城市高架建筑信息模型應(yīng)用指南研究

童立清 趙劍鋒 高鐵成 周明 付后國

摘 要 我國城市高架建筑事業(yè)領(lǐng)域推廣和應(yīng)用BIM技術(shù)，相較于我國建筑行業(yè)包含的其他領(lǐng)域晚一些，由于城市高架橋工程項目的特殊性，整體BIM技術(shù)應(yīng)用水平尚處于起步階段，應(yīng)用點不夠全面，應(yīng)用深度也比較淺，缺乏一個有深度應(yīng)用的城市高架項目案例及BIM基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。文章將會圍繞城市高架建筑信息模型應(yīng)用指南，展開簡要的闡釋分析。

關(guān)鍵詞 城市高架;基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn);BIM技術(shù);應(yīng)用指南

概述

伴隨著國家層面“一帶一路”戰(zhàn)略和相關(guān)政策的提出和實施，我國市政交通行業(yè)發(fā)展過程中正在面臨著全新的挑戰(zhàn)。按照傳統(tǒng)施工管理方式，往往缺乏前控管理，帶來一系列的問題，如快餐式的設(shè)計周期導(dǎo)致設(shè)計質(zhì)量下降與施工變更過多的問題、粗獷式的施工管理導(dǎo)致項目管理成本以及施工安全事故率穩(wěn)定上升。尤其是在城市高架設(shè)計施工方面存在更多的制約因素對設(shè)計施工管理過程提出更高的要求。BIM技術(shù)的出現(xiàn)在極大程度上減少了以上的工程問題發(fā)生，并且已在相關(guān)行業(yè)取得了長足的發(fā)展，市政行業(yè)大量項目應(yīng)用BIM技術(shù)，同時相關(guān)的BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)與指南相繼出臺。如《中國市政行業(yè)應(yīng)用指南2015版》對市政行業(yè)進行了大體上BIM應(yīng)用的規(guī)范與指導(dǎo)，但針對城市高架領(lǐng)域的BIM應(yīng)用章節(jié)相對較少，因此為了完善市政行業(yè)的BIM應(yīng)用指南，通過以勝陸公路項目BIM應(yīng)用為例對城市高架領(lǐng)域BIM應(yīng)用進行規(guī)范和說明。

所謂BIM模型，即通常所說的建筑計算機模擬系統(tǒng)，或者是建筑信息模型（Building Information Modeling），是一種在現(xiàn)代工程建設(shè)事業(yè)領(lǐng)域擁有廣泛應(yīng)用空間的技術(shù)分析模型，其實質(zhì)是借由對所有建筑工程項目相關(guān)信息的整合運用，建構(gòu)形成具體的建筑模型，繼而利用數(shù)字信息仿真技術(shù)，模擬呈現(xiàn)特定建筑物在未來施工形成之后將會具備的各項真實信息。BIM技術(shù)分析模型具備穩(wěn)定且鮮明的可視化，以及協(xié)調(diào)性特點，其在現(xiàn)代工程建設(shè)事業(yè)領(lǐng)域能夠發(fā)揮不容忽視的重要作用，不僅能有效加快現(xiàn)代城市建設(shè)發(fā)展事業(yè)的推進速度，還能為廣大人民群眾的日?；a(chǎn)生活實踐過程，創(chuàng)造和提供優(yōu)質(zhì)且良好的服務(wù)支持條件。基于現(xiàn)有的研究成果和實踐工作經(jīng)驗可以知道，將BIM模型在城市高架建筑工程項目施工管理過程中加以引入運用，能發(fā)揮扎實且有效的實際影響作用。

從宏觀性理論分析視角展開闡釋，開展針對城市高架建筑工程項目的信息模型建設(shè)工作，應(yīng)當(dāng)遵循如下基本思路：①借由對CAD設(shè)計圖紙文本中承載的相關(guān)內(nèi)容的運用，建構(gòu)形成與具體化的城市高架建筑工程項目相對應(yīng)的施工流程靜態(tài)分析模型，其中具體包括城市高架建筑工程項目的主體結(jié)構(gòu)特點、城市高架建筑工程項目施工現(xiàn)場綜合環(huán)境技術(shù)特點，以及城市高架建筑工程項目施工現(xiàn)場臨時設(shè)施配置情況等多方面的信息要素內(nèi)容;②基于時間性考量維度的創(chuàng)造性工作，其具體內(nèi)容包含工程施工作業(yè)進度計劃的引入添加，建立形成與具體城市高架建筑工程項目相對應(yīng)的動態(tài)分析模型，繼而模擬演示城市高架建筑工程項目施工作業(yè)全過程各環(huán)節(jié)的具體狀況。

城市高架建筑信息模型應(yīng)用指南編寫過程中應(yīng)當(dāng)遵循的基本思路為：

本指南結(jié)合勝陸公路項目，充分利用基礎(chǔ)模型數(shù)據(jù)進行相關(guān)的BIM應(yīng)用上編寫，為城市高架建筑事業(yè)領(lǐng)域施工階段的BIM應(yīng)用提供基礎(chǔ)參考數(shù)據(jù)。

本指南著重于模型應(yīng)用、施工模擬、平臺應(yīng)用三方面內(nèi)容。

1模型應(yīng)用

通常情況下，很多項目的BIM應(yīng)用僅僅落在創(chuàng)建BIM模型這個過程，當(dāng)模型創(chuàng)建完成后就對要做什么應(yīng)用無從下手，為此我們基于勝陸公路項目的實踐，深入剖析城市高架特點，深度挖掘BIM模型（幾何體與信息）的價值。BIM模型作為一個儲存大量信息的數(shù)據(jù)庫，可通過整合、拆分、細(xì)化、變形等方式獲得施工階段所需的數(shù)據(jù)。通過對BIM模型的深化可利用BIM模型進行碰撞檢測、輔助鋼筋和鋼結(jié)構(gòu)下料、用于復(fù)雜節(jié)點的可視化技術(shù)交底等應(yīng)用。其中較深也很難的應(yīng)用點便是利用BIM模型輔助下料。輔助下料對BIM模型的要求非常高，比如鋼筋必須按照設(shè)計圖紙的信息對單根鋼筋的彎折角度、錨固長度、彎曲半徑設(shè)置好，按照既定的鋼筋排布規(guī)則在混凝土模型中實體放樣，既要按照設(shè)計要求同時需要兼顧施工實際，這個過程需要BIM人員非常仔細(xì)和專業(yè)。最后通過BIM模型將所有的鋼筋模型建好之后分別布局到圖紙中，對每一類鋼筋進行下料標(biāo)注隨同鋼筋明細(xì)表出具對應(yīng)下料單，供施工現(xiàn)場鋼筋準(zhǔn)確下料。雖然整個過程會相對煩瑣和工作量大，但對真正利用BIM模型指導(dǎo)現(xiàn)場施工的意義是非常重大，并且在模型深化過程中可對設(shè)計圖紙中的鋼筋間隙過小、鋼筋安裝順序混亂、鋼筋保護層不滿足要求等問題進行優(yōu)化。真正利用BIM技術(shù)實現(xiàn)精細(xì)化施工管理與質(zhì)量保障[1]。

在城市高架建筑工程項目施工圖紙設(shè)計工作開展過程中，對BIM技術(shù)的恰當(dāng)合理引入運用，能促進施工圖紙設(shè)計工作成果持續(xù)優(yōu)化完善，借由對三維管線輔助工具的結(jié)合運用，能有效解決處理在同一個模擬分析模型中統(tǒng)一擺放呈現(xiàn)多個專業(yè)內(nèi)容要素的設(shè)計工作目標(biāo)。在具體針對城市高架建筑工程項目施工圖紙開展深化設(shè)計工作環(huán)節(jié)過程中，要密切結(jié)合城市高架建筑工程項目實際具備的大小規(guī)模特征，切實設(shè)計形成具備更加充分精準(zhǔn)性和合理性的建筑工程施工流程模擬演示模型，改善規(guī)避傳統(tǒng)二維施工圖紙文本在設(shè)計和使用過程中存在的各類不合理問題，助力施工圖紙設(shè)計工作人員能夠全面直接地發(fā)現(xiàn)施工圖紙設(shè)計過程中遭遇的各類具體問題，并且選擇運用適當(dāng)策略展開改良調(diào)整。

在城市高架建筑工程項目施工建設(shè)作業(yè)環(huán)節(jié)的具體推進過程中，要借由對BIM技術(shù)的合理運用，以具備高度嚴(yán)謹(jǐn)性和規(guī)范性的管理干預(yù)工作態(tài)度控制好對各類施工應(yīng)用材料，以及施工技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用環(huán)節(jié)，繼而全面性地關(guān)注和掌握城市高架建筑工程項目施工現(xiàn)場內(nèi)部具體發(fā)生的各類情況?；贐IM技術(shù)的5D軟件在實際運行過程中，能夠全面性地導(dǎo)入施工場地信息、建筑整體信息，以及場地設(shè)施信息，在將城市高架建筑工程項目施工現(xiàn)場中的各類信息全面直觀生動地展示在施工管理人員面前條件下，能支持施工管理工作人員全面了解和掌握城市高架建筑工程項目施工過程中涉及的每一個具體步驟，以及已經(jīng)獲取的推進進度，在及時全面發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場中真實存在的各類具體問題前提下，制定和運用針對性策略展開解決處置。

在城市高架建筑工程項目施工建設(shè)作業(yè)環(huán)節(jié)的具體推進過程中，對BIM技術(shù)的恰當(dāng)引入運用，可以立足于城市高架建筑工程項目施工活動的完整流程，實現(xiàn)具備系統(tǒng)性、規(guī)范性，以及合理性特點的造價管理控制工作實踐目標(biāo)，在合理縮減項目運作過程中的經(jīng)濟成本支出數(shù)額前提下，確保項目運作過程中順利獲取到最優(yōu)化的經(jīng)濟收益[2]。

2施工模擬

BIM模型已具備三維幾何形態(tài)，通過對現(xiàn)實施工環(huán)境的真實模擬對施工過程中的質(zhì)量安全方面的隱患進行預(yù)測，通過對質(zhì)量安全隱患的排查與處理，利用優(yōu)化后的施工方案規(guī)范現(xiàn)場施工。尤其是在城市高架需要搭設(shè)腳手架與吊裝施工施工，因此會對施工范圍內(nèi)的交通造成較大的影響，通過BIM技術(shù)重建施工范圍內(nèi)的交通場景結(jié)合現(xiàn)場采集的交通數(shù)據(jù)對范圍內(nèi)的交通組織進行分析。通過分析結(jié)果對施工組織方案進行優(yōu)化，按優(yōu)化后的方案再次進行模擬分析循環(huán)至最終交通組織方案，減少或改造現(xiàn)有的交通情況，使得現(xiàn)場范圍內(nèi)交通盡量順暢[3]。

3平臺應(yīng)用

BIM模型應(yīng)用僅限于專業(yè)人員實現(xiàn)的靜態(tài)應(yīng)用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不滿足項目部對施工現(xiàn)場的精細(xì)化管理，而需要進行大范圍基于BIM模型對施工現(xiàn)場的動態(tài)管控，就必須借助施工管理平臺手段來實現(xiàn)。在施工管理平臺上集成BIM模型和建設(shè)過程數(shù)據(jù)彼此動態(tài)關(guān)聯(lián)，以此作為施工現(xiàn)場項目大數(shù)據(jù)庫，人人都通過終端設(shè)備向施工管理平臺提取相應(yīng)的施工所需數(shù)據(jù)信息，輔助管理決策。如進度管理需要對模型進行歸類與簡化，并將簡化后的模型上傳至施工管理平臺，通過將施工現(xiàn)場的施工進度數(shù)據(jù)與對應(yīng)部位的模型進行關(guān)聯(lián)即可完成實際進度數(shù)據(jù)的錄入。在施工管理平臺上通過模型上計劃進度數(shù)據(jù)與實際進度數(shù)據(jù)的比對分析就可以直觀查看施工現(xiàn)場的進度偏差情況。平臺上的模型不僅掛接了進度數(shù)據(jù)，同時模型還具有工程量信息，根據(jù)工程量即可得到完成該工程量對應(yīng)的相關(guān)資源情況如人工、機械、材料消耗量等信息。通過形成施工網(wǎng)絡(luò)計劃圖對施工進度進行偏差分析時，這些模型對應(yīng)的數(shù)據(jù)即可用于資源調(diào)配的決策參考[4]。

4結(jié)束語

綜合梳理現(xiàn)有研究成果可以知道，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)形態(tài)快速優(yōu)質(zhì)有序發(fā)展演化的實踐背景之下，BIM技術(shù)的存在和廣泛引入運用，能發(fā)揮極其顯著且不容忽視的實際影響價值，對BIM技術(shù)施加充分關(guān)注，并且在城市高架建筑事業(yè)領(lǐng)域?qū)ζ浜侠黹_展引入運用，不僅能有效改善提升城市高架建筑工程項目施工管理工作的質(zhì)量性、安全性，以及效率性，還能全面滿足城市高架建筑物施工建設(shè)環(huán)節(jié)運作過程中面對的各項基本需要，助推城市建設(shè)事業(yè)在具體運作發(fā)展過程中順利獲取到最優(yōu)化的綜合收益。

參考文獻

[1] 黃龍明.毗鄰鐵路、城市高架保障房綠色（適宜）建筑設(shè)計——以泰山街道東門1號地塊保障房項目為例[J].建材與裝飾，2020，（4）：85-87.

[2] 陳冠東.城市軌道交通車站建筑造型設(shè)計實踐性總結(jié)——以廣州新型有軌電車站及廣州軌道交通二十一號線高架站建筑實踐為例[J].低碳世界，2017，（14）：118-119.

[3] 許小波.鐵路橋梁規(guī)范和建筑規(guī)范在城市軌道交通高架車站結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].城市軌道交通研究，2014，17（9）：128-130.

[4] 唐堅.高架線站城市環(huán)境與車站建筑的建筑學(xué)研究——新田園城市的生長點·景觀高架生態(tài)軸[J].中外建筑，2004，（6）：120-124.