BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)與施工階段中的應(yīng)用價(jià)值

王天識(shí)

摘? ? 要：BIM技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，不僅滿足了國(guó)家對(duì)建筑行業(yè)的發(fā)展需求，而且也同時(shí)滿足了人們對(duì)建筑設(shè)計(jì)的各項(xiàng)要求，BIM技術(shù)打破了以往傳統(tǒng)的建筑模式，對(duì)建筑設(shè)計(jì)以及施工管理方面有著十分重要的作用。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);建筑設(shè)計(jì);施工階段;應(yīng)用

1? 前言

BIM（building information modeling）技術(shù)本質(zhì)上而言是一種建筑信息化模型，是近年來(lái)伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及建筑行業(yè)的發(fā)展、進(jìn)步而興起的一種計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)新技術(shù)。綜合建筑工程相關(guān)數(shù)據(jù)信息，能夠借助計(jì)算機(jī)BIM三維仿真軟件，構(gòu)建三維立體化仿真模型，其高度集成了建筑信息及相關(guān)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)管理信息，可通過(guò)模擬參數(shù)設(shè)置、調(diào)整優(yōu)化及模型渲染等，提高項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量和數(shù)字化水平。

2? BIM技術(shù)在建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1? 基于BIM技術(shù)進(jìn)行建筑項(xiàng)目協(xié)同設(shè)計(jì)

當(dāng)前實(shí)體建筑項(xiàng)目結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，在傳統(tǒng)二維時(shí)代，基于CAD設(shè)計(jì)制圖具有諸多弊端，如無(wú)法實(shí)現(xiàn)不同專(zhuān)業(yè)間相關(guān)數(shù)據(jù)、資源的共享，且缺乏協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，還比如PKPM等系列設(shè)計(jì)軟件無(wú)法解決各專(zhuān)業(yè)間的碰撞問(wèn)題。因此，將BIM技術(shù)引入到建筑項(xiàng)目協(xié)同設(shè)計(jì)中，可借助三維集成信息化模型，使建筑給排水、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑主體設(shè)計(jì)、電氣專(zhuān)業(yè)、暖通工程等不同專(zhuān)業(yè)項(xiàng)目在同一模型中進(jìn)行。例如，基于BIM信息化模型，建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)人員直接提取建筑結(jié)構(gòu)信息及對(duì)相關(guān)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算與分析;而建筑工程項(xiàng)目設(shè)備專(zhuān)業(yè)人員則可采用BIM仿真模型分析建筑物中的暖通負(fù)荷等，同時(shí)還可根據(jù)BIM中間模型處理器，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)模型進(jìn)行構(gòu)造、注釋、修改等，由此可使設(shè)計(jì)信息得到實(shí)時(shí)互通傳遞及信息資源共享，更好地解決不同專(zhuān)業(yè)之間的設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)難題，提高建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率。

2.2? 基于BIM技術(shù)進(jìn)行建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)成果動(dòng)化效果展示

BIM信息化模型最大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)就是“可視化”效果好，而且其具有強(qiáng)大的建模、渲染以及動(dòng)化可視化展示功能。在建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，采用BIM系列軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，技術(shù)人員可將抽象、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑二維模型，通過(guò)直觀的三維可視化模型進(jìn)行通俗化表示，由此為建筑工程非專(zhuān)業(yè)人員及業(yè)主的功能判斷及設(shè)計(jì)決策提供了更為高效和明確的依據(jù)。與此同時(shí)，在項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)階段，若建筑使用功能或者設(shè)計(jì)意圖發(fā)生變化，基于已有BIM信息化交互模型，可在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)效果圖和設(shè)計(jì)動(dòng)化成果的更新與修改，且利用BIM模型的附加動(dòng)化展示功能，可供設(shè)計(jì)人員在短時(shí)間內(nèi)制作項(xiàng)目后期整體效果圖，不僅能夠降低設(shè)計(jì)難度，還可節(jié)省設(shè)計(jì)變更成本。

2.3? 基于BIM技術(shù)進(jìn)行建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程協(xié)調(diào)

除了協(xié)同設(shè)計(jì)與動(dòng)化效果展示之外，在以往建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)全過(guò)程中，可能同時(shí)存在多個(gè)不同項(xiàng)目之間的分項(xiàng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。比如，常見(jiàn)的大型建筑工程中有建筑消防設(shè)計(jì)、建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑機(jī)械模塊安裝設(shè)計(jì)、暖通工程設(shè)計(jì)、電氣化系統(tǒng)設(shè)計(jì)及通信網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)等，而在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式中，上述不同分項(xiàng)工程設(shè)計(jì)之間的矛盾和糾紛不可避免，且難以協(xié)調(diào)，同時(shí)需要耗費(fèi)大量人力和物力資源。若基于BIM技術(shù)模型進(jìn)行可視化、集成化設(shè)計(jì)，可同時(shí)在一個(gè)三維模型中實(shí)現(xiàn)不同項(xiàng)目、專(zhuān)業(yè)之間的設(shè)計(jì)分工協(xié)調(diào)與系統(tǒng)優(yōu)化。對(duì)于很多設(shè)計(jì)人員而言，其普遍缺乏施工經(jīng)驗(yàn)，所以其在項(xiàng)目分項(xiàng)工程設(shè)計(jì)中，往往只注重本專(zhuān)業(yè)內(nèi)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)內(nèi)容，而容易忽視與其它專(zhuān)業(yè)之間的協(xié)調(diào)，這樣不僅會(huì)增加設(shè)計(jì)難度，還可能產(chǎn)生后期設(shè)計(jì)變更等問(wèn)題。因此，為了提高項(xiàng)目后期施工可行性，采用BIM技術(shù)進(jìn)行輔助協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，可加強(qiáng)不同專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員之間的交流與溝通，從而能夠減少設(shè)計(jì)差錯(cuò)與漏洞，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，進(jìn)而有效消除或避免設(shè)計(jì)沖突與矛盾。

3? ?BIM技術(shù)在項(xiàng)目施工中的應(yīng)用

3.1? 碰撞檢查

未來(lái)的建筑多為高層、超高層建筑，內(nèi)部結(jié)構(gòu)將越來(lái)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(guò)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(guò)短，不滿足設(shè)計(jì)要求。BIM的碰撞檢查是自動(dòng)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(duì)各部件的分布進(jìn)行重新修正，優(yōu)化整個(gè)建筑模型。

3.2? 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(guò)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(chǎng)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(zhǎng)，冬天的施工難度非常大，受材料市場(chǎng)價(jià)格和人工成本波動(dòng)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(huì)導(dǎo)致工程變更。如業(yè)主強(qiáng)烈要求施工方將低端的門(mén)窗更換為高端門(mén)窗。需要設(shè)計(jì)者利用BIM技術(shù)對(duì)門(mén)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。

3.3? 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(duì)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(duì)各關(guān)鍵部位、重點(diǎn)工序進(jìn)行反復(fù)動(dòng)態(tài)模擬的，能透過(guò)虛擬的動(dòng)畫(huà)、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(yíng)商、業(yè)主能時(shí)刻掌握項(xiàng)目的進(jìn)展情況，形成4D動(dòng)態(tài)管理。在4D動(dòng)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(dòng)態(tài)管理。BIM的虛擬建造能給業(yè)主以真實(shí)的視覺(jué)體驗(yàn)，業(yè)主能對(duì)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(duì)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(duì)于后期的運(yùn)營(yíng)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(mài)給運(yùn)營(yíng)方。

4? 結(jié)束語(yǔ)

在建筑設(shè)計(jì)和施工管理中應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠?qū)鹘y(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)形式進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新，不僅簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過(guò)程，也提高了設(shè)計(jì)效率。同時(shí)，BIM技術(shù)的應(yīng)用也能夠節(jié)約成本，避免資源的浪費(fèi)，對(duì)建筑行業(yè)的發(fā)展起到積極的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張樺.建筑設(shè)計(jì)行業(yè)前沿技術(shù)之一：基于BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)與施工[J].建筑設(shè)計(jì)管理，2014（1）：188～189.

[2] 李志剛.BIM在我國(guó)建筑設(shè)計(jì)施工管理一體化中的應(yīng)用與展望[J].城市建筑，2013（22）：31～32.

[3] 曾志偉，肖偉強(qiáng).BIM技術(shù)在建筑模板工程配模中的應(yīng)用[J].廣東土木與建筑，2018（11）：70～73.