BIM在房屋建筑和公路橋梁中的應(yīng)用

李棟

重慶交通大學(xué)，中國·重慶 400074

隨著中國城市的發(fā)展規(guī)模越來越大，其相應(yīng)的配套設(shè)施要求也越來越高。建筑信息模型技術(shù)-BIM 的出現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)整個項目在設(shè)計、施工、運(yùn)維等全周期過程中的智能化，大幅度的節(jié)約了成本，提高了施工的質(zhì)量和運(yùn)維的效率。無論是在房屋建筑還是在公路橋梁領(lǐng)域中，BIM 能將方案轉(zhuǎn)化成3D 模型，為建設(shè)項目提供了新的管理模式思路。基于此，論文闡述了BIM技術(shù)的特點(diǎn)以及在設(shè)計施工中的應(yīng)用。

BIM 技術(shù)；設(shè)計；施工方法

1 引言

城市的發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大，其相應(yīng)的配套設(shè)施的要求也越來越高，房屋建筑和公路橋梁系統(tǒng)隨時都面臨更新改造。傳統(tǒng)的技術(shù)無法提供動態(tài)化的支持，建筑信息模型技術(shù)BIM的出現(xiàn)，有效的解決了相關(guān)問題。BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)整個項目在設(shè)計、施工、運(yùn)維等全周期過程中的智能化，能將方案轉(zhuǎn)化成3D 模型，無論是在前期設(shè)計施工階段還是后期的運(yùn)維管理階段，都可以提供良好的技術(shù)支持。

2 BIM 技術(shù)概述

BIM（Building Information Modeling）即為工程信息模型，通過數(shù)字化技術(shù)在工程項目中對設(shè)計、施工、運(yùn)維所產(chǎn)生的信息進(jìn)行同步處理，從而在解決實(shí)際問題中獲得最優(yōu)處理方案[1]。經(jīng)過多年的發(fā)展，BIM 技術(shù)已經(jīng)由房建領(lǐng)域，逐漸發(fā)展應(yīng)用于橋梁、隧道、公路等各個領(lǐng)域的設(shè)計、施工以及運(yùn)營中。

BIM 技術(shù)發(fā)展至今，在工程項目的設(shè)計階段已經(jīng)得到了科學(xué)的應(yīng)用。在施工過程中，通過各個參建單位之間的數(shù)據(jù)統(tǒng)一，使其信息可以有效的進(jìn)行交流，從而保證項目建設(shè)過程中的步調(diào)統(tǒng)一[4]。在項目后期的運(yùn)維管理過程中也可以使用BIM 技術(shù)，可以節(jié)約成本，提高競爭力與經(jīng)濟(jì)效益等。因此，BIM 技術(shù)的發(fā)展在基礎(chǔ)建設(shè)階段和建設(shè)后期的改造、運(yùn)營階段都有著十分深遠(yuǎn)的意義。

BIM 技術(shù)可通過對工程項目各項數(shù)據(jù)信息的收集生成三維信息模型[5]，從而可以更好的為項目的設(shè)計、施工、運(yùn)維管理等工作服務(wù)。其并不是單純的將各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行簡單的整合，而是通過3D 模型把所有信息整合在一起，對各項數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，在實(shí)際工程的設(shè)計、施工、運(yùn)維管理中對所有的信息都有一個很好的提取，可以高效的結(jié)合遇到的相關(guān)問題[6]。理論上講，是運(yùn)行數(shù)字化信息模型，提高工程的設(shè)計、施工、運(yùn)維等環(huán)節(jié)的效率質(zhì)量和降低成本的智能化系統(tǒng)，具有很高的協(xié)同性、可視性和模擬性。

當(dāng)今已經(jīng)不是一個可以依靠一個軟件就能解決所有問題的時代了，BIM 技術(shù)涵蓋了工程的方方面面，是十幾類軟件之間的信息傳遞技術(shù)[2]。BIM 技術(shù)中包含了建模、設(shè)計、可持續(xù)分析、機(jī)電分析、結(jié)構(gòu)分析、可視化、模型檢查、深化設(shè)計、綜合碰撞、造價、運(yùn)營管理、二維繪圖、發(fā)布審核等等種類的軟件，這就為各專業(yè)之間的信息傳遞提供了可能[2]，使得BIM 技術(shù)的價值最大化，同時也為BIM 在中國的廣泛應(yīng)用起到重要價值[8]。

3 BIM 技術(shù)的優(yōu)勢

3.1 可視化

BIM 的可視化，指的是工程全周期都可以以三維模型的方式來展示出來，即“所見即所得”[6]。相對于天正等傳統(tǒng)的技術(shù)，需要專業(yè)人員才能把控，BIM 技術(shù)可以實(shí)實(shí)在在的將平面的圖紙以直觀的三維模型展現(xiàn)出來，非常的準(zhǔn)確，便于對結(jié)構(gòu)的各個細(xì)部構(gòu)造進(jìn)行細(xì)致的了解。同時可以協(xié)調(diào)各個專業(yè)的工作，有利于各個專業(yè)人員的溝通，可以節(jié)約施工周期，提高效率。

3.2 模擬性

BIM 技術(shù)應(yīng)用在房屋建筑和公路橋梁工程中，可以對相關(guān)活動進(jìn)行模擬。利用計算機(jī)可以在平臺上對現(xiàn)場施工工藝，作業(yè)進(jìn)程進(jìn)行模擬，對其進(jìn)行分析對比，從而可以發(fā)現(xiàn)問題，選擇科學(xué)、合理的方案[1]。并且對現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的管理模式，為整體工程質(zhì)量打下良好的基礎(chǔ)。在設(shè)計施工階段，通過對地形、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行整體分析，優(yōu)化設(shè)計方案，結(jié)合實(shí)際使用壽命和承載情況等因素，得出最優(yōu)的建設(shè)方案，通過相應(yīng)的3D 模擬，可以制定出更合適的工程發(fā)展方案。

3.3 優(yōu)化

BIM 應(yīng)用模式的優(yōu)化，指的是在全周期過程中，通過模擬可以不斷的對應(yīng)用模式進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的效果[7]。

3.4 自動處理文檔

BIM 技術(shù)平臺所建立的模型，可自動生成相應(yīng)的現(xiàn)場圖紙、表格等資料，能夠直觀地獲取工程相關(guān)模型。所形成的圖紙類型較多，可以全面展示工程情況；所生成的檔案能夠詳細(xì)說明路橋工程建設(shè)期間所涉及的材料、造價等信息。BIM 技術(shù)平臺保證工程信息的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，為后續(xù)現(xiàn)場施工管理工作提供完善的數(shù)據(jù)平臺，實(shí)現(xiàn)路橋工程的智能化管理[1]。

3.5 可預(yù)測

BIM 的可預(yù)測性是結(jié)合模型當(dāng)中各材料的成本以及施工建設(shè)中的人工設(shè)備管理成本進(jìn)行模擬，能夠準(zhǔn)確的預(yù)測工程進(jìn)度以及施工成本。

3.6 協(xié)同工作

施工環(huán)境的復(fù)雜多變，導(dǎo)致施工過程中面臨的問題很多，這就需要實(shí)現(xiàn)多學(xué)科、多專業(yè)的協(xié)同作業(yè)。在實(shí)際工程項目施工中包含了水電、結(jié)構(gòu)、建筑等很多方面的內(nèi)容，需要進(jìn)行有效的融合[3]。BIM 技術(shù)通過自身的平臺，可以將工程中不同的專業(yè)、學(xué)科進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，通過其技術(shù)平臺，破除了地域限制，將不同的專業(yè)人員聚集在一起協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了最大化利用資源。

4 BIM 技術(shù)在房建工程施工中的應(yīng)用

BIM 技術(shù)快速計算功能。依靠6D 數(shù)據(jù)信息庫BIM 技術(shù)有快速的計算功能[4]。施工單位需要創(chuàng)建信息庫的時候，可以直接應(yīng)用 BIM 技術(shù)的6D 數(shù)據(jù)信息庫來對所需的內(nèi)容進(jìn)行快速的計算，來提高項目的預(yù)算精確度。施工單位用BIM 技術(shù)建模的話，在高速計算功能的同時，可以通過協(xié)同性以及模擬性對施工過程進(jìn)展進(jìn)行合理控制。

建筑性能分析。通過BIM 技術(shù)可對建筑性能進(jìn)行分析，在進(jìn)行施工設(shè)計的過程中，設(shè)計員可以利用BIM 技術(shù)對設(shè)計方案的可行性進(jìn)行評估[3]。在項目全周期里，設(shè)計方案非常的重要，決定了建設(shè)能否成功，通過BIM 技術(shù)可以對其進(jìn)行全方位的評估，可為施工安全性提供保障。

BIM 技術(shù)的三維渲染。BIM 技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中，是通過建模的形式來實(shí)現(xiàn)的，需要進(jìn)行三維渲染，可以增加模型的展示效果，對施工設(shè)計管理非常的重要。

用施工模擬技術(shù)來對施工進(jìn)行控制分析[3]。對于大型的項目來說，在實(shí)際的施工中會出現(xiàn)很多因素的影響，如氣候、材料供給、周邊環(huán)境、人員等因素，會對施工的進(jìn)度質(zhì)量安全預(yù)算有很一定的影響，進(jìn)行施工模擬可以對這些有可能影響正常施工的因素進(jìn)行模擬。利用BIM 技術(shù)建立模型，對模擬施工現(xiàn)場建立模型，根據(jù)不同的影響因素對施工進(jìn)行合理的分配，這樣就可以對施工有一個整體的把控，有效地降低了施工的安全風(fēng)險，可以保證工程的按時完成以及減少不必要的開支。

輔助現(xiàn)場管理。當(dāng)前的施工現(xiàn)場還是大部分都是以二維圖紙來進(jìn)行現(xiàn)場的管理，空間性非常的差，在進(jìn)行管線的排布時往往會出現(xiàn)很多的問題，有些問題一旦出現(xiàn)就難以修改。而通過BIM 技術(shù)可以消除這些不利的影響，在施工之前進(jìn)行可視化處理，根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況發(fā)現(xiàn)這些問題及時的調(diào)整，使得在實(shí)際的管線鋪設(shè)中不再出現(xiàn)這樣那樣的問題[1]。

BIM 技術(shù)提高房建的管理信息化水平。BIM 技術(shù)是數(shù)字信息的優(yōu)化整合，在施工管理過程中，可以利用BIM 技術(shù)的這個功能來提高管理的信息化水平[3]。BIM 技術(shù)可以對施工過程中的信息進(jìn)行跟蹤，可以保證施工信息不會缺失。通過信息化，可以是業(yè)主、施工、監(jiān)理三方共享一個信息平臺，使得各方人員可以更快的獲得想要的信息，進(jìn)而提高管理效率。

在項目的施工前期，有足夠的時間來進(jìn)行模擬，同時建立一個完美的BIM 模型，也是非常的重要。結(jié)合設(shè)計方的資料，我們可以首先進(jìn)行BIM 模型的建立，如果設(shè)計方有模型的話我們需要認(rèn)真的核對看是否有漏洞，及時的進(jìn)行修改。通過建模，我們就可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的很多問題，這就需要我們進(jìn)行匯總并且及時與設(shè)計方溝通，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。在施工過程中，按時的進(jìn)行打樣，介個施工現(xiàn)場的情況對BIM 模型進(jìn)行更新，對其施工進(jìn)度、成本、質(zhì)量進(jìn)行一個整體的把控，將模型與實(shí)際的施工相結(jié)合，在施工過程中及時的發(fā)現(xiàn)問題，給出方案，解決問題。項目竣工以后，進(jìn)行匯報。

如果是在施工中介入BIM 的話，就無法對全項目進(jìn)行BIM 模擬分析，此時就需要有針對性性的進(jìn)行分析，用來對施工輔助。作為BIM 的主要負(fù)責(zé)人，首先對項目的進(jìn)展進(jìn)行整理的了解，對施工階段以及后續(xù)的施工要有一個整體的了解，BIM 技術(shù)旨在輔助施工解決施工過程中的問題，提高效率節(jié)省成本等。其次，我們需要準(zhǔn)確的了解已經(jīng)完成的工序以及將要開始的工序，進(jìn)而預(yù)測會出現(xiàn)的問題，接著進(jìn)行資料的梳理，為建模做準(zhǔn)備[7]。最后，分析施工過程中的問題點(diǎn)，進(jìn)行建模分析，列出問題，與施工方交流，需要優(yōu)化的話即使與設(shè)計方、甲方溝通進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，如此反復(fù)，使BIM 在施工過程中達(dá)到預(yù)定的效果，提高施工的效率，節(jié)省項目經(jīng)費(fèi)，降低安全風(fēng)險[2]。

5 BIM 技術(shù)在市政公路橋梁工程中的應(yīng)用

5.1 地形圖的處理

BIM 技術(shù)應(yīng)用在市政公路橋梁施工階段，利用相關(guān)數(shù)據(jù)能夠提升施工效率和質(zhì)量。利用BIM 技術(shù)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的分析處理。在設(shè)計初期，就可以實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案的優(yōu)選，實(shí)現(xiàn)道路中心線轉(zhuǎn)化的施工[1]，可以有效地提高路橋工程的建設(shè)質(zhì)量和效率。通過對工程功能結(jié)構(gòu)等問題的分析總結(jié)和對施工人員的研究，形成最優(yōu)的施工方案[5]。

5.2 道路橫縱斷面施工

BIM 技術(shù)的應(yīng)用，能都保障路橋工程中橫縱斷面施工的有效開展。對于路橋鋪裝布局等方面，通過對各類要求的把控，設(shè)置合理的節(jié)點(diǎn)參數(shù)，從而可以增加施工質(zhì)量和效率[1]。對于縱斷面的施工，根據(jù)建設(shè)要求，做好相應(yīng)的模型設(shè)計，對各類技術(shù)參數(shù)進(jìn)行收集，通過分析了解數(shù)據(jù)的變化，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行有效的調(diào)整，從而可以保證工程滿足建設(shè)要求。如果對項目進(jìn)行了變更，在道路中心線變更之后，地面線也會發(fā)生變化，在BIM 軟件中，這些變化會自動生成，從而提高了工作效率，通過模型的聯(lián)動功能可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)要素的同步修改設(shè)計。

5.3 地下管線的施工

路橋施工過程中，存在大量的地下管線，通過BIM 技術(shù)平臺，借助其生成的模型，可以對施工之后的管線進(jìn)行模擬，分析出各個設(shè)備、管路的應(yīng)用情況，針對不同的要求進(jìn)行施工管理，減少管線交叉的問題[5]。同時，可以在管線模型建立之后，進(jìn)行碰撞測試，對管線布局及時進(jìn)行調(diào)整，從而確保復(fù)雜的地下管線施工的科學(xué)性。

6 結(jié)語

無論是房屋建筑還是公路橋梁工程，都是一項非常復(fù)雜的系統(tǒng)性工作，無論是其設(shè)計施工還是管理，都具有復(fù)雜性。BIM 技術(shù)可以在設(shè)計方面進(jìn)行可視化分析，可以及時地發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，減少返工現(xiàn)象的出現(xiàn)，既保證了工期又降低了不可預(yù)測的成本。在施工階段，BIM 技術(shù)可以很好地為現(xiàn)場施工提供技術(shù)支持。BIM 技術(shù)現(xiàn)在正處在一個高速的發(fā)展期，在項目的全周期里面運(yùn)用越來越廣泛，具有很強(qiáng)的使用價值。