淺析BIM技術在建筑建設智能化工程中的應用

劉德會，李杰，朱俊成

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

BIM是建筑信息模型，它將項目各類信息作為基礎建立三維模型，對建筑所有真實信息進行模擬。在實際項目中，通過對BIM的應用為項目施工提供指導，進而提升質量，減少工期和成本，防止無端的損耗、浪費，實現(xiàn)既有目標和價值。

2 BIM主要特點

①能實現(xiàn)可視化，使圖紙上籠統(tǒng)、模糊的線條變?yōu)槿S實體，能為各參與方的工作提供便利。項目的各參與方都能在可視化的背景下完成溝通和決策[1]。

②采用BIM能在最初階段就發(fā)現(xiàn)并解決碰撞問題，在保證設計質量的同時，還能縮短工期，減少成本。

③在BIM技術的加持下，能對那些很難完成的操作予以模擬，比如節(jié)能模擬、日照模擬及熱傳導過程的模擬，或在建造的同時完成四維模擬，即考慮了時間這一維度的三維模擬，以此確定最佳施工方案。值得一提的是，現(xiàn)在還有一些項目可以實現(xiàn)五維模擬，即在四維模型的基礎上加上造價這一維度，這樣能為成本控制目標的實現(xiàn)帶來便利。

④BIM能提供所有項目信息，如幾何、物理、規(guī)則、構件基本屬性及性能。隨著建筑復雜程度越來越高，BIM和不同優(yōu)化工具使項目優(yōu)化成為可能。比如，對項目投資與回報進行結合，確保業(yè)主能對設計方案進行優(yōu)化選擇，并對施工方案做針對性的優(yōu)化，進而有效降低成本。

⑤對BIM而言，其出圖特點在于能導出立面圖，在模型構建完成后，能按照需求導出很多立面圖及平面圖[2]。

⑥采用BIM不僅能展現(xiàn)出項目自身的三維模型，還能對工程信息予以描述，包括建材種類及其各項特性，以及生產的廠商和市場價格，此外，還能體現(xiàn)出各工序及其進度情況與進度計劃之間的偏差，以及不同構件存在的邏輯關系。

⑦在建筑全壽命周期若干階段中，能使建筑信息一致，并與項目推進相適應，任何信息都能實現(xiàn)自動更新。

⑧在BIM模型中，每個構件都有其參數限制，不同構件在參數上有一定關聯(lián)，當修改同類其中一種構件對應的參數后，能自動更改模型內該構件的所有屬性。

3 建筑智能化基本要求

建筑的智能化實際上就是把建筑看作一個平臺，然后通過對各類智能化信息予以高效運用，將不同的系統(tǒng)、應用及管理充分結合到一起，賦予建筑自我感知、動態(tài)信息傳遞、自主邏輯推理與實施決策，使建筑變成一個與人、環(huán)境良好結合的整體，實現(xiàn)為人類提供良好居住環(huán)境的目標。在科技發(fā)展中，使建筑智能化已經成為行業(yè)共同奮斗的目標，這些要求主要表現(xiàn)在幾個方面。

①打造一個既安全可靠、健康舒適，又科技先進、適應未來發(fā)展的室內空間環(huán)境。在實際工作中，要先保證基本的安全及健康，比如空調系統(tǒng)需要對空氣中是否含有污染物及有毒物等進行檢測，并自動感知，含量達到設定值后自動采取應對措施；應能對室內溫濕度及光照進行自動調節(jié)，甚至能對氣味、色彩及背景噪聲等進行控制[3]。對于智能化建筑群，應能實現(xiàn)一卡通，提高水電費、門禁管理及物業(yè)管理的便捷性。

②根據相關數據成果，空調和照明在建筑中是能耗大戶，約占總能耗的七成，部分建筑甚至更多。這就要求建筑在符合基本使用要求的前提下，最大限度利用光照及自然冷熱量對室內溫度進行合理調節(jié)，起到節(jié)約能源的作用，并能對室內環(huán)境進行自動控制[4]。

③適應多元化用戶給環(huán)境功能提出的要求。過去的建筑都將預設功能要求作為依據開展后續(xù)的建筑設計及結構選型，包括較小的開間不可當作大堂來設計和使用。為了達到預定的智能化，在結構設計中也要考慮智能化，不僅要為樓宇、辦公及通信的自動化提供可靠支持，還應采用大跨度且開放式的框架，方便用戶快速更改建筑功能或對建筑平面進行重新規(guī)劃。辦公所需各類設備應具備足夠的靈活性，采用綜合布線的方式，在室內合理分布若干強電及弱電插座，僅需對跳接線進行更改，即可快速轉變插座的功能。

④建筑實現(xiàn)智能化以后，用戶能及時獲取各類信息，并通過引入通信網絡，隨時和各地相關企業(yè)進行聯(lián)系[5]。

⑤為實現(xiàn)預期的建筑智能化目標，提供各項智能化功能，在智能化建筑的建設過程中，應建立以下系統(tǒng)：消防報警系統(tǒng)，火災發(fā)生后立即報警，減小火災造成的損失與傷亡，并能為逃生救援和消防滅火提供更多時間；閉路監(jiān)控系統(tǒng)，全方位多角度監(jiān)控，為建筑管理提供方便；停車場管理系統(tǒng)，提高停車場管理水平，減少人工投入，解決停車難的問題；樓宇自動控制系統(tǒng)；背景音樂與緊急廣播系統(tǒng)；有線電視與衛(wèi)星接收系統(tǒng)；計算網絡、寬帶接入與增值服務；無線轉發(fā)系統(tǒng)與無線對講系統(tǒng)；音視頻系統(tǒng)；綜合布線系統(tǒng)。除以上系統(tǒng)之外，為了更好地適應當前建筑智能化建設及發(fā)展的需要，還應加大物理管理系統(tǒng)及大屏幕顯示系統(tǒng)的研究和應用。

通過以上分析可知，基于建筑智能化建設的基本要求，在建筑智能化中引入BIM技術是十分重要且必要的，能解決傳統(tǒng)技術無法解決的問題，為項目設計、施工與運行都提供了便利，因此必須得到相關人員的高度重視，充分發(fā)揮BIM技術的特點及優(yōu)勢，為建筑智能化目標的實現(xiàn)提供可靠技術支持。

4 建筑智能化建設對BIM技術的應用

BIM技術在實現(xiàn)建筑智能化目標中的具體應用主要可以分為三個階段，即設計、施工與交付運行三個階段，BIM在不同階段中的應用有不同作用和效果。

1）BIM技術在建筑智能化設計階段中的應用

在最初的概念設計期間，從業(yè)人員可以把建筑用地區(qū)域內所有與勘察有關的信息都直接傳送到BIM信息庫。然后綜合考慮、分析和運算不同的因素，實現(xiàn)可研，接著在BIM的支持下形成場地環(huán)境模型，用于日照分析等以往無法實現(xiàn)的工作，并參照模型提供的各類模擬數據，確定和現(xiàn)狀最符合、和目標最貼近的建筑形式等方案[6]。

在項目的方案設計過程中，相關設計人員以環(huán)境與方位之間的關系為依據，確定環(huán)境總體布局與機電方案，同時借助BIM軟件綜合對比多套方案，以此選出與可持續(xù)發(fā)展目標相符的最佳方案[7]。

在項目的施工設計過程中，借助BIM軟件能解決各方面問題，包括施工安裝問題、技術方法選擇問題、材料配比問題和工程預算問題。另外，對于土建與機電兩個專業(yè)，還能實現(xiàn)以下幾種應用：沖突與碰撞檢測、綜合布管布線、負載計算與分析、豎向凈空優(yōu)化，建立不同專業(yè)的施工圖設計模型，同時直接交付到施工前期準備階段。

2）BIM技術在建筑智能化施工階段中的應用

根據相關統(tǒng)計結果可知，很多建筑項目都存在效率較低的問題。在項目施工過程中，采用BIM能對材料、場地和設備等各項信息開展動態(tài)集成，并定期對施工全過程予以模擬，這樣能直觀且真實地反映各個工序狀態(tài)，這能給各專業(yè)復雜工序的銜接轉換等帶來方便，對不同專業(yè)班組和人員的入場、組織進行統(tǒng)籌安排。對施工人員而言，在BIM協(xié)助下還能確定自身與其他專業(yè)在施工中需引起重視的環(huán)節(jié)，進而提高效率，縮短工期，防止增加成本。

3）BIM技術在建筑智能化交付運行中的應用

在項目的結算期之內，根據BIM軟件包含的各類信息，對模型中各類構件予以自動識別，包括構件名稱、基本屬性、規(guī)格尺寸、數量與性質，完成數據統(tǒng)計。對造價人員而言，還能導出和匯總所有統(tǒng)計信息，使施工算量程序得以簡化，保證工程量統(tǒng)計的準確性。因BIM技術能對建筑整個周期所用信息進行高度集成，所以在建筑的運行維護過程中，能為保養(yǎng)及維修創(chuàng)造便利[8]。

5 結語

綜上所述，BIM技術憑借其可視化、各專業(yè)協(xié)調、施工模擬與信息完備等特點，能適應建筑智能化的各項基本要求，包括安全、高效、舒適與快捷，為建筑創(chuàng)新提供助力，有十分廣闊的應用及發(fā)展前景。相信通過對BIM技術的合理應用，能有效推進建筑智能化的建設與發(fā)展，為現(xiàn)代化建筑建設及發(fā)展提供可靠的技術支持。