較慢，研究成果零散且沒有形成系統(tǒng)化的體系，實(shí)踐運(yùn)用方面的經(jīng)驗(yàn)和案例還不夠充分。在這種工程建設(shè)模式下，設(shè)計(jì)與施工有一定結(jié)合，但大多仍屬于不同的專業(yè)，設(shè)計(jì)施工一體化下信息集成存在局限，導(dǎo)致設(shè)計(jì)、施工不能很好協(xié)同進(jìn)而限制了工作效率的提升。

二、建筑信息模型分析

BIM作為數(shù)據(jù)信息資源，為項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到后期運(yùn)維的全生命周期里提供協(xié)同平臺(tái)以及為建筑全生命周期里做的決策提供信息依據(jù)。在工程的每個(gè)階段，各部門能通過BIM模型獲取項(xiàng)目信息并進(jìn)行工程檢查并及時(shí)修改，從始至終使用同一個(gè)模型，避免了模型間的差異，保證模型應(yīng)用的時(shí)間上一致性和模型更新的時(shí)效性。

設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)階段運(yùn)用BIM技術(shù)主要是對(duì)模型進(jìn)行造型、體量和空間分析，同時(shí)對(duì)能耗、結(jié)構(gòu)、日照等進(jìn)行碰撞模擬與成本分析。設(shè)計(jì)單位在施工圖階段，主要是通過管線綜合對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化，直接使用BIM模型來生成平、立、剖面圖紙和工程量的初步統(tǒng)計(jì)。

施工單位應(yīng)用BIM技術(shù)主要是在施工模擬、碰撞分析、技術(shù)交底與資料管理等方面。利用設(shè)計(jì)單位提供的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行建模、管線綜合的優(yōu)化和管線排布，減少施工階段中可能發(fā)生的問題或返工。施工單位對(duì)于一些復(fù)雜工序進(jìn)行施工模擬和碰撞檢查，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)度和成本的動(dòng)態(tài)模擬，使各方對(duì)施工中的工法、工序、工程量、成本、人材機(jī)的資源調(diào)配等進(jìn)行優(yōu)化分析，解決傳統(tǒng)建造模式下的資源浪費(fèi)以及施工方案不足等問題。

在設(shè)計(jì)周期短及BIM效益尚不明顯的現(xiàn)狀下，我國(guó)大多數(shù)設(shè)計(jì)單位并不直接提供BIM模型，或者提供的BIM模型大多是通過CAD設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行翻模，然后再進(jìn)行碰撞檢測(cè)和管線綜合，難以保證CAD圖紙與BIM模型統(tǒng)一，也很難實(shí)現(xiàn)和施工模型進(jìn)行同步更新。所以目前國(guó)內(nèi)BIM基本上是設(shè)計(jì)模型和施工模型分開由不同單位建立，同時(shí)由于國(guó)內(nèi)并未發(fā)布一套完整的建模標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致兩個(gè)模型具有較大差異性。如果能將設(shè)計(jì)單位和施工單位的模型進(jìn)行統(tǒng)一，只出一套模型的話，會(huì)大大提高溝通效率，減少施工時(shí)的設(shè)計(jì)變更，加快工程進(jìn)度。

三、BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)施工一體化模式的應(yīng)用

為了真正實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)與設(shè)計(jì)施工一體化結(jié)合，必須將設(shè)計(jì)模型優(yōu)化深化，使設(shè)計(jì)模型具有可施工性。BIM技術(shù)應(yīng)用在設(shè)計(jì)施工一體化中，BIM技術(shù)體現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)及創(chuàng)新技術(shù)管理思路，主要體現(xiàn)在以下方面：

(1)可視準(zhǔn)確。應(yīng)用BIM技術(shù)可直觀且動(dòng)態(tài)地展示模型中各構(gòu)建的具體空間位置及其工程信息，讓復(fù)雜的圖紙變得簡(jiǎn)單明了，同時(shí)可以直接利用BIM模型進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)分析，提高了方案的技術(shù)交底問題發(fā)現(xiàn)率和整體效率，從而保證深化設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性。

(2)節(jié)約工期。采用BIM技術(shù)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)的二維深化設(shè)計(jì)相比，大幅提高了深化效率。例如，采用BIM技術(shù)，將復(fù)雜鋼筋節(jié)點(diǎn)排布的周期由7d縮短為1d，效率提高了近86%[2]。

(3)節(jié)省成本。通過BIM技術(shù)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，是在已經(jīng)建立的模型基礎(chǔ)上進(jìn)行深化處理，直接進(jìn)行節(jié)點(diǎn)排布和數(shù)據(jù)驗(yàn)證，不用再耗費(fèi)更多的人力與物力進(jìn)行實(shí)際計(jì)算，節(jié)省了大量的時(shí)間與成本。

(4)提高質(zhì)量。運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)一模多用，讓設(shè)計(jì)模型具有可施工性，減少了施工時(shí)可能遇到的設(shè)計(jì)變更，從而影響工期。運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞模擬，將BIM模型的深化結(jié)果順利應(yīng)用到施工現(xiàn)場(chǎng)，有效提高了項(xiàng)目質(zhì)量。

(5)協(xié)同管理。各單位能夠運(yùn)用BIM平臺(tái)實(shí)現(xiàn)協(xié)同化管理，便于工程中進(jìn)行溝通交流，提高前期規(guī)劃與設(shè)計(jì)的等級(jí)，有效減少返工與變更的浪費(fèi)，同時(shí)運(yùn)用排程功能的操作，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控整體工程的流程以及掌握工程的實(shí)際進(jìn)度，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行高效管控。

通過對(duì)BIM模型進(jìn)行錯(cuò)誤檢查與優(yōu)化處理，使整個(gè)設(shè)計(jì)過程更加直觀與準(zhǔn)確，施工成本和施工錯(cuò)誤率大幅降低，使工作效率大大提高。在BIM應(yīng)用在設(shè)計(jì)施工一體化模式的過程中，對(duì)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行錯(cuò)誤分類并對(duì)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行施工受限分析，總結(jié)BIM模型交付標(biāo)準(zhǔn)；利用BIM技術(shù)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行動(dòng)態(tài)資源配置以及4D進(jìn)度計(jì)劃，有效整合模型，實(shí)現(xiàn)三維算量與計(jì)價(jià)，確定在施工過程中的工期進(jìn)度以及對(duì)應(yīng)的工期內(nèi)容，并且能夠保證信息數(shù)據(jù)的傳遞與共享，減少模型的重復(fù)構(gòu)建，提高施工企業(yè)的工作效率。不但對(duì)工程進(jìn)行有效的進(jìn)度控制與成本控制，而且將建設(shè)單位、設(shè)計(jì)、總包和分包等各參與單位的溝通協(xié)作統(tǒng)一在BIM模型提供的三維平臺(tái)上進(jìn)行，為項(xiàng)目部開創(chuàng)了一種全新的技術(shù)管理模式，提升了項(xiàng)目部的整體管理水平。

四、結(jié)語

將BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑設(shè)計(jì)施工一體化中進(jìn)行建設(shè)與管理，使設(shè)計(jì)符合施工工藝，合理組織分段設(shè)計(jì)與施工，保證資源被最合理的配置，縮短建設(shè)工期，減少變更加快施工進(jìn)度，通過一套完整的管理體系實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與施工的協(xié)同工作，并進(jìn)行建設(shè)全過程動(dòng)態(tài)控制，從而節(jié)約成本，實(shí)現(xiàn)建設(shè)的最終目標(biāo)。