BIM技術(shù)在某高層住宅項(xiàng)目設(shè)計(jì)施工中的應(yīng)用研究

王會(huì) 楊曉紅 李正超

摘要：隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑行業(yè)面臨著巨大的變革，傳統(tǒng)的建造方式，逐漸被新技術(shù)、新方法所取代，在這樣的背景下，BIM技術(shù)正是帶來(lái)這場(chǎng)變革的關(guān)鍵。本文以連云港某具體工程項(xiàng)目為背景，通過(guò)BIM技術(shù)在該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工和管理等多方面的應(yīng)用進(jìn)行研究，為項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和施工方案進(jìn)行優(yōu)化，從而節(jié)約成本和工期，創(chuàng)造較大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，以期為BIM技術(shù)在其它工程項(xiàng)目的實(shí)施推廣提供一定的參考和依據(jù)。

Abstract： With the continuous development of information technology， the construction industry is facing tremendous changes. The traditional construction method is gradually replaced by new technologies and new methods. Under such a background， BIM technology is the essential of this revolution. Based on a specific engineering project in Lianyungang， this paper studies the design， construction and management of the project through BIM technology， optimizes the design and construction plan of the project， thereby saving cost and construction period and creating a larger social and economic benefits， in order to provide a certain reference and basis for the implementation of BIM technology in other engineering projects.

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);協(xié)同設(shè)計(jì);碰撞檢測(cè);施工模擬

Key words： BIM technology;collaborative design;collision detection;construction simulation

中圖分類(lèi)號(hào)：TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）18-0237-04

0? 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)建筑行業(yè)快速發(fā)展，BIM技術(shù)的應(yīng)用成為建筑行業(yè)發(fā)展的新方向，2016年住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部出臺(tái)《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見(jiàn)》的文件，大力推廣BIM技術(shù)的應(yīng)用。BIM技術(shù)是當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)和施工領(lǐng)域的一項(xiàng)數(shù)字化和革命化技術(shù)，在全球的建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域中正掀起一場(chǎng)從傳統(tǒng)的二維CAD設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向三維設(shè)計(jì)的正向設(shè)計(jì)變革。當(dāng)前，BIM技術(shù)在建筑項(xiàng)目中的應(yīng)用，主要以數(shù)字信息模型作為建筑全生命周期應(yīng)用的基礎(chǔ)，BIM技術(shù)的應(yīng)用不僅可以使設(shè)計(jì)、建造、管理等各個(gè)階段節(jié)約成本，提高施工質(zhì)量，節(jié)約工期，還可以使建筑工程在其整個(gè)項(xiàng)目的壽命周期中顯著提高效率、大量減少風(fēng)險(xiǎn)，為項(xiàng)目方案優(yōu)化和科學(xué)決策提供依據(jù)[1]。

1? 工程概況

蘇海聽(tīng)濤苑2#樓及地下室項(xiàng)目位于連云港贛榆區(qū)金海路北側(cè)、242省道東側(cè)、濱海路西側(cè);總建筑面積16105.52m2，地上18層，室內(nèi)外高差0.30m，建筑結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)，類(lèi)別為丙類(lèi)，設(shè)計(jì)使用年限為50年，抗震設(shè)防烈度為7度。項(xiàng)目的地下室為地下一層，層高4.1m，覆土1.2m，埋設(shè)5.6m，總建筑面積13396.11m2，共停機(jī)動(dòng)車(chē)518輛，為I類(lèi)地下車(chē)庫(kù)。

2? BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)施工中應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)手段

本項(xiàng)目主要采用BIM技術(shù)的核心建模軟件Revit創(chuàng)建2#樓及地下室的建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電三維可視化模型，對(duì)關(guān)鍵施工工藝和技術(shù)方案進(jìn)行可視化技術(shù)交底和安全施工交底，模型搭建后通過(guò)導(dǎo)入到Naviswork軟件進(jìn)行錯(cuò)漏碰缺檢測(cè)以及施工進(jìn)度模擬，根據(jù)進(jìn)度和成本的5D模擬分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工方案，最后將優(yōu)化調(diào)整后的模型，采用Fuzor軟件進(jìn)行沉浸式漫游分析，讓項(xiàng)目參與方更加直觀掌握項(xiàng)目的基本信息，有利于各方協(xié)作交流，最后通過(guò)Lumion軟件制作項(xiàng)目的效果圖，獲得優(yōu)質(zhì)的場(chǎng)景渲染圖。通過(guò)這一套完整的技術(shù)應(yīng)用路線，使BIM技術(shù)應(yīng)用達(dá)到預(yù)期的價(jià)值[2]。

3? BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

3.1 可視化技術(shù)和安全交底

建筑的結(jié)構(gòu)和功能越來(lái)越復(fù)雜，使得關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的施工技術(shù)難度加大，為了保證工程施工質(zhì)量，針對(duì)重要部位的施工工藝和施工過(guò)程，按照建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，利用BIM技術(shù)核心建模軟件REVIT創(chuàng)建本項(xiàng)目的三維信息化模型（如圖1），通過(guò)其可視化交底功能，更好地為現(xiàn)場(chǎng)的一線工人進(jìn)行有針對(duì)性地講解，使作業(yè)人員對(duì)關(guān)鍵工藝的施工流程和質(zhì)量要求有更直觀的理解，從而降低返工率，節(jié)約成本，保證工程質(zhì)量。在開(kāi)工之前，采用BIM結(jié)合VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的臨邊洞口防護(hù)，基坑和腳手架等危險(xiǎn)源進(jìn)行全景安全可視化交底，能夠引起工人的興趣，使工人意識(shí)到安全的重要性和安全防護(hù)的做法，對(duì)危險(xiǎn)源的控制起到積極的作用[3]。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)在虛擬實(shí)景中體驗(yàn)建筑物真實(shí)效果，向甲方和業(yè)主展示建筑實(shí)體（內(nèi)裝、外裝）模型效果，使用戶(hù)身臨其境。如圖2所示。

3.2 協(xié)同性設(shè)計(jì)

近年來(lái)大型的綜合體和超高層項(xiàng)目結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，設(shè)計(jì)的難度加大，如采用傳統(tǒng)的平面二維CAD設(shè)計(jì)，使得各專(zhuān)業(yè)間設(shè)計(jì)溝通不及時(shí)，信息的交流出現(xiàn)不完整可能性增大，將嚴(yán)重影響項(xiàng)目的成本和工期。由于BIM技術(shù)的出現(xiàn)，使得項(xiàng)目的各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)基于BIM協(xié)同平臺(tái)進(jìn)行及時(shí)和有效地?cái)?shù)據(jù)交流，解決設(shè)計(jì)信息不對(duì)稱(chēng)和延時(shí)問(wèn)題。目前，BIM協(xié)同性設(shè)計(jì)方式主要采用文件鏈接方式和工作集方式，兩種協(xié)同模式各有優(yōu)缺點(diǎn)，在本項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，將兩者結(jié)合，制定了適合本項(xiàng)目的協(xié)同設(shè)計(jì)機(jī)制，大大減少了各專(zhuān)業(yè)之間和專(zhuān)業(yè)內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)以及水暖電的碰撞，提高了設(shè)計(jì)效率。

3.3 性能化模擬分析

隨著B(niǎo)IM技術(shù)在項(xiàng)目的深入應(yīng)用，在方案和設(shè)計(jì)階段可以對(duì)建筑的采光、通風(fēng)、能耗以及消防緊急疏散等性能化指標(biāo)進(jìn)行模擬分析。通過(guò)模擬分析，對(duì)于不滿(mǎn)足某種性能化指標(biāo)的專(zhuān)業(yè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，直至調(diào)整模擬優(yōu)化方案，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人將最終優(yōu)化后的模型在反饋給各專(zhuān)業(yè)相關(guān)人員予以施工。因此，BIM技術(shù)為建筑的全專(zhuān)業(yè)化的性能設(shè)計(jì)提供了便利性，有利于提高建筑居住和辦公的舒適度。

3.4 凈高分析

由于BIM技術(shù)的可視化特點(diǎn)，即“所見(jiàn)即所得”，在建造之前就可以提前通過(guò)沉浸式漫游方式進(jìn)行查看和檢查，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題和修改方案[4]。本項(xiàng)目中，利用Fuzor沉浸式漫游對(duì)模型進(jìn)行凈高分析和安全分析，可以一目了然的知道哪些地方不滿(mǎn)足凈高要求和安全洞口防護(hù)要求。圖3所示為地下室管線的凈高分析，分析過(guò)程中設(shè)置高度檢查值為2.2m，檢查間距0.5m，運(yùn)行檢查后出現(xiàn)紅線標(biāo)記，表明該區(qū)域的橋架凈高小于2.2m，需要優(yōu)化凈高。圖4所示為地下室暖通局部?jī)舾邫z查，此處暖通凈高2.5m，滿(mǎn)足地下室凈高不小于2.2m的要求。

4? 在施工階段的應(yīng)用

4.1 碰撞檢查與管線綜合優(yōu)化

本項(xiàng)目采用Navisworks進(jìn)行檢查和修改，Navisworks能夠精準(zhǔn)定位碰撞構(gòu)件位置，快速的查看碰撞構(gòu)件的信息，并且能夠返回到Revit中對(duì)應(yīng)的構(gòu)件進(jìn)行修改。通過(guò)對(duì)2#樓和地下室的土建、機(jī)電模型整合后，導(dǎo)入到Navisworks，進(jìn)行全專(zhuān)業(yè)碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)碰撞有三百多處。根據(jù)導(dǎo)出的碰撞檢查報(bào)告，對(duì)有問(wèn)題部分進(jìn)行分析和修改，從而優(yōu)化綜合管線[5]。圖5所示為地下室管道系統(tǒng)與風(fēng)管系統(tǒng)的碰撞報(bào)告。

在Navisworks中，根據(jù)碰撞構(gòu)件ID號(hào)，在Revit中輸入ID號(hào)，會(huì)定位跳轉(zhuǎn)到碰撞具體位置，通過(guò)三維圖可以直觀的看出消防管道直穿暖通。設(shè)計(jì)一般做法管道在暖通的上方鋪設(shè)，查看暖通上方的空間后，得出管道可以上彎的結(jié)論。圖6為消防管道與風(fēng)管碰撞前與修改后的三維模型效果圖。

4.2 施工模擬

在模型深化設(shè)計(jì)優(yōu)化調(diào)整完成后，利用Fuzor軟件，根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃表編制施工模擬方案，通過(guò)模擬施工，進(jìn)行進(jìn)度計(jì)劃跟蹤、對(duì)比和分析，以及形象進(jìn)度的展示。同時(shí)Fuzor提供了強(qiáng)大的過(guò)濾器功能，能夠根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃的安排，快速進(jìn)行施工區(qū)域和構(gòu)件的劃分和選擇，為施工模擬帶來(lái)了極大的方便與快捷。通過(guò)對(duì)施工方案、工序最真實(shí)的動(dòng)態(tài)模擬，優(yōu)化施工進(jìn)度計(jì)劃，簡(jiǎn)化施工流程，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度控制和成本控制目標(biāo)。圖7所示為依據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃表，編制施工模擬過(guò)程，圖8所示為整個(gè)施工過(guò)程的渲染視頻。

4.3 工程量統(tǒng)計(jì)

Revit明細(xì)表具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，可以在模型中設(shè)定多種不同的條件查詢(xún)統(tǒng)計(jì)構(gòu)件的相關(guān)信息，并快速生成統(tǒng)計(jì)表，并導(dǎo)入計(jì)價(jià)軟件進(jìn)行套價(jià)。同時(shí)也可以根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，添加項(xiàng)目共享參數(shù)，導(dǎo)出某時(shí)間段、某施工單位、某分項(xiàng)工程或區(qū)域?qū)?yīng)的工程量清單，如果結(jié)合施工計(jì)劃及對(duì)應(yīng)的企業(yè)定額或相關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，則可以制定精確的人、材、機(jī)計(jì)劃，為精細(xì)化的施工管理提供依據(jù)。

4.4 模型渲染與效果圖展示

在Revit中，通過(guò)插件將文件轉(zhuǎn)換成NWC文件后導(dǎo)入到Lumion軟件中，對(duì)模型的材質(zhì)和模型周邊的場(chǎng)地和綠化進(jìn)行再次調(diào)整，通過(guò)動(dòng)畫(huà)功能對(duì)模型進(jìn)行渲染[8]，能夠在電腦上創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實(shí)，創(chuàng)造驚人的建筑可視化效果。同時(shí)，能夠制作電影和靜幀作品，輸出優(yōu)秀的視頻和圖像，可作為多方案比選和效果展示，供甲方參考。圖9為在Revit中對(duì)模型的墻體外立面進(jìn)行貼圖，再添加Lumion自帶的族庫(kù)中的人物、樹(shù)木等之后進(jìn)行渲染所得到的效果圖。

5? 結(jié)語(yǔ)

本文以BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)方面的可視化性能模擬分析、多方協(xié)同以及凈高分析的應(yīng)用，減少了返工，降低了設(shè)計(jì)變更成本，提高了多方的工作效率工程質(zhì)量。在施工階段，BIM技術(shù)在碰撞檢查以及管線優(yōu)化，施工模擬和工程量統(tǒng)計(jì)等的應(yīng)用，更好地為現(xiàn)場(chǎng)施工提供技術(shù)支持?；贐IM技術(shù)對(duì)建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工可視化仿真的應(yīng)用和研究，可為同類(lèi)型的項(xiàng)目提供參考，具有一定的實(shí)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

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