BIM技術(shù)在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用探究

符想　張軍　高悅文

摘? ?要：互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，建筑信息化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。建筑信息化模型技術(shù)的出現(xiàn)加快了建筑業(yè)信息化和數(shù)字化的步伐。目前，國內(nèi)建筑行業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，但大多數(shù)項(xiàng)目仍處于信息化管理施工階段，項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的BIM應(yīng)用深度不夠。通過分析BIM技術(shù)在我國項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用現(xiàn)狀以及存在的問題，介紹了項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段常用的BIM軟件，從BIM在項(xiàng)目可行性研究階段應(yīng)用、BIM在項(xiàng)目勘察規(guī)劃階段應(yīng)用、BIM在項(xiàng)目建筑、結(jié)構(gòu)、管道設(shè)備設(shè)計(jì)階段應(yīng)用這3個(gè)方面提出相關(guān)的對策和建議，為加快BIM技術(shù)在國內(nèi)項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段應(yīng)用的進(jìn)程提供參考。

關(guān)鍵詞：BIM;信息化;設(shè)計(jì)階段;應(yīng)用

1? ? 國內(nèi)外研究

1975年，美國喬治亞理工學(xué)院恰克·伊士曼博士首次提出，建筑信息建模（Building Information Modeling，BIM）概念[1]，BIM是在建筑生命周期對相關(guān)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行制作和管理的過程，中文名為建筑信息化模型，它的出現(xiàn)促進(jìn)了建筑行業(yè)信息化的大變革。美國最早對BIM技術(shù)進(jìn)行研究并將BIM技術(shù)運(yùn)用到工程實(shí)踐中。得力于3D-4D-BIM計(jì)劃，美國目前超過80%的建筑項(xiàng)目成功應(yīng)用BIM技術(shù)。英國、韓國、俄羅斯等國家相繼頒布了BIM相關(guān)政策和條例。

我國的BIM技術(shù)應(yīng)用起步較晚，對BIM的應(yīng)用主要涉及不同參與方、不同生命周期、不同深度3個(gè)層次以及可行性研究階段、勘察規(guī)劃設(shè)計(jì)階段、招投標(biāo)階段、施工階段、運(yùn)維階段這5個(gè)部分[2]。目前，國家大力推行建筑行業(yè)向信息化轉(zhuǎn)型。2011年，住建部在發(fā)展綱要中將BIM納入信息化標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)內(nèi)容，2013年開始著手推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用，2016年在建筑信息化發(fā)展綱要中提出重點(diǎn)推廣BIM技術(shù)，2018年提出制定BIM技術(shù)人才培養(yǎng)政策和制度，2019年1月，BIM技術(shù)員在人社部擬發(fā)布新職業(yè)。隨著BIM技術(shù)不斷發(fā)展，國家和地方也在積極推進(jìn)BIM技術(shù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的落實(shí)。

2? ? 研究目的

現(xiàn)階段，我國建筑行業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用雖然在項(xiàng)目中不斷推進(jìn)，但不同地區(qū)的建筑信息化水平良莠不齊，市場上存在以下問題[3]：

（1）BIM技術(shù)應(yīng)用應(yīng)該包含項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段、項(xiàng)目建造階段以及項(xiàng)目后期運(yùn)營維護(hù)階段的全過程信息化管理，目前，由于BIM數(shù)據(jù)軟件交換不足導(dǎo)致設(shè)計(jì)階段BIM技術(shù)應(yīng)用大多處于二維出圖、三維翻模狀態(tài)，沒有真正實(shí)行BIM的三維設(shè)計(jì)。

（2）國內(nèi)的BIM軟件種類繁多且BIM數(shù)據(jù)在不同軟件的數(shù)據(jù)交換中不能兼容，導(dǎo)致BIM設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的封閉流通，阻礙了BIM設(shè)計(jì)階段的發(fā)展。

（3）國內(nèi)中小型設(shè)計(jì)院仍然未引入BIM技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)階段的信息化程度較低。

BIM在設(shè)計(jì)階段中分為3個(gè)部分：（1）項(xiàng)目可行性研究階段;（2）項(xiàng)目勘察規(guī)劃階段;（3）建筑、結(jié)構(gòu)、管道設(shè)備設(shè)計(jì)階段。它們之間的性能化分析、工程量統(tǒng)計(jì)、協(xié)同設(shè)計(jì)等對項(xiàng)目投資有重要影響，本文對BIM設(shè)計(jì)階段全過程進(jìn)行分析，提出BIM在設(shè)計(jì)階段應(yīng)用的對策和建議，為BIM技術(shù)應(yīng)用更好地在國內(nèi)應(yīng)用提供參考。

3? ? BIM在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段應(yīng)用

3.1? BIM在項(xiàng)目可行性研究階段應(yīng)用

項(xiàng)目的可行性研究階段包括以下幾個(gè)方面：（1）項(xiàng)目概況;（2）項(xiàng)目建設(shè)方案及內(nèi)容;（3）項(xiàng)目投資估算與資金籌措;（4）項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃和進(jìn)度;（5）組織實(shí)施和管理;（6）結(jié)論與建議等。傳統(tǒng)的項(xiàng)目可行性研究是依靠以往項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)以及書面紙質(zhì)材料對項(xiàng)目進(jìn)行可行性的論證，論證方式受論證人水平高低的限制，論證結(jié)果不夠精確完善。BIM技術(shù)應(yīng)用可以為項(xiàng)目可行性研究提供數(shù)據(jù)支撐以及精確的參照標(biāo)準(zhǔn)，通過調(diào)出以往建筑項(xiàng)目的BIM數(shù)據(jù)（包括面積、工程量、成本、施工進(jìn)度安排等）對當(dāng)前的項(xiàng)目方案進(jìn)行論證，達(dá)到方便、快捷、高效的目標(biāo)。

3.2? BIM在項(xiàng)目勘察規(guī)劃階段應(yīng)用

工程勘察設(shè)計(jì)作為工程建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，對建設(shè)工程的投資效益和質(zhì)量安全起到非常重要的影響。傳統(tǒng)的勘察規(guī)劃大多使用二維出圖，不能直觀、形象地展現(xiàn)出勘察場地的三維情況。BIM技術(shù)在勘察設(shè)計(jì)規(guī)劃中的應(yīng)用，可以將工程地址數(shù)據(jù)存在軟件平臺，以三維動態(tài)的方式直觀展現(xiàn)工程地質(zhì)情況。國內(nèi)常用的地質(zhì)建模軟件為BIM+GIS—無人機(jī)傾斜攝影三維建模軟件[4]。近年來，航測領(lǐng)域發(fā)展起來一種新技術(shù)—傾斜攝影，應(yīng)用傾斜攝影技術(shù)，可同時(shí)獲得同一位置多個(gè)角度的影像，這些影像不僅具有高分辨率，還能對地物側(cè)面紋理和地理位置信息進(jìn)行完整采集。相比傳統(tǒng)的垂直攝影，傾斜攝影技術(shù)可在短時(shí)間內(nèi)對項(xiàng)目基地進(jìn)行詳盡的影像數(shù)據(jù)采集，并對影像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后生成全方位、高精度的可視化項(xiàng)目三維地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）模型。BIM+GIS的融合，有效地解決了建筑項(xiàng)目在勘測階段的信息化管理，完成了建筑項(xiàng)目信息和地理空間位置信息的較好結(jié)合。大量的高精度城市GIS模型建立，促進(jìn)了互聯(lián)網(wǎng)智慧城市的快速發(fā)展，推動了勘察規(guī)劃階段的項(xiàng)目信息化建設(shè)。

對于建好的地址模型，可采用圖形算量進(jìn)行土方工程量的計(jì)算，并將工程量數(shù)據(jù)用Excel表格導(dǎo)出進(jìn)行分析處理。 此外，可采用插件將GIS模型數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)劃，劃分導(dǎo)入BIM軟件中的Revit來進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)出圖。

3.3? BIM在項(xiàng)目建筑、結(jié)構(gòu)、管道設(shè)備設(shè)計(jì)階段應(yīng)用

3.3.1? 建筑設(shè)計(jì)階段

國內(nèi)BIM在設(shè)計(jì)階段采用的軟件為Autodesk Revit軟件，Revit建模軟件功能強(qiáng)大，且可以建立三維協(xié)同平臺，支持建筑、結(jié)構(gòu)、管道設(shè)備設(shè)計(jì)模型的整合和建立。Revit最大的優(yōu)勢是可建立形式復(fù)雜的曲面建筑，為曲面建模進(jìn)行計(jì)算機(jī)精準(zhǔn)算量，強(qiáng)大的族文件庫可以建立建筑項(xiàng)目中的每一個(gè)細(xì)節(jié)部分，豐富的材質(zhì)庫以及軟件渲染功能可達(dá)到模型與實(shí)物1∶1仿真的效果。此外，Revit軟件可對建模模型進(jìn)行綠色節(jié)能分析，對模型和構(gòu)建進(jìn)行光照分析以及熱負(fù)荷和冷負(fù)荷分析等。Revit軟件的功能強(qiáng)大，導(dǎo)致對電腦配置要求較高，且軟件在運(yùn)行計(jì)算分析時(shí)工作量較大，容易出現(xiàn)問題。目前，國內(nèi)很多企業(yè)使用的魯班以及廣聯(lián)達(dá)軟件，建模方便、效率高，但建立的模型精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于Revit，并且這兩款軟件無法建立曲面或形狀特殊的模型。BIM在建筑設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用可采用流程如圖1所示。

3.3.2? 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段

利用Revit軟件進(jìn)行鋼筋建模費(fèi)時(shí)費(fèi)工，國內(nèi)目前采用廣聯(lián)達(dá)鋼筋算量以及魯班鋼筋算量軟件進(jìn)行建筑項(xiàng)目的鋼筋建模。廣聯(lián)達(dá)和魯班軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建模雖然方面快捷，但局限性較大，只能基于規(guī)則建筑項(xiàng)目建立，無法滿足裝配式建筑或復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要。Bentley公司開發(fā)的Pro structures軟件在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尤其是裝配式建筑的鋼筋設(shè)計(jì)方面性能優(yōu)越、建模方便快捷，不僅能對構(gòu)建中的鋼筋進(jìn)行碰撞檢查，對鋼筋碰撞的部位進(jìn)行修改，也能夠計(jì)算結(jié)構(gòu)中鋼筋的工程量，還能導(dǎo)出完整的鋼筋，為裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)以及施工采購提供了很大的便利。此外，Pro structures能夠根據(jù)建好的結(jié)構(gòu)模型輸出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙。Revit軟件與Pro structures軟件可采用Bentley插件為接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

3.3.3? 管道設(shè)備設(shè)計(jì)階段

建筑、結(jié)構(gòu)、管道設(shè)備三合一為基礎(chǔ)的建筑模型可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程中管道施工設(shè)備的優(yōu)化布置。在大型復(fù)雜項(xiàng)目中，管道設(shè)備的優(yōu)化對項(xiàng)目施工的整個(gè)進(jìn)程產(chǎn)生巨大影響?；贐IM技術(shù)應(yīng)用，可以采用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理功能對管道與管道碰撞、管道與建筑主體結(jié)構(gòu)碰撞的部位進(jìn)行修改，達(dá)到提高施工質(zhì)量、縮短工期以及節(jié)約成本的效果。Revit系統(tǒng)模塊對于管道布置提供大量的族文件，能夠方便快速地在Revit模型中實(shí)現(xiàn)管道設(shè)備的布置。此外，MagiCAD軟件也可以輔導(dǎo)Revit平臺，進(jìn)行集中化、開放化的項(xiàng)目管理體系;具有智能化的管道水力計(jì)算、便捷的預(yù)留洞口功能、龐大完善的產(chǎn)品族庫，可實(shí)現(xiàn)建筑管道碰撞檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。

4? ? 結(jié)語

隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑行業(yè)的信息化程度越來越高。BIM技術(shù)的應(yīng)用為我國建筑業(yè)在設(shè)計(jì)方面帶來了毋庸置疑的便利，雖然BIM技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用仍然存在一些阻礙和問題，但隨著時(shí)代的發(fā)展以及政府、企業(yè)、機(jī)構(gòu)等多方面的努力，國內(nèi)的BIM技術(shù)軟件應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)將逐漸完善，最終會落實(shí)適合中國建筑行業(yè)發(fā)展的BIM技術(shù)應(yīng)用準(zhǔn)則。

[參考文獻(xiàn)]

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[2]許? ?炳，朱海龍.我國建筑BIM應(yīng)用現(xiàn)狀及影響機(jī)理研究[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2015（3）：13-14.

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[4]呂慧娟.無人機(jī)傾斜攝影三維建模和應(yīng)用[J].山西建筑，2018（16）：180-181.