徐 剛
建筑工程涉及內(nèi)容較多且設(shè)計方面相對煩瑣,傳統(tǒng)設(shè)計階段因與實(shí)際情況不符造成多次返工的現(xiàn)象屢見不鮮,不僅影響建筑工程的整體施工進(jìn)度,還不利于我國建筑工程設(shè)計的長遠(yuǎn)發(fā)展。建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)技術(shù)能在建筑工程全過程中為設(shè)計工作提供相關(guān)數(shù)據(jù)支持,使工程設(shè)計人員的認(rèn)知更精準(zhǔn),為后續(xù)開展相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。因此,對新時代建筑工程領(lǐng)域而言,積極應(yīng)用BIM 技術(shù)是相關(guān)從業(yè)人員需要深入學(xué)習(xí)的重要課題。
BIM 技術(shù)是一種在計算機(jī)輔助設(shè)計(Computer Aided Design,CAD)等技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的多維建筑模型信息集成管理技術(shù)。借助該技術(shù)可以整合施工過程中各個階段的數(shù)據(jù)及資源,解決分布式和異構(gòu)工程資料的一致性、全局共享等問題,為工程項目生命周期中的信息創(chuàng)建、管理與共享提供了有力支撐。
此外,BIM 技術(shù)以三維模型為依托模擬建筑工程的設(shè)計工作,是一種應(yīng)用于工程設(shè)計、建造、管理的數(shù)據(jù)化工具。在建筑工程設(shè)計中運(yùn)用BIM 技術(shù)能提升管理質(zhì)量與施工水平,使建筑工程設(shè)計更具科學(xué)性,同時也能有效減少設(shè)計中的錯誤,從而全面提升工程整體質(zhì)量[1]。在運(yùn)用BIM 技術(shù)的過程中,工程設(shè)計人員可利用三維模型闡述設(shè)計內(nèi)容并形成設(shè)計圖紙,減少工程設(shè)計中不必要的煩瑣環(huán)節(jié),從而提升建筑工程的設(shè)計效率。BIM 技術(shù)的具有以下幾個特點(diǎn)。
(1)可視性。傳統(tǒng)建筑工程設(shè)計工作中,圖紙往往以平面的形式呈現(xiàn),導(dǎo)致建筑工程設(shè)計工作缺乏科學(xué)性與精準(zhǔn)度。利用BIM 技術(shù)可以客觀呈現(xiàn)建筑三維立體模型,同時更精準(zhǔn)地體現(xiàn)建筑工程的整體結(jié)構(gòu),使設(shè)計工作更具準(zhǔn)確性與完整性[2]。
(2)模擬性。利用BIM 技術(shù)能動態(tài)模擬施工過程中的各項操作,精準(zhǔn)模擬建筑工程的設(shè)計成果,為后續(xù)施工工作提供保障。BIM 技術(shù)還能運(yùn)用系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)的方法,結(jié)合各項數(shù)據(jù)給出最優(yōu)的建筑工程施工方案并逐步落實(shí)[3]。
(3)協(xié)調(diào)性與優(yōu)化性。一方面,利用BIM 技術(shù)能夠深入分析建筑工程圖紙中存在的問題并進(jìn)行有效溝通,通過多方共同協(xié)調(diào)工作,對建筑工程設(shè)計工作提出最優(yōu)方案,全面解決設(shè)計問題,實(shí)現(xiàn)減少損失的目標(biāo)。另一方面,利用BIM技術(shù)能夠優(yōu)化建筑工程方案與設(shè)計圖紙,避免出現(xiàn)重復(fù)設(shè)計的問題,使工程設(shè)計更高效,為建筑工程設(shè)計奠定基礎(chǔ)。
信息技術(shù)的跨越式發(fā)展為我國建筑事業(yè)的發(fā)展提供了有利支撐,傳統(tǒng)建筑工程設(shè)計在應(yīng)用信息技術(shù)的過程中存在局限性,主要針對設(shè)計局部或設(shè)計某個點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)用,無法有效銜接各個部分的具體數(shù)據(jù)或內(nèi)容,造成設(shè)計效率低、設(shè)計難度大等問題。將BIM 技術(shù)應(yīng)用于建筑工程設(shè)計工作能有效促進(jìn)信息技術(shù)與建筑領(lǐng)域有機(jī)結(jié)合,實(shí)體展示建筑工程的整體情況,便于設(shè)計人員后續(xù)調(diào)整設(shè)計方案。由此可見,利用BIM 技術(shù)能有效加快建筑工程進(jìn)度,減少工程設(shè)計環(huán)節(jié)中存在的問題,全面提升整體質(zhì)量。
工程設(shè)計人員在BIM 平臺中能夠全面檢查設(shè)計圖紙中存在的問題并詳盡修改,全面優(yōu)化工程項目模型,有效節(jié)約時間與人力成本。在傳統(tǒng)的建筑工程設(shè)計工作中,工程設(shè)計人員構(gòu)建的建筑模型往往存在深度不足的情況,后續(xù)因設(shè)計問題易造成施工隱患。而BIM 技術(shù)支持建筑工程設(shè)計人員全方位、多角度觀察建筑模型,并采取碰撞檢查的方法排除設(shè)計圖紙中存在的碰撞情況。同時,工程設(shè)計人員借助BIM 平臺還能及時與施工人員溝通,雙方共同完善設(shè)計方案,為建筑后期施工打好基礎(chǔ)[4]。
與傳統(tǒng)的設(shè)計模式相比,應(yīng)用BIM技術(shù)能提升建筑工程設(shè)計的可視化程度,有效模擬后續(xù)施工過程并優(yōu)化建筑設(shè)計,大幅提升建筑工程的整體設(shè)計效率。以往的CAD 軟件僅能手工繪制建筑模型平面圖,借助BIM 技術(shù)則可使建筑模型向三維立體化的方向發(fā)展,使設(shè)計方案更具視覺效果。此外,借助BIM 技術(shù)還能做出建筑工程完工后的效果圖,使相關(guān)人員能夠依照完工效果及時改善設(shè)計環(huán)節(jié)中的不足,全面提升建筑工程設(shè)計的科學(xué)性與合理性。
以往建筑物機(jī)電綜合管線安裝工程中,施工人員普遍使用AutoCAD 軟件,該軟件以二維繪圖與三維設(shè)計為依托完成管線排布的設(shè)計工作,但應(yīng)用于機(jī)電綜合管線安裝工程中的效果并不理想。BIM 技術(shù)擁有完整的信息數(shù)據(jù)庫,能輔助施工人員獲得更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息,并以此為依據(jù)對比管線布設(shè)前期環(huán)節(jié)的各類方案,綜合考量各方面的成本,從而選出最優(yōu)方案,節(jié)省資源。此外,云處理是BIM 技術(shù)中的一個重要環(huán)節(jié),能為設(shè)計單位與施工單位等各方提供更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息,有效落實(shí)機(jī)電綜合管線安裝工程。
目前,BIM 技術(shù)已日臻成熟,其在機(jī)電綜合管線安裝工程中得到了廣泛應(yīng)用。在具體應(yīng)用過程中需要注意以下3 點(diǎn)。第一,在機(jī)電綜合管線安裝工程的具體設(shè)計環(huán)節(jié),需要權(quán)衡建筑物給排水、電氣、暖通等各方面的使用情況,并在此基礎(chǔ)上布置相應(yīng)管線。第二,針對布置過程中不同管線間存在的擠占與沖突問題,需要在遵循基本原則的基礎(chǔ)上利用BIM技術(shù)合理調(diào)配管線布置。BIM 技術(shù)具備的可視化功能可有效模擬管線排布工作中的擠占與沖突問題,使綜合管線在機(jī)電安裝工程中處于最合理的位置。第三,完成模擬后要為施工人員提供綜合管線布設(shè)詳圖。
在以往機(jī)電綜合管線施工工程中,人力與物力的浪費(fèi)情況較為嚴(yán)重。施工人員需要審核施工圖紙,導(dǎo)致工期過長,人力資源耗費(fèi)過多,且人工審核易存在失誤,不利于機(jī)電綜合管線施工有效進(jìn)行。施工人員利用BIM 技術(shù)完成審核環(huán)節(jié),不但可以使審核更精準(zhǔn),而且能夠節(jié)約人力資源成本。另外,借助BIM 技術(shù)還能有效模擬機(jī)電綜合管線安裝工作中涉及的各類施工工藝,有效形成機(jī)電管線三維模型,為施工人員提供更多依據(jù),使其充分了解存在的不足并及時改進(jìn),有效縮短施工周期[5]。
機(jī)電綜合管線安裝工程中要逐步排查并避免碰撞問題,借助BIM 技術(shù)能夠確認(rèn)建筑物中的水、電、暖等管線分布狀態(tài),有效解決碰撞問題。在具體檢查過程中,需要注重以下內(nèi)容。第一,檢查水、電、暖管道的一致性,確保各類管線都處于協(xié)調(diào)狀態(tài),同時保證配電室上方無衛(wèi)生間或盥洗室等功能房。第二,檢查建筑物中的配電箱,保證其不與浴室共用墻體。第三,檢查空調(diào)水管,保證其不在電氣控制柜的上方。第四,檢查水過濾裝置,確保此類裝置位于冷風(fēng)機(jī)組入口。第五,檢查機(jī)電設(shè)備安裝工程中的各類預(yù)埋件,確保留洞情況符合工程項目要求。第六,檢查井道內(nèi)的設(shè)備,確保其與機(jī)房相關(guān)設(shè)備狀態(tài)一致。在各項檢查都完成后,即可使用BIM 技術(shù)模擬機(jī)電綜合管線模型。
利用地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System,GIS)技術(shù),可以對場地和建筑的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行建模,在規(guī)劃階段評價場地的利用狀況,并分析其特征,為新建工程的場地規(guī)劃、建筑布局等提供決策依據(jù)。隨著建設(shè)水平的提高,對建筑安全、文明建設(shè)也提出更高的要求,施工單位的首要目標(biāo)就是施工現(xiàn)場規(guī)劃。因此,如何進(jìn)行施工現(xiàn)場規(guī)劃與布局,消除安全隱患,是安全施工的首要工作。
工程建設(shè)中,經(jīng)常會因進(jìn)度緩慢而忽視場地材料的合理堆放,或者因?yàn)樵O(shè)備放置不當(dāng)而造成機(jī)械障礙,從而影響工程的施工進(jìn)度。施工現(xiàn)場的布局要充分考慮各個作業(yè)區(qū)域的用途,并根據(jù)施工進(jìn)度盡量減少場地布置的變動,保障現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)順利進(jìn)行。借助BIM 技術(shù)可以合理規(guī)劃和布局施工現(xiàn)場,保證工程順利進(jìn)行。
運(yùn)用BIM 技術(shù)可有效提高項目策劃人員的工作效率。方案論證中,利用BIM技術(shù)能夠達(dá)到良好的交互效果,使用戶和業(yè)主能及時反饋信息。通過BlM 平臺還可以直觀展示項目的重點(diǎn)與難點(diǎn),方便管理人員進(jìn)行決策。
利用BIM 技術(shù)可以建立現(xiàn)場布局模型,細(xì)致統(tǒng)計施工現(xiàn)場的材料、設(shè)備、工程量等一系列的資料,編制相應(yīng)的工程量統(tǒng)計資料。二次開發(fā)中,借助BIM技術(shù)不僅可以構(gòu)建三維模型,還起到信息和數(shù)據(jù)交互的作用。例如,進(jìn)行現(xiàn)場布置建模后,可統(tǒng)計模型的具體工程量,并用報表的形式有效統(tǒng)計每個設(shè)備的數(shù)量。同時,BIM 技術(shù)的建模是完全基于現(xiàn)有的工程量清單計價規(guī)則,所生成的工程量報表真實(shí)可信,不會出現(xiàn)由于建模規(guī)則問題而導(dǎo)致數(shù)據(jù)統(tǒng)計誤差。依據(jù)工程量清單,一方面方便后期的成本控制,另一方面也可有效控制后期的施工進(jìn)度。
BIM 技術(shù)是以信息化技術(shù)為基礎(chǔ),使用各種軟件完成對建筑工程技術(shù)參數(shù)的設(shè)定以及修改。該項工作可以通過三維建模的方式輔助完成,設(shè)計人員需要提前理解建筑結(jié)構(gòu)的布局特點(diǎn),并構(gòu)建三維模型。建筑結(jié)構(gòu)的三維建??梢灾苯语@示在計算機(jī)系統(tǒng)中,設(shè)計人員可以調(diào)整模型中展示的內(nèi)容,也可以利用三維模型對建筑應(yīng)該具備的各種功能進(jìn)行查驗(yàn)和審核。與傳統(tǒng)審核模式相比,BIM技術(shù)可以保證數(shù)據(jù)信息更加準(zhǔn)確,例如,在分析建筑結(jié)構(gòu)某部分的受力情況時,BIM 三維建??梢苑治龀鼋Y(jié)構(gòu)的具體受力參數(shù),也可以針對建筑地基承受的重力進(jìn)行重新計算。隨著城市建設(shè)的不斷加快,高層建筑越來越多,建筑結(jié)構(gòu)也日益復(fù)雜,使用BIM 技術(shù)可以計算建筑各個部分以及整體的受力情況,并利用三維建模的方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)分解,可以充分保證設(shè)計圖紙的科學(xué)性。
成本控制是建筑工程項目設(shè)計施工中的重要內(nèi)容,由于多數(shù)工程項目的施工周期較長,容易受到外部環(huán)境因素的影響,導(dǎo)致工程項目的成本超出預(yù)算,借助BIM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對工程成本的動態(tài)管理。
3.9.1 決策階段
在設(shè)計施工之前的決策階段,可以利用BIM 技術(shù)構(gòu)建BIM 模型,對建筑工程項目進(jìn)行模擬,從而了解更多關(guān)于工程成本的信息內(nèi)容;可以采取虛擬施工的方式對不同的施工方案進(jìn)行比較,以完成對施工設(shè)計的優(yōu)化;可以在相同的施工環(huán)境中對施工環(huán)節(jié)的各種資源分配和價格進(jìn)行計算,有效避免重復(fù)施工的問題。
3.9.2 設(shè)計階段
建筑工程的設(shè)計工作是在完成施工決策后開展的,該環(huán)節(jié)的主要工作內(nèi)容是設(shè)計出可以對施工提供有效指導(dǎo)的方案圖紙。為有效控制工程成本,設(shè)計人員應(yīng)針對工程項目中的各項資源,包括材料、施工設(shè)備以及人員等進(jìn)行合理分配,設(shè)計出具有較強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性和可行性的施工方案。無論在施工的整體部署還是施工計劃方面,都可以通過BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)可視化操作,有效避免施工方案在后續(xù)應(yīng)用過程中出現(xiàn)整改、返工的問題,達(dá)到降低工程項目整體成本的目的。此外,應(yīng)用BIM 技術(shù)時可以通過搭建信息化平臺共享信息,便于建筑工程各責(zé)任主體之間進(jìn)行討論,擬定最終的施工方案,避免因?yàn)閭€別設(shè)計人員的失誤導(dǎo)致工程成本增加。
3.9.3 施工階段
BIM 技術(shù)在施工階段的應(yīng)用主要體現(xiàn)在工程偏差分析以及工程變更分析方面。首先,工程偏差分析屬于事后分析工作,可以利用BIM 技術(shù)的優(yōu)勢對施工進(jìn)度以及成本控制偏差產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析,也可以分析施工成本的盈虧情況及其成因。其次,工程變更分析是指正式施工之前,需要利用建模的方式將二維圖紙上的信息內(nèi)容傳遞到BIM 模型中,并建立BIM 數(shù)據(jù)庫,當(dāng)出現(xiàn)工程變更時,可以將變更的部分設(shè)置為獨(dú)立的施工模塊來計算施工成本。
3.9.4 竣工階段
竣工階段是確定項目成本的關(guān)鍵階段,借助BIM 技術(shù)的優(yōu)勢進(jìn)行竣工結(jié)算,可以立體展現(xiàn)出建筑工程中存在的問題,并在數(shù)據(jù)庫快速找到數(shù)據(jù)進(jìn)行自動計算,從而得到較準(zhǔn)確的工程總成本數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)也可以作為檢測成本控制效果的指標(biāo)。
建筑工程設(shè)計作為建筑工程項目的重要環(huán)節(jié),對建筑整體的質(zhì)量有著重要的影響。借助BIM 技術(shù)能夠使建筑工程設(shè)計管理更加規(guī)范,減少設(shè)計管理中的弊端。因此,相關(guān)從業(yè)人員需要積極應(yīng)用BIM 技術(shù),并在建筑工程設(shè)計工作中探索其應(yīng)用的新途徑,為建筑行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。