BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)、項(xiàng)目施工及管理中的應(yīng)用

翟凌雨

摘要：近年來，城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)，交通網(wǎng)絡(luò)的大力建設(shè)，使得BIM技術(shù)在我國建筑工程中的應(yīng)用越來越廣泛。BIM技術(shù)不僅有效地控制了建設(shè)周期，還提高了建筑質(zhì)量，降低了建設(shè)成本，讓整個(gè)建設(shè)管理更加精細(xì)化。本文主要從建筑設(shè)計(jì)、項(xiàng)目施工、管理的角度對BIM的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析，旨在為建筑企業(yè)的建設(shè)管理進(jìn)言獻(xiàn)策。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);建筑設(shè)計(jì);項(xiàng)目施工;管理

引言

BIM技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)與建筑技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。BIM技術(shù)貫穿建筑設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、拆除、翻新等工序始末，利用數(shù)字技術(shù)對各作業(yè)工序、各建設(shè)單位及運(yùn)營商的信息進(jìn)行整合，做到優(yōu)化設(shè)計(jì)、精準(zhǔn)施工、安全驗(yàn)收。與傳統(tǒng)建筑技術(shù)相比，BIM技術(shù)以數(shù)據(jù)模型為依托，信息的關(guān)聯(lián)性、可靠性、質(zhì)量更高，能在降低建筑成本的同時(shí)，提升建筑工程的質(zhì)量。

1 BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1.1 協(xié)同設(shè)計(jì)

現(xiàn)代建筑的建造融合了各個(gè)學(xué)科的知識，如暖通、排水、電氣等。需要一個(gè)協(xié)同平臺，將各方的專業(yè)優(yōu)勢發(fā)揮出來。減少因?yàn)樾畔贤ú患皶r(shí)，出現(xiàn)的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和漏洞。傳統(tǒng)建筑圖紙的設(shè)計(jì)屬于二維設(shè)計(jì)，缺少立體感，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)多以設(shè)計(jì)單位的意見為主。而BIM技術(shù)下的建筑圖紙?jiān)O(shè)計(jì)不僅要考慮后續(xù)施工的難度，還要結(jié)合運(yùn)營商、業(yè)主的意見。BIM技術(shù)能在建筑施工之前，收集各方的設(shè)計(jì)意見，形成信息數(shù)據(jù)庫，運(yùn)用數(shù)字技術(shù)，對建筑施工的實(shí)際場景進(jìn)行預(yù)演。在預(yù)演的過程中，對未來可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行識別。此外，BIM技術(shù)的協(xié)調(diào)性還體現(xiàn)在各個(gè)管道布線之間的協(xié)調(diào)、水電氣管道布置與其他設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性。

1.2 效果圖展示

在技術(shù)方面，BIM技術(shù)能根據(jù)不同建筑設(shè)計(jì)要求，對門、窗、電梯等要件進(jìn)行添加和組合，并標(biāo)記各個(gè)要件的具體尺寸和方位。便于設(shè)計(jì)方、運(yùn)營商、業(yè)主觀察不同要件構(gòu)成的不同效果圖，并從中選擇最優(yōu)組合。對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑體，BIM技術(shù)能對建筑體進(jìn)行分割，針對某個(gè)剖面進(jìn)行系統(tǒng)分析和改造。避免某個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)錯(cuò)誤導(dǎo)致整體建筑壽命、安全系數(shù)降低。

1.3 融合現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念

現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)特別強(qiáng)調(diào)物盡其用。特別是在高房價(jià)的背景下，建筑內(nèi)部空間、格局設(shè)計(jì)的合理性顯得特別重要，BIM技術(shù)能對建筑物的層高、戶型結(jié)構(gòu)進(jìn)行事先模擬。同時(shí)，現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)綠色節(jié)能，如建筑物熱能的損耗多與玻璃的性能有關(guān)，BIM技術(shù)能對玻璃的方向、尺寸等數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，通過數(shù)據(jù)分析觀察玻璃導(dǎo)熱性能的不同，進(jìn)而選擇合適的玻璃材料進(jìn)行施工。此外，溫馨舒適也是現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)理念之一，設(shè)計(jì)師可以利用BIM技術(shù)探索建筑物朝向、層高與建筑物通風(fēng)、采光之間的關(guān)系。

2 BIM技術(shù)在項(xiàng)目施工中的應(yīng)用

2.1 碰撞檢查

未來的建筑多為高層、超高層建筑，內(nèi)部結(jié)構(gòu)將越來越復(fù)雜，各個(gè)要件、管線相互交錯(cuò)，很難用常規(guī)的三視圖檢查建筑內(nèi)部設(shè)計(jì)的合理性。設(shè)計(jì)者能通過BIM的碰撞檢查技術(shù)，檢查各管道、鋼筋、工序之間是否存在碰撞的情況。碰撞檢查技術(shù)旨在減少建筑工程不必要的變更和返工。建筑學(xué)上的碰撞包括：1硬碰撞，即各實(shí)體間在空間上存在重合、交集;2間隙碰撞，顧名思義實(shí)體之間存在間隙，但是不同部件之間的最小間距過短，不滿足設(shè)計(jì)要求。BIM的碰撞檢查是自動的，系統(tǒng)的。檢查完畢后將形成碰撞報(bào)告，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)碰撞報(bào)告對各部件的分布進(jìn)行重新修正，優(yōu)化整個(gè)建筑模型。

2.2 造價(jià)算量技術(shù)

BIM技術(shù)能根據(jù)施工各部件的數(shù)量、尺寸等數(shù)據(jù)初步計(jì)算出整個(gè)建筑工程的造價(jià)。這在一定程度上減少造價(jià)員核算工作量，減少了計(jì)算差錯(cuò)，提高成本預(yù)算信息的準(zhǔn)確性。在項(xiàng)目施工階段，造價(jià)算量技術(shù)多用于工程結(jié)算。在實(shí)際操作中，施工項(xiàng)目的工程結(jié)算往往是按照不同階段進(jìn)行的。施工方通過選擇BIM模型中的部分要件就可以得出部分工程的款項(xiàng)，進(jìn)而收款。同時(shí)，造價(jià)算量技術(shù)還能幫助施工方根據(jù)不同的施工節(jié)點(diǎn)，科學(xué)合理地引進(jìn)設(shè)備、原材料等，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)領(lǐng)料、用料，避免原材料入場不及時(shí)，影響工程進(jìn)度。另外，一個(gè)建筑項(xiàng)目的施工常常受政策、氣象等的影響，如東北地區(qū)冬天的雪期較長，冬天的施工難度非常大，受材料市場價(jià)格和人工成本波動等的影響，跨年施工極易引起工程變更及工程糾紛。再者，業(yè)主需求的改變也會導(dǎo)致工程變更。如業(yè)主強(qiáng)烈要求施工方將低端的門窗更換為高端門窗。需要設(shè)計(jì)者利用BIM技術(shù)對門窗的尺寸、價(jià)格等信息進(jìn)行重新匯總，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果，更新一份可用于結(jié)算的造價(jià)報(bào)告。

2.3 虛擬建造技術(shù)

所謂虛擬建造就是根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際等比例的構(gòu)建建筑模型，在建筑模型的基礎(chǔ)上對項(xiàng)目的實(shí)際施工進(jìn)行預(yù)演。BIM技術(shù)是利用3D技術(shù)對各關(guān)鍵部位、重點(diǎn)工序進(jìn)行反復(fù)動態(tài)模擬的，能透過虛擬的動畫、影像全方位的觀察建筑物的外觀造型、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。并從中確立最優(yōu)的建筑模型，建筑模型的精準(zhǔn)性越高，項(xiàng)目的施工就越精準(zhǔn)。在3D模擬的基礎(chǔ)上增加時(shí)間管理維度，能幫助施工方掌握施工的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，減少返工，節(jié)約時(shí)間成本。同時(shí)，運(yùn)營商、業(yè)主能時(shí)刻掌握項(xiàng)目的進(jìn)展情況，形成4D動態(tài)管理。在4D動態(tài)模擬的基礎(chǔ)上加入成本數(shù)據(jù)，能有效減少人工、材料的浪費(fèi)，減少經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)各方經(jīng)濟(jì)利益的最大化，實(shí)現(xiàn)5D動態(tài)管理。BIM的虛擬建造能給業(yè)主以真實(shí)的視覺體驗(yàn)，業(yè)主能對項(xiàng)目施工進(jìn)行全程監(jiān)督。再者，施工負(fù)責(zé)人可以利用可視化的模型對工人進(jìn)行技術(shù)交底，以便工人了解施工要求、安全注意事項(xiàng)等。BIM虛擬建造的模型是眾多數(shù)據(jù)信息的融合，對于后期的運(yùn)營和維護(hù)具有重要的指導(dǎo)意義。因此，施工方可以將BIM虛擬模型賣給運(yùn)營方。

3 BIM技術(shù)在管理中的應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)共享

信息傳遞的有效性和流暢性對于整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)來說至關(guān)重要。業(yè)主、運(yùn)營商將工程信息、建筑物的周邊環(huán)境信息等傳遞給設(shè)計(jì)方，設(shè)計(jì)方根據(jù)這類信息進(jìn)行匯總分析，并制定出設(shè)計(jì)方案，將設(shè)計(jì)信息傳遞給施工方，施工方則將建設(shè)信息傳遞給運(yùn)營商、業(yè)主。形成信息流動和無損失傳遞，將所有信息整合，形成一條全程可跟蹤、可監(jiān)管的信息鏈。同時(shí)，時(shí)間信息、成本信息、造價(jià)信息等多維度數(shù)據(jù)信息的高度融合，使得BIM建筑模型中的數(shù)據(jù)很難在某一電腦上完成儲存與運(yùn)維。BIM建筑模型的數(shù)據(jù)共享是透過大數(shù)據(jù)云平臺實(shí)現(xiàn)的，即數(shù)據(jù)核算、方案驗(yàn)證、模型優(yōu)化都是在服務(wù)器中完成，服務(wù)器根據(jù)客戶端發(fā)出的指令進(jìn)行工作，再將數(shù)據(jù)信息傳遞給客戶端，一來二去，形成客戶端與服務(wù)器之間的信息交互。

3.2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)不僅能降低交通設(shè)施的后期維護(hù)成本，還能提高交通設(shè)施的使用壽命。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，每多投入1元養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，可降低10-20元的大修費(fèi)用。因此，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)在整個(gè)的建筑工程管理中起著重要作用。公路出現(xiàn)大面積裂縫、橋梁出現(xiàn)坍塌不是突發(fā)性事件，而是缺少必要的養(yǎng)護(hù)分析和管理。不同公路、橋梁的車輛荷載信息、周圍的環(huán)境信息、所處的氣候信息有所不同。對于公路、橋梁的養(yǎng)護(hù)，不能單靠工程師的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)該借助BIM技術(shù)，構(gòu)建分析模型，對各類信息進(jìn)行匯總計(jì)算，得到各個(gè)時(shí)期公路、橋梁的養(yǎng)護(hù)方案、養(yǎng)護(hù)工藝、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用等。形成動態(tài)管理，實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸?shù)臄?shù)字化管理。

3.3 精細(xì)化管理

BIM技術(shù)是以數(shù)據(jù)作為管理基礎(chǔ)的，建筑數(shù)據(jù)、成本數(shù)據(jù)、時(shí)間數(shù)據(jù)讓建筑的整個(gè)建設(shè)過程更加細(xì)化。模塊式管理成為可能。BIM建筑模型能記錄工作人員之間、各工序之間的溝通信息，保證各條快的數(shù)據(jù)信息能夠及時(shí)查閱、追蹤。通過建立責(zé)任制度，對設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)等環(huán)節(jié)進(jìn)行全面檢查，從根源上減少人為因素、物料因素造成的安全、質(zhì)量事故。

結(jié)語

BIM技術(shù)兼有信息整理和分析，協(xié)同設(shè)計(jì)、效果圖展示、碰撞檢查、造價(jià)算量等功能，是發(fā)展綠色節(jié)能型建筑的重要技術(shù)之一。日益復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)給建筑施工方帶來了一定的建設(shè)難度，建筑施工方應(yīng)該好好利用BIM技術(shù)，在對工程信息、建設(shè)信息、環(huán)境信息進(jìn)行匯總分析的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)多維度的數(shù)據(jù)管理，以不斷提高自身的建設(shè)管理水平，贏得客戶的認(rèn)可。

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