BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中的應(yīng)用

文/楊倩 中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司長(zhǎng)沙設(shè)計(jì)院 湖南長(zhǎng)沙 410000

BIM 是基于CAD 平面基礎(chǔ)上開發(fā)的信息化建模技術(shù)，將基本構(gòu)建模塊化，采用形位分置的創(chuàng)建方法對(duì)建筑進(jìn)行建模，通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息：三維幾何形狀信息非幾何形狀信息，如建筑構(gòu)件的材料、重量、價(jià)格、進(jìn)度和施工等等集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)為設(shè)計(jì)師、建筑師、水電暖鋪設(shè)工程師、開發(fā)商乃至最終用戶等各環(huán)節(jié)人員提供“模擬和分析”。

1、現(xiàn)代建筑中三維信息建模的必要性

在說(shuō)明三維信息建模的必要性前，我們可以先來(lái)看一個(gè)工程案例中車道與結(jié)構(gòu)梁沖突的實(shí)例：

車道與結(jié)構(gòu)梁的沖突

在此建筑平面圖中，無(wú)法直觀地看出梁與汽車坡道之間在標(biāo)高上存在高差，如果在圖審及后期施工過(guò)程中沒有加以注意，極易造成此處需要返工或者現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)做出設(shè)計(jì)變更調(diào)整。如果在臨時(shí)調(diào)整前還必須經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)來(lái)確認(rèn)梁的荷載及具體做法，這樣往往會(huì)打亂現(xiàn)場(chǎng)施工節(jié)拍，導(dǎo)致局部施工放緩，還沒有考慮進(jìn)度延誤引起的間接費(fèi)用、財(cái)務(wù)費(fèi)用、管理費(fèi)用等。若是在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上，必將導(dǎo)致工期的損失及索賠的發(fā)生，這是建設(shè)單位及施工單位都不愿意發(fā)生的事。若我們能借助三維信息建模，形成如下直觀圖紙，就能將上述問(wèn)題點(diǎn)扼殺在萌芽里，為后期施工做好鋪墊。由此可以看出，BIM 的提前預(yù)警和協(xié)同共享的價(jià)值所在。

2、三維信息建模在建筑設(shè)計(jì)及施工中較2D平面設(shè)計(jì)的對(duì)比

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顯而易見，對(duì)比以上信息，我們不難發(fā)現(xiàn)三維建模較傳統(tǒng)的2D 圖型更能滿足現(xiàn)代建筑對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)及施工提出的更高要求。BIM 具有如下優(yōu)勢(shì)：模擬建筑直觀性、尺寸把控精準(zhǔn)性、綜合碰撞檢測(cè)性、動(dòng)畫漫游可視性?；谏鲜鰞?yōu)勢(shì)，BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中合理加以應(yīng)用，則會(huì)使其更好地服務(wù)于現(xiàn)代建筑。

3、BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)的應(yīng)用

3.1 直觀表達(dá)，將可視化和動(dòng)漫化相結(jié)合

BIM 技術(shù)一般都是基于CAD 平面技術(shù)發(fā)展而來(lái)，在平面基礎(chǔ)上對(duì)各種信息的高度集中化和整合化，能為用戶提供各種參數(shù)，在設(shè)計(jì)上更直觀更生動(dòng)的表達(dá)出設(shè)計(jì)意圖。所見即所建，并可結(jié)合動(dòng)漫技術(shù)，對(duì)建筑設(shè)計(jì)作品做科學(xué)性、合理性、實(shí)用性及美觀性的審查，將原本平面呆板的表現(xiàn)形式變得清晰生動(dòng)。

可視化和動(dòng)漫化的直觀表達(dá)

3.2 全局把握，精度控制層高及吊頂高度

運(yùn)用BIM 技術(shù)，可以將各專業(yè)在同一視圖界面呈現(xiàn)，可以非常直觀的將各個(gè)區(qū)域的樓層高度體現(xiàn)出來(lái)，可為后期裝修設(shè)計(jì)與施工在層高上做很好的參考。更是在全局上對(duì)裝修樓層高度的把控，若后期裝修高度達(dá)不到理想效果或建設(shè)方要求，則可以進(jìn)一步利用BIM 碰撞技術(shù)來(lái)對(duì)安裝管線做調(diào)整，若安裝管線在優(yōu)化設(shè)計(jì)后還是達(dá)不到要求，那建筑設(shè)計(jì)師就需要從整體上來(lái)考慮原設(shè)計(jì)層高及樓層問(wèn)題，做出更加合適的調(diào)整。

3.3 細(xì)部精作，任意位置切出剖面或局部3D 視圖

在整體設(shè)計(jì)考慮的基礎(chǔ)上，利用BIM 技術(shù)可對(duì)項(xiàng)目細(xì)節(jié)做更深入的優(yōu)化，可選擇任意角度、任意部位切入，輔助設(shè)計(jì)師在空間做出更優(yōu)處理。也在空間思維上解放了一部分精力，讓設(shè)計(jì)師把更多精力和時(shí)間用于各專業(yè)的精耕細(xì)作上，創(chuàng)作出更優(yōu)秀的作品。

細(xì)部精作，局部3D 視圖

3.4 尺寸把握，利用真實(shí)尺度建模

利用真實(shí)尺度建模

在傳統(tǒng)的2D 圖紙中很多地方標(biāo)注的細(xì)部尺寸為了便于繪制，大都采用單線來(lái)表示，無(wú)法體現(xiàn)其真實(shí)尺寸。如上圖所示，直徑700mm 的2根管道進(jìn)入管道井后，從傳統(tǒng)的CAD 平面所見并無(wú)表達(dá)的問(wèn)題所在，但是在實(shí)際BIM 建模之后，就會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)際豎井的尺寸就偏小了，這時(shí)設(shè)計(jì)師可以提前調(diào)整結(jié)構(gòu)與建筑圖紙，避免碰撞的發(fā)生。 同樣舉一反三，在各專業(yè)其他部位，可將隱藏在平面中的真實(shí)尺寸體現(xiàn)出來(lái)，給項(xiàng)目建筑設(shè)計(jì)局部細(xì)節(jié)調(diào)整做好有力的數(shù)據(jù)支撐。

4、BIM 技術(shù)在施工過(guò)程中的應(yīng)用

4.1 模擬建造化，利于識(shí)別重大危險(xiǎn)源，防患于未然

采用BIM 技術(shù)建模后，可對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行模擬建造，在此過(guò)程中，可以結(jié)合虛擬的環(huán)境，對(duì)BIM 模型在前期設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行方案上的優(yōu)化，深化設(shè)計(jì)，減少設(shè)計(jì)變更，對(duì)施工過(guò)程中的存在的重大安全隱患進(jìn)行識(shí)別（如深基坑，高支模等），可引起項(xiàng)目部的重視，提前制定出切實(shí)可行的預(yù)警方案和應(yīng)對(duì)措施，提高施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理水平，最大程度上保證施工安全。

4.2 施工精細(xì)化，可全面提升施工品質(zhì)，打造精品工程

運(yùn)用BIM 技術(shù)可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行可視化交底，工程師能運(yùn)用建好的三維模型來(lái)交底，更能生動(dòng)形象地將施工前準(zhǔn)備工作、施工過(guò)程中應(yīng)該注意的細(xì)節(jié)及技術(shù)要求、施工過(guò)程的質(zhì)量通病等直接結(jié)合模型加以闡述，易于施工技術(shù)人員理解及把握施工技術(shù)要點(diǎn)，只有做好了技術(shù)交底，才能從全方位來(lái)提升施工質(zhì)量，打造出一個(gè)個(gè)精品工程。

4.3 碰撞檢測(cè)化，有利于各專業(yè)協(xié)同配合，提升經(jīng)濟(jì)效益

利用三維模型軟件，能做到各專業(yè)相互碰撞檢測(cè)，并提取出有效的碰撞點(diǎn)，逐點(diǎn)優(yōu)化，有利于專業(yè)與專業(yè)之間協(xié)調(diào)配合工作，特別能減少設(shè)備專業(yè)之間、設(shè)備專業(yè)與建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)之間的相互碰撞，既能優(yōu)化管線走向又能減少后期因碰撞引發(fā)的設(shè)計(jì)問(wèn)題從而避免返工造成的間接費(fèi)用，因此達(dá)到提升經(jīng)濟(jì)效益的目的。

4.4 裝配數(shù)量化，可管控施工材料與現(xiàn)場(chǎng)，節(jié)約現(xiàn)場(chǎng)成本

通過(guò)BIM 技術(shù)可以進(jìn)行場(chǎng)外預(yù)制配件的即時(shí)組合及安裝，建筑中的許多裝配式構(gòu)件可以選擇場(chǎng)外加工，然后運(yùn)輸至建筑施工現(xiàn)場(chǎng)，再進(jìn)行吊裝組合至建筑內(nèi)部（例如風(fēng)水管、門窗、電氣橋架和鋼結(jié)構(gòu)等構(gòu)件）。通過(guò)數(shù)字化3D 制造，可以自動(dòng)在工廠中完成建筑物構(gòu)件的預(yù)制，這些通過(guò)場(chǎng)外批量加工出來(lái)的構(gòu)件不僅提升了產(chǎn)品質(zhì)量，降低誤差同時(shí)還能大幅度提高構(gòu)件制造的生產(chǎn)效率，節(jié)約了現(xiàn)場(chǎng)加工場(chǎng)地和建筑施工時(shí)間。

4.5 管理信息化，可降低施工難度系數(shù)，提高施工效率

21世紀(jì)是信息化時(shí)代。在大數(shù)據(jù)的時(shí)代，也要求建筑行業(yè)必須適應(yīng)這個(gè)時(shí)代的主旋律，運(yùn)用科學(xué)的管理手段，不斷提升施工技術(shù)水平。BIM 技術(shù)基于建筑信息為基礎(chǔ)，涵蓋了各專業(yè)信息數(shù)據(jù)，可借助三維圖一步施工到位，大大降低了施工難度系數(shù)。運(yùn)用模擬建造技術(shù)，預(yù)先調(diào)整施工計(jì)劃，可提前將進(jìn)度計(jì)劃加以完善，避免施工中可能發(fā)生的沖突，減少工時(shí)的情況從而把握項(xiàng)目關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，提升施工效率，降低施工成本。

結(jié)語(yǔ)：

我國(guó)的物質(zhì)文化水平逐年攀升，人們對(duì)建筑工程品質(zhì)的要求也在與日俱增，這就要求我們必須掌握好BIM 等先進(jìn)技術(shù)，讓它更好地服務(wù)于建筑設(shè)計(jì)與施工，讓施工質(zhì)量和技術(shù)水平更上一層樓，保證建筑企業(yè)健康發(fā)展，讓我國(guó)的建筑經(jīng)久不衰。