施工階段 BIM 技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐的總結(jié)與分析

陳益超，蒲雪林（四川良友建設(shè)咨詢有限公司， 四川 成都 610041）

0 引 言

自 2002 年開始，在國家相關(guān)政策的推動(dòng)下，BIM 概念開始在中國普及。十幾年后的今天，BIM 技術(shù)應(yīng)用、BIM 管理平臺(tái)、企業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)等都得到了長足的發(fā)展。目前，BIM 在國內(nèi)已經(jīng)成為一個(gè)高頻詞語。《2011—2015 年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中明確指出了建筑業(yè)“十二五”時(shí)期的總體發(fā)展目標(biāo)是“建筑企業(yè)信息系統(tǒng)的普及應(yīng)用，加快建筑信息模型（BIM）、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作等新技術(shù)在工程中的應(yīng)用，推動(dòng)信息化標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，促進(jìn)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)軟件的產(chǎn)業(yè)化，形成一批信息技術(shù)應(yīng)用達(dá)到國際先進(jìn)水平的建筑企業(yè)”，《2016—2020 年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》再次明確建筑業(yè)“十三五”時(shí)期的發(fā)展目標(biāo)是“全面提高建筑業(yè)信息化水平，著力增強(qiáng) BIM、大數(shù)據(jù)、智能化、移動(dòng)通訊、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)集成應(yīng)用能力，建筑業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化取得突破性進(jìn)展，初步建成一體化行業(yè)監(jiān)管和服務(wù)平臺(tái)，數(shù)據(jù)資源利用水平和信息服務(wù)能力明顯提升，形成一批具有較強(qiáng)信息技術(shù)創(chuàng)新能力和信息化應(yīng)用達(dá)到國際先進(jìn)水平的建筑企業(yè)及具有關(guān)鍵自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的建筑業(yè)信息技術(shù)企業(yè)”，足見我國對BIM 發(fā)展的高度重視。

隨著國家政策的大力推廣，各參建單位都開始重視BIM，如建設(shè)單位聘請專業(yè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行 BIM 管理，施工單位開始組建自己的 BIM 團(tuán)隊(duì)以提升企業(yè)的核心競爭力，等等。對于施工單位來說，應(yīng)用 BIM 技術(shù)可以增強(qiáng)企業(yè)的技術(shù)實(shí)力，輔助投標(biāo)，增加中標(biāo)率；應(yīng)用 BIM 技術(shù)信息化和數(shù)據(jù)化的特點(diǎn)，可以幫助企業(yè)建立數(shù)據(jù)庫，將項(xiàng)目管理信息、工程數(shù)據(jù)信息、商務(wù)信息等歸入企業(yè)數(shù)據(jù)庫中。

BIM 在項(xiàng)目實(shí)施過程中，雖然項(xiàng)目各異，但在實(shí)施過程中的應(yīng)用點(diǎn)基本相同，主要包含設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)模型創(chuàng)建、碰撞檢查、凈高分析，施工階段的方案優(yōu)化（管線、幕墻、鋼結(jié)構(gòu)、精裝）、施工模擬、信息化平臺(tái)管理，竣工階段的運(yùn)維模型和方案策劃。

1 施工階段 BIM 技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐總結(jié)

1.1 BIM 技術(shù)應(yīng)用實(shí)施策劃重點(diǎn)總結(jié)

在項(xiàng)目實(shí)施之前，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目需求、業(yè)主需求以及項(xiàng)目難點(diǎn)和項(xiàng)目應(yīng)用目標(biāo)進(jìn)行方案策劃。同時(shí)，為保證項(xiàng)目能有效開展 BIM 技術(shù)應(yīng)用，達(dá)到預(yù)設(shè)的 BIM 技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)，還應(yīng)做好以下幾方面工作。

1.1.1 實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)和制度

為保證項(xiàng)目應(yīng)用目標(biāo)統(tǒng)一、達(dá)到“一模多用”，應(yīng)根據(jù)實(shí)施方案制定相關(guān)的建模標(biāo)準(zhǔn)、各階段成果的交付標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)制定相應(yīng)的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)、審核制度、成果考核制度等，使 BIM 技術(shù)應(yīng)用取得最大效益。

1.1.2 應(yīng)用實(shí)施流程

在項(xiàng)目實(shí)施前期，明確項(xiàng)目各階段的實(shí)施流程和工作重點(diǎn)，并結(jié)合項(xiàng)目建設(shè)流程建立清晰明了的 BIM 技術(shù)應(yīng)用實(shí)施流程，將各階段工作前置，提前解決圖紙問題、組織協(xié)調(diào)問題、管理問題及其他相關(guān)問題，以保障項(xiàng)目的順利實(shí)施。

圖1 為常見的施工單位 BIM 項(xiàng)目實(shí)施流程圖。圖中每個(gè)項(xiàng)目階段都對應(yīng)了不同的 BIM 技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容，而每一項(xiàng)實(shí)施內(nèi)容都應(yīng)制定一套實(shí)施流程。

圖1 各階段 BIM 實(shí)施內(nèi)容

根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)和難點(diǎn)，建立健全組織架構(gòu)，專業(yè)到人，明確每個(gè)人的職責(zé)，確保工作有效合理地開展。圖2為成都天府國際機(jī)場空管工程項(xiàng)目的 BIM 團(tuán)隊(duì)架構(gòu)，顯著標(biāo)明了各階段 BIM 工作的執(zhí)行級(jí)層，明確劃分了各參建單位的責(zé)任，有效提升了項(xiàng)目的實(shí)施效率和項(xiàng)目管理水平。

圖2 BIM 團(tuán)隊(duì)架構(gòu)圖

2 施工階段 BIM 應(yīng)用點(diǎn)總結(jié)

在項(xiàng)目施工過程中，應(yīng)用 BIM 可以減少圖紙變更，有效輔助方案優(yōu)化，提高項(xiàng)目的技術(shù)水平和管理能力。每個(gè)項(xiàng)目在 BIM 應(yīng)用點(diǎn)、應(yīng)用深度、應(yīng)用方向上不盡相同，但從應(yīng)用目的上看無非是兩種類型：一種是以 BIM 為支撐的技術(shù)管理，另一種是以 BIM 為支撐的項(xiàng)目管理，具體應(yīng)用如下。

2.1 BIM 應(yīng)用于工程技術(shù)

2.1.1 施工圖設(shè)計(jì)優(yōu)化

項(xiàng)目圖紙是保證項(xiàng)目順利實(shí)施的基礎(chǔ)，通過 BIM 能夠解決大部分圖紙問題，并能夠從使用、美觀、能耗等方面提出優(yōu)化建議。在施工階段，施工技術(shù)人員已解決了大部分影響施工的圖面問題，如基本的圖紙標(biāo)注錯(cuò)誤、圖紙缺失、機(jī)電預(yù)留洞與結(jié)構(gòu)的碰撞等。

BIM 可在此基礎(chǔ)上運(yùn)用多款軟件及插件，在不影響其使用功能的前提下對各專業(yè)、系統(tǒng)路徑、材質(zhì)、功能房間布置等進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到節(jié)省成本、創(chuàng)造更多價(jià)值的目的。例如，成都某住宅項(xiàng)目的原設(shè)計(jì)方案，對地下室機(jī)房內(nèi)設(shè)備的擺放沒有充分利用好空間，經(jīng) BIM 優(yōu)化后，重新調(diào)整設(shè)備擺放位置，向內(nèi)移動(dòng)建筑墻，壓縮機(jī)房空間，騰出了 3 個(gè)地下室車位，為業(yè)主創(chuàng)造了額外的利益。

2.1.2 機(jī)電管線深化

機(jī)電管線綜合深化是 BIM 應(yīng)用的重要體現(xiàn)。前期利用BIM 軟件進(jìn)行模型創(chuàng)建，依據(jù)綜合深化原則，合理排布各專業(yè)管線，包括給排水、消防、電氣、暖通、工藝等，優(yōu)化了項(xiàng)目空間，提升了項(xiàng)目美觀性。同時(shí)，根據(jù)優(yōu)化的管線路由，合理安排施工工序，提升了項(xiàng)目管理能力，減少了項(xiàng)目工期。以成都天府機(jī)場空管工程為例，其專業(yè)多、管線錯(cuò)綜復(fù)雜，導(dǎo)致多處凈高不能滿足業(yè)主要求。BIM 團(tuán)隊(duì)利用 Revit 軟件對模型進(jìn)行管線綜合調(diào)整，經(jīng)建設(shè)方、設(shè)計(jì)方、施工方多家單位確認(rèn)，將成果輸出為 DWG 格式圖紙。施工單位嚴(yán)格按照該 BIM 深化圖紙進(jìn)行綜合支吊架制作和管線安裝施工，不僅縮短了大量工期，而且使得管線排布方案更趨合理、經(jīng)濟(jì)。

2.1.3 綜合支吊架深化

對于管線較為復(fù)雜的項(xiàng)目，人們通常會(huì)使用綜合支吊架以節(jié)省空間。BIM 團(tuán)隊(duì)對機(jī)電圖紙進(jìn)行深化，造成管線路由發(fā)生較大變動(dòng)，但綜合支吊架必須要完全按照機(jī)電管線的綜合深化圖紙進(jìn)行布置，若 BIM 團(tuán)隊(duì)同時(shí)提供支吊架圖紙，則會(huì)為施工現(xiàn)場與支吊架廠家節(jié)省大量的時(shí)間成本。目前，涉及支吊架深化的 BIM 團(tuán)隊(duì)較少，究其原因，一是相關(guān)軟件對支吊架的布置和受力分析未能達(dá)到理想的輔助效果，二是 BIM 團(tuán)隊(duì)缺少這類專業(yè)人才和施工經(jīng)驗(yàn)。

成都天府機(jī)場空管項(xiàng)目 BIM 團(tuán)隊(duì)在完成任務(wù)過程中總結(jié)出一套完整的支吊架深化流程：依據(jù)機(jī)電管線綜合深化方案排布支吊架→與支吊架廠家對接，了解支吊架出圖需求→完成支吊架出圖及受力計(jì)算后，交由支吊架廠家進(jìn)行節(jié)點(diǎn)深化和選材→核查支吊架廠家節(jié)點(diǎn)深化圖，確認(rèn)無誤后輔助支吊架廠家生產(chǎn)和安裝。具體方案如下。

（1）完成管線綜合后，應(yīng)用 Revit 插件（紅瓦、橄欖山、品茗）或 MagiCAD 軟件進(jìn)行綜合支吊架布置。其中，MagiCAD 能自動(dòng)識(shí)別管線進(jìn)行綜合支吊架選材、調(diào)整布置間距和受力計(jì)算，以彌補(bǔ)BIM工程師對支吊架專業(yè)知識(shí)的不足。

（2）完成綜合支吊架布置后，對不同類型的綜合支吊架進(jìn)行編號(hào)，繪制綜合支吊架的平面圖和剖面圖，應(yīng)用MagiCAD 出具不同類別的綜合支吊架受力計(jì)算書。

（3）將受力計(jì)算書和支吊架圖紙交付給支吊架廠家，廠家進(jìn)行預(yù)制加工后運(yùn)至施工現(xiàn)場進(jìn)行安裝。

相較于傳統(tǒng)的綜合支吊架廠家深化設(shè)計(jì)，這套作業(yè)流程節(jié)省了綜合支吊架廠家用于設(shè)計(jì)的大量時(shí)間。另外，現(xiàn)場完全按照 BIM 管線綜合深化圖紙進(jìn)行施工，從而確保了綜合支吊架的準(zhǔn)確性。

2.1.4 幕墻深化

在特殊項(xiàng)目中會(huì)出現(xiàn)外立面雙曲線幕墻，如機(jī)場項(xiàng)目和大型商業(yè)綜合體項(xiàng)目。這類項(xiàng)目的幕墻加工難度和施工難度都十分大，如果采用 BIM ，就能最大程度地簡化加工廠家和施工單位的作業(yè)流程。具體方案如下。

（1）應(yīng)用 Rhino 軟件搭建幕墻模型。Rhino 軟件能夠完整地反應(yīng)幕墻嵌板的尺寸、材質(zhì)、彎曲度以及嵌板之間的膠縫等信息，一比一展現(xiàn)現(xiàn)場的真實(shí)情況。

（2）將 Revit 建筑結(jié)構(gòu)模型與 Rhino 幕墻模型結(jié)合在一起，查找碰撞點(diǎn)并優(yōu)化幕墻。

（3）生成龍骨定位圖和面板大樣圖。施工單位依照龍骨定位圖可提前預(yù)埋龍骨錨件，不僅降低了施工難度，而且保證了錨點(diǎn)的準(zhǔn)確性。BIM 團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用 Rhino 軟件將曲面的面板鋪平，生成面板大樣圖，在對每一塊面板設(shè)置相關(guān)信息（如編號(hào)、尺寸等）后，將導(dǎo)出的圖紙和工程量直接提供給加工廠進(jìn)行加工。

2.1.5 精裝深化

相較于其他專業(yè)的深化，BIM 在精裝板塊上的應(yīng)用點(diǎn)較少。常規(guī)的精裝深化都是依照精裝圖紙搭建模型后查找與電氣點(diǎn)位及軟裝的碰撞問題，形成精裝問題報(bào)告，再利用 Lumion 等其他視頻渲染軟件對模型的材質(zhì)進(jìn)行調(diào)整并制作全景或視頻。不過，這類方法存在諸多問題。例如，建設(shè)方對視頻效果的要求與圖紙參數(shù)存在差異，不同的視頻制作人員和審核人員對視頻的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，導(dǎo)致制作出的視頻一版再版。為了提高工作效率，避免此類情況發(fā)生，BIM 工作團(tuán)隊(duì)在實(shí)施貴陽某機(jī)場空管項(xiàng)目過程中，摸索出一套新的精裝深化模式。

應(yīng)用 R e v i t 建立精裝模型并導(dǎo)入草圖大師（SketchUp，SU）繪圖軟件中，在 SU 中對材質(zhì)進(jìn)行調(diào)整，再用 Enscape 插件進(jìn)行渲染。由于 Enscape 插件是一款實(shí)時(shí)渲染的軟件，在 SU 中調(diào)整材質(zhì)后可直接在 Enscape中查看渲染效果，從而節(jié)省了大量的渲染時(shí)間?；谝陨宪浖l件，BIM 團(tuán)隊(duì)組織召開精裝方案會(huì)議，當(dāng)面與建設(shè)方和施工方商討精裝方案。運(yùn)用精裝施工單位提供的材質(zhì)貼圖，在 SU 中調(diào)整模型中的材質(zhì)；運(yùn)用 Enscape 插件展示渲染效果，敲定精裝中所有選材；生成 EXE 文件或視頻作為成果文件，EXE 文件不需要安裝任何軟件即可打開，操作便利，也彌補(bǔ)了非 BIM 專業(yè)人員對軟件知識(shí)的不足。

2.2 BIM 應(yīng)用于施工管理

2.2.1 BIM 平臺(tái)概述

第二類管理類應(yīng)用以 BIM 平臺(tái)為核心，平臺(tái)將各個(gè)專業(yè)的模型集合為載體，用于承載施工階段中的進(jìn)度、合同、成本、質(zhì)量、安全、圖紙、物料等信息，并通過多種終端實(shí)現(xiàn)有效決策和精細(xì)化管理，從而達(dá)到減少施工變更、縮短工期、控制成本、提升質(zhì)量的目的。那么，BIM協(xié)同平臺(tái)是如何達(dá)到以上成果的呢？下文將以 Revizto 協(xié)同平臺(tái)為例進(jìn)行闡述。

2.2.2 基于 Revizto 平臺(tái)的數(shù)字化管理

（1）Revizto 平臺(tái)可以支持超大型 BIM。BIM輕量化解決了設(shè)備的受限問題和BIM模型的普及問題，BIM 公司非常需要這個(gè)平臺(tái)來展示自己在 BIM、BIM 碰撞問題、管線綜合平面圖紙等方面的 BIM 成果。

（2）通過 Revizto 平臺(tái)可將 BIM 及其成果報(bào)告放入云端，讓業(yè)主、設(shè)計(jì)院、施工單位、項(xiàng)目管理單位等真正參與到 BIM 中。以 BIM 為工作基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)各方實(shí)時(shí)異地互聯(lián)、協(xié)同工作、成功應(yīng)用 BIM。Revizto 平臺(tái)有助于業(yè)主統(tǒng)籌各參與方，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全流程跟蹤的統(tǒng)一管理。

2.2.3 基于 Revizto 平臺(tái)的協(xié)同管理

在實(shí)施貴陽機(jī)場空管項(xiàng)目過程中，BIM 團(tuán)隊(duì)運(yùn)用Revizto 平臺(tái)開展了協(xié)同管理工作，并總結(jié)了應(yīng)用點(diǎn)并對其進(jìn)行了價(jià)值分析。在建立好項(xiàng)目文件之后，Revizto 協(xié)同平臺(tái)可對建設(shè)方、施工方、設(shè)計(jì)方、咨詢方、監(jiān)理方的賬號(hào)設(shè)置不同的使用權(quán)限。例如，平臺(tái)中的模型文件修改權(quán)限僅對 BIM 人員開放，但文件上傳權(quán)限則對所有項(xiàng)目參與方開放。這既能保證 BIM 的統(tǒng)一性，又能方便項(xiàng)目文件的管理。Revizto 平臺(tái)還擁有強(qiáng)大的問題追蹤功能，可以將 BIM的碰撞報(bào)告和設(shè)計(jì)問題溝通以云協(xié)同的模式將項(xiàng)目各參與方與各專業(yè)聯(lián)系起來，并追蹤問題狀態(tài)，直到該問題被完全解決歸檔為止。

BIM 技術(shù)在完成此項(xiàng)目的管線綜合優(yōu)化后，將優(yōu)化方案以問題追蹤器的形式上傳至平臺(tái)，對管線復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行追蹤定位，各參與方人員僅需點(diǎn)擊對應(yīng)問題追蹤器，即可查看對應(yīng)位置的三維展示。各參與方人員可實(shí)時(shí)在平臺(tái)上進(jìn)行交流互動(dòng)并形成記錄，方案確定后可歸檔留底，作為管線綜合依據(jù)。

2.2.4 基于 Revizto 平臺(tái)的可視化展示

區(qū)別于大部分 BIM 協(xié)同平臺(tái)，Revizto 平臺(tái)自帶了材質(zhì)調(diào)整和燈光調(diào)整，可以滿足大部分建筑虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）需求，可用于樣板房展示、建筑外立面展示等。

此項(xiàng)目為機(jī)場塔臺(tái)項(xiàng)目，由于外立面幕墻造型較為復(fù)雜，幕墻面板材質(zhì)的選取尤為重要。BIM 工作團(tuán)隊(duì)運(yùn)用Revizto 自帶的渲染效果等，在 Revizto 平臺(tái)中直接輔助建設(shè)方選取幕墻面板材料，節(jié)省了利用視頻軟件進(jìn)行渲染的時(shí)間。

3 結(jié) 語

目前，BIM 技術(shù)仍停留在項(xiàng)目的單個(gè)技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)上，需要我們不停地去探索和研究，有效地將 BIM 技術(shù)貫穿于項(xiàng)目的全生命周期。

（1）項(xiàng)目技術(shù)能力。目前，單個(gè) BIM 技術(shù)的應(yīng)用點(diǎn)遠(yuǎn)未覆蓋到整個(gè)施工過程中所遇到的難點(diǎn)，需要 BIM 技術(shù)人員努力去拓展。BIM 可視化主要體現(xiàn)在施工工序模擬上，未來可針對不同項(xiàng)目的需求，將 BIM 可視化的優(yōu)勢與高支模、鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制、裝配式預(yù)制相結(jié)合，達(dá)到指導(dǎo)生產(chǎn)與施工的效果，挖掘出 BIM 技術(shù)更深層的價(jià)值。

（2）企業(yè)技術(shù)能力。面對建筑行業(yè)中的競爭壓力，越來越多的企業(yè)開始重視 BIM 技術(shù)，但高校開設(shè) BIM 相關(guān)專業(yè)較晚，導(dǎo)致目前的 BIM 技術(shù)人員涉獵不深，對技術(shù)應(yīng)用的理解或?qū)浖恼莆詹粔蛉?，因而加快培養(yǎng) BIM 專業(yè)人才顯得格外重要。同樣，企業(yè)信息化建設(shè)也是快速提升企業(yè)技術(shù)能力和企業(yè)管理水平的重要途徑。若要充分體現(xiàn)信息化建設(shè)的價(jià)值，還需要得到企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)的大力支持，同時(shí)結(jié)合企業(yè)的管理水平和實(shí)際情況，確定明確的目標(biāo)和詳細(xì)的計(jì)劃。

（3）智慧工地。智慧工地是綜合運(yùn)用 BIM、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興信息技術(shù)與建筑業(yè)的深度融合，在項(xiàng)目全生命周期中保證工程的質(zhì)量、安全、進(jìn)度、成本等建設(shè)目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)；促進(jìn)多個(gè)部門的協(xié)同辦公，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目精益化建造、智能化管理的應(yīng)用。在建筑企業(yè)逐漸數(shù)據(jù)化的今天，智慧工地為企業(yè)數(shù)據(jù)化提供了積累數(shù)據(jù)的平臺(tái)，項(xiàng)目全生命周期中所有數(shù)據(jù)都能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化積累，為未來的項(xiàng)目提供數(shù)據(jù)支持。我們相信，隨著 BIM 技術(shù)進(jìn)入更深層次的研究階段，智慧工地也將得到更好、更快的發(fā)展。