淺談建筑全生命周期中BIM技術(shù)應(yīng)用

易暉翔

（廣州市設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司）

1 BIM技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)分析

在現(xiàn)在的施工設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，從土建、結(jié)構(gòu)到機(jī)電專業(yè)，存在各專業(yè)相互協(xié)調(diào)落實(shí)條件的過(guò)程。為避免土建專業(yè)提資過(guò)晚而造成機(jī)電工作進(jìn)度滯后，機(jī)電專業(yè)會(huì)同時(shí)進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)的部分設(shè)計(jì)。通過(guò)BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)多專業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)更新替換，并且展示出更為準(zhǔn)確的三維模型。而在三維模型中，也能更清楚的展示出圖紙的H+（標(biāo)高）等屬性，為造價(jià)專業(yè)計(jì)算豎向工程量提供了更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。多專業(yè)于同一平臺(tái)作業(yè)，能夠在設(shè)計(jì)階段模擬在施工過(guò)程中各專業(yè)管線碰撞的問(wèn)題，避免施工條件不足而產(chǎn)生返工，從技術(shù)提升上節(jié)約了各項(xiàng)成本，提高效率。

2 BIM協(xié)同性特點(diǎn)

在項(xiàng)目策劃的階段，即需考慮是否需要BIM技術(shù)的介入。BIM技術(shù)在項(xiàng)目的策劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)管理等各階段，都有逐步深入地應(yīng)用，為各方提供了一個(gè)宣傳展示、信息碰撞、數(shù)據(jù)獲取、分析運(yùn)營(yíng)的平臺(tái)。從初步的方案，能夠通過(guò)BIM技術(shù)展示出整體的3D效果；在設(shè)計(jì)過(guò)程中，有效改善業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工等多方的問(wèn)題碰撞溝通，從軟件應(yīng)用上幫助施工單位決策，運(yùn)用三維模擬的方式減少各重點(diǎn)部位在施工過(guò)程中的錯(cuò)漏碰撞，有效地減少了后續(xù)的更正修改率，減少了設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中的時(shí)間、人力、物力浪費(fèi)，為各階段設(shè)計(jì)、決策提供更為有效的模型依據(jù)[1]。

筆者站在設(shè)計(jì)的角度，在熟練掌握BIM軟件之后，建模過(guò)程中能迅速發(fā)現(xiàn)其他專業(yè)對(duì)自身專業(yè)的影響。從簡(jiǎn)單的管線碰撞、機(jī)房排布，到深入的綜合凈高、造價(jià)算量，都是需要各專業(yè)設(shè)計(jì)從中配合調(diào)整，針對(duì)平面圖紙?jiān)俅螌徍?，?duì)圖紙有效把關(guān)。最終，提供一版精確無(wú)誤的三維模型以作為造價(jià)算量、施工指導(dǎo)文件。

多專業(yè)處于同一平臺(tái)作業(yè)，最后再進(jìn)行整合調(diào)整，這便是BIM建模的一個(gè)過(guò)程。常規(guī)的CAD設(shè)計(jì)，未能做到協(xié)同作業(yè)，后置專業(yè)存在無(wú)法及時(shí)獲取建筑平面提資的情況，也存在在一版圖紙交付后，發(fā)現(xiàn)建筑底圖不一致，未能及時(shí)有效的更新提資條件。而這，也是協(xié)同作業(yè)的一個(gè)優(yōu)勢(shì)，BIM技術(shù)通過(guò)同一平臺(tái)，在設(shè)計(jì)人員習(xí)慣性的保存后，便能夠在服務(wù)器端實(shí)時(shí)更新模型，各專業(yè)也能根據(jù)更新迅速修改自身設(shè)計(jì)內(nèi)容，避免因提資節(jié)點(diǎn)滯后而導(dǎo)致圖紙更新的不及時(shí)。反之，當(dāng)機(jī)電專業(yè)在同一模型上進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，土建專業(yè)也能夠根據(jù)管線圖紙，檢查到對(duì)自身專業(yè)的影響。包括建筑的外立面效果，走廊內(nèi)凈高，以及結(jié)構(gòu)專業(yè)的管線穿梁孔洞，能夠及時(shí)反饋給各專業(yè)，方便設(shè)計(jì)人員及時(shí)溝通調(diào)整設(shè)計(jì)上的欠缺點(diǎn)。協(xié)同的流程不同于以往一次提資、一次溝通的過(guò)程，變?yōu)榘l(fā)現(xiàn)問(wèn)題立刻解決的方式，避免了因多方需求不一致且溝通時(shí)長(zhǎng)不夠?qū)е聢D紙修改不到位的情況，多專業(yè)之間通過(guò)三維模型增強(qiáng)了模型可視化的有效溝通。

3 BIM模型數(shù)據(jù)可視化特點(diǎn)

建筑物作為一個(gè)實(shí)體，平面圖并不能完全展示設(shè)計(jì)者對(duì)其作品所定義的內(nèi)涵，這無(wú)非是一個(gè)管中窺豹的過(guò)程。數(shù)字三維模型的出現(xiàn)，使之以一種更全面的方式，將我們所設(shè)想的建筑，更全面地展示在人們的眼前。設(shè)計(jì)不單單是一份事業(yè)，同時(shí)也是一門藝術(shù)，觀點(diǎn)的不同，對(duì)藝術(shù)的評(píng)判亦會(huì)產(chǎn)生碰撞的火花。以前，或許在溝通上存在言語(yǔ)表述不清晰的地方，需求方無(wú)法正確在腦海中勾勒出我們所描述的畫(huà)面，我們也無(wú)法正確理解需求方的部分需求。但是隨著數(shù)字三維模型的技術(shù)推進(jìn)，我們可以用區(qū)別于以往平面圖的展示方式，用三維模型來(lái)表達(dá)我們所規(guī)劃的作品，需求方也可以更加精準(zhǔn)地針對(duì)某一點(diǎn)提出不同的看法和意見(jiàn)。加快了溝通的過(guò)程，更加有效地使設(shè)計(jì)周期縮短，出品成果時(shí)間更迅速（見(jiàn)圖1）。

圖1 BIM可視化模型圖

4 BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在當(dāng)前的建筑工程設(shè)計(jì)中，由于BIM技術(shù)的尚未普及，加上現(xiàn)在行業(yè)正處于一個(gè)低迷的狀態(tài)，設(shè)計(jì)方工作量很大，業(yè)主需求不明確導(dǎo)致輸入條件不穩(wěn)定，重復(fù)修改多次圖紙。設(shè)計(jì)作為一個(gè)建筑落地的初期的重要環(huán)節(jié)，各個(gè)設(shè)計(jì)人員無(wú)法統(tǒng)一一個(gè)設(shè)計(jì)思路，針對(duì)甲方所期望實(shí)現(xiàn)的功能，需要達(dá)到的效果也有不同的做法，部分人員缺失基礎(chǔ)創(chuàng)新能力，以至于在項(xiàng)目落地后，有時(shí)會(huì)很難使各方都滿意這一件作品。

由于采用較為簡(jiǎn)單的效果模型，因此在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題。在對(duì)模型進(jìn)行剖析時(shí)，無(wú)法驗(yàn)證它的落地性。僅為一個(gè)概念思想，而會(huì)缺乏理論上的支持，其中存在著風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致對(duì)建筑的設(shè)計(jì)不能得到有效地保障。

目前行業(yè)內(nèi)工期壓力大，在把控設(shè)計(jì)效果的同時(shí)，也會(huì)縮短出品設(shè)計(jì)成果的周期，這也極大地增加了設(shè)計(jì)人員的工作難度。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)手段，在展示效果圖的時(shí)候，往往是基于一個(gè)概念或一個(gè)二維靜態(tài)平面，與三維的模型有著極大地區(qū)別，它是靜態(tài)的，缺乏全面美感度的一面。雖然成品效果基于初步設(shè)計(jì)在后期已進(jìn)行了更加深化的加工，具有了針對(duì)于最初概念所獨(dú)有的特色。但是對(duì)于建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，還無(wú)法展示其全貌。各個(gè)專業(yè)所關(guān)注的效果點(diǎn)不同，整體的效果圖也可能會(huì)欠缺建筑內(nèi)部及部分外部的局部?jī)?nèi)容，以至于在建筑落成后，非專業(yè)人員對(duì)于其最終成品會(huì)有一定的落差感。

在現(xiàn)有建筑工程項(xiàng)目的實(shí)施推進(jìn)過(guò)程中，BIM技術(shù)的輔助也是十分有必要的。BIM模型的構(gòu)建，也可促進(jìn)業(yè)主需求穩(wěn)定化，在多方對(duì)模型的審核下，確認(rèn)建筑用途及效果，避免因圖紙理解不到位而產(chǎn)生的二次修改，有效地減少了工作量。并且在模型確認(rèn)的過(guò)程中，也保證了多方對(duì)于部分細(xì)節(jié)的確認(rèn)，做到了全面審核，對(duì)設(shè)計(jì)作品的落成效果有了一個(gè)提前模擬的觀察與評(píng)判。

在建模和深化、轉(zhuǎn)化、傳遞的過(guò)程中，要確保信息的完整性，防止信息外泄和扭曲，及時(shí)地將與設(shè)計(jì)方案和相關(guān)資料傳遞給需要的各方，在此過(guò)程中，計(jì)算、分析出工程量清單等，不可違背現(xiàn)行規(guī)范條例。

BIM除了能展示出視覺(jué)效果，也能對(duì)項(xiàng)目細(xì)節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)展示。傳統(tǒng)的建筑工程設(shè)計(jì)模式往往無(wú)法做到面面俱到，設(shè)計(jì)師們只能從平面圖角度去觀察，過(guò)程中存在平面、立面數(shù)據(jù)不一致的問(wèn)題，BIM則能有效地同時(shí)修改數(shù)據(jù)，達(dá)到所有（平立剖）面數(shù)據(jù)一致的結(jié)果。BIM技術(shù)在基于三維模型的基礎(chǔ)上，更可以添加材質(zhì)作為一個(gè)更加深入的模擬，使之設(shè)計(jì)的計(jì)算數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)的合理性更具有可實(shí)施性。建筑專業(yè)可以對(duì)比不同材質(zhì)其外立面呈現(xiàn)的不同效果等；結(jié)構(gòu)專業(yè)則可以通過(guò)材質(zhì)等計(jì)算其荷載力等；機(jī)電專業(yè)配置設(shè)備后，對(duì)于空間的考量更為精準(zhǔn)，也可以在配合裝修的階段，預(yù)留出準(zhǔn)確的管線排布方案以滿足凈高、裝修效果等要求。

造價(jià)專業(yè)通過(guò)BIM模型獲取數(shù)據(jù)信息后，也可以根據(jù)模型制作更為精準(zhǔn)的算量模型，三維模型往往能比以往的二維平面獲取更多數(shù)據(jù)，工程概算也能夠更加精準(zhǔn)。因?yàn)锽IM模型比二維平面更加精細(xì)，對(duì)于管線的排布更為準(zhǔn)確。原有設(shè)備專業(yè)僅提供本專業(yè)二維平面，沒(méi)與其他專業(yè)協(xié)調(diào)內(nèi)容，而導(dǎo)致工程量不準(zhǔn)確，現(xiàn)在就可以通過(guò)BIM的協(xié)同特點(diǎn)解決。BIM技術(shù)在應(yīng)用上的日益成熟，既能精準(zhǔn)的控制造價(jià)，又能使工程設(shè)計(jì)的有效性、科學(xué)性和合理性得到全面的提升。

5 BIM在建筑施工中的應(yīng)用

在進(jìn)行BIM建模過(guò)程中，各專業(yè)均可對(duì)各項(xiàng)構(gòu)件編碼定位，各個(gè)構(gòu)件都有其獨(dú)一無(wú)二的數(shù)據(jù)列表，在進(jìn)行施工前通過(guò)建模模擬施工方案，用三維的形式完整體現(xiàn)施工流程，現(xiàn)場(chǎng)人員也可以此作為施工指導(dǎo)開(kāi)展實(shí)際操作。同時(shí)模型也能夠達(dá)到可視化技術(shù)交底的作用，通過(guò)模型可更清楚地了解到施工所需要預(yù)留部位等注意點(diǎn)[3]。施工方通過(guò)對(duì)二維、三維的圖面進(jìn)行比對(duì)，對(duì)項(xiàng)目建筑所需的材料進(jìn)行更精準(zhǔn)的計(jì)算、采購(gòu)，從而節(jié)約了物力成本。此外，BIM模型基于多專業(yè)在同一平臺(tái)上進(jìn)行設(shè)計(jì)修改，當(dāng)設(shè)計(jì)數(shù)值發(fā)生變化時(shí)，相關(guān)數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)更新，避免了因?yàn)閿?shù)據(jù)變更不及時(shí)造成的損失，確保設(shè)計(jì)內(nèi)容可以精準(zhǔn)地落實(shí)到施工過(guò)程當(dāng)中（見(jiàn)圖2）。

圖2 BIM施工管線綜合圖

6 BIM在可視化運(yùn)維管理中的應(yīng)用

項(xiàng)目建設(shè)完成后，建設(shè)方將項(xiàng)目整體交付給物管方，物管方會(huì)有針對(duì)此項(xiàng)目業(yè)態(tài)的管理模式[2]。針對(duì)建筑內(nèi)所擁有的機(jī)電系統(tǒng)，BIM模型可輔助搭建數(shù)據(jù)可視化3D模型地圖，將智能化各子系統(tǒng)集成于可視化平臺(tái)上，使建筑的運(yùn)營(yíng)情況可視化。子系統(tǒng)包括視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、入侵報(bào)警系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、梯控系統(tǒng)等。

對(duì)于建筑內(nèi)安全防范技術(shù)優(yōu)化，實(shí)時(shí)監(jiān)控建筑內(nèi)所需要布防區(qū)域。對(duì)于建筑內(nèi)設(shè)備運(yùn)營(yíng)維護(hù)遠(yuǎn)程化，可以在控制室內(nèi)集中控制，規(guī)劃好管理模式，分批次分時(shí)段啟停、調(diào)節(jié)、收費(fèi)，不同標(biāo)準(zhǔn)均可一鍵操作；也可以在三維模型中實(shí)時(shí)查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，判斷是否需要派遣檢修人員前去維護(hù)，大大節(jié)省了人力及財(cái)力開(kāi)支。當(dāng)發(fā)出安防告警或者設(shè)備報(bào)警時(shí)，多項(xiàng)系統(tǒng)也可以進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，在模型中標(biāo)記出報(bào)警區(qū)域，將準(zhǔn)確的信息及時(shí)反饋給值班人員進(jìn)行處理。

而對(duì)于游客來(lái)講，身在復(fù)雜的建筑物內(nèi)，假設(shè)有一套隨時(shí)可以指路的地圖，就可以更好地規(guī)劃出自己所喜好的游覽路線。三維地圖搭配無(wú)處不在的藍(lán)牙信標(biāo)，可以對(duì)每一位接入系統(tǒng)的游客進(jìn)行定位、游覽引導(dǎo)；也可以配合其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，計(jì)算出一段時(shí)間內(nèi)，建筑的游客人數(shù)、制冷量、用電量等數(shù)據(jù)，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析目前的盈虧狀況，實(shí)時(shí)調(diào)整物業(yè)的管理運(yùn)營(yíng)模式，以滿足當(dāng)前形勢(shì)下運(yùn)營(yíng)管理的需求，也可展示出項(xiàng)目的新穎亮點(diǎn)。

7 結(jié)語(yǔ)

BIM模型本身就是建筑的數(shù)字信息模型，BIM技術(shù)在協(xié)同性、數(shù)據(jù)性等方面的優(yōu)勢(shì)，使得BIM技術(shù)對(duì)于建筑行業(yè)，無(wú)論是在最初的設(shè)計(jì)階段或是后續(xù)的施工階段，以及后續(xù)的運(yùn)營(yíng)管理階段都有著重大的指導(dǎo)意義。數(shù)字模型的出現(xiàn)，將有助于克服工程設(shè)計(jì)的不透明性，筆者相信，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與工程設(shè)計(jì)模式的不斷更新迭代，今后項(xiàng)目會(huì)在整體上提升建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及管理水平。