BIM 技術(shù)在大型城市綜合體工程智能建造中的應(yīng)用

程燕梅，蒙萱

（南寧理工學(xué)院，廣西 桂林 541006）

隨著城市化進(jìn)程的加速和人口的不斷增長(zhǎng)，大型城市綜合體工程已成為現(xiàn)代城市發(fā)展的重要組成部分。大型城市綜合體工程包括商業(yè)綜合體、住宅綜合體、辦公綜合體等多功能建筑群體，其規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，往往涉及多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維。傳統(tǒng)的建筑工程管理方式往往無法有效應(yīng)對(duì)大型城市綜合體工程的挑戰(zhàn)，因此需要引入先進(jìn)的技術(shù)手段來提高工程的質(zhì)量、效率和可持續(xù)性。本文的目的是探討建筑信息模型（Building Information Modeling，簡(jiǎn)稱BIM）技術(shù)在大型城市綜合體工程中的應(yīng)用，旨在通過對(duì)BIM 技術(shù)的研究和實(shí)踐案例的分析，闡述BIM 技術(shù)在大型城市綜合體工程智能建造中的重要作用。

1 BIM 技術(shù)概述

1.1 定義和原理

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是一種基于數(shù)字化建模的集成化設(shè)計(jì)與管理方法。它通過建立一個(gè)包含建筑物各個(gè)方面信息的三維模型，實(shí)現(xiàn)多個(gè)參與方之間的協(xié)同工作和信息共享。BIM 技術(shù)不僅僅是一個(gè)軟件工具，更是一種全新的建筑設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維的理念和方法。

1.2 BIM 技術(shù)的核心特點(diǎn)

（1）信息集成。BIM 技術(shù)將建筑物各個(gè)方面的信息整合在一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)字模型中，包括幾何信息、屬性信息、時(shí)間信息和成本信息等，實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域數(shù)據(jù)的協(xié)同管理和共享。

（2）三維建模。BIM 技術(shù)以三維模型為基礎(chǔ)，將建筑物的各個(gè)組成部分以及其相互關(guān)系表達(dá)為幾何對(duì)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的全方位可視化和仿真分析。

（3）協(xié)同工作。BIM 技術(shù)通過建立共享的平臺(tái)和工作流程，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)師、結(jié)構(gòu)工程師、施工人員和設(shè)施管理人員等多個(gè)參與方之間的協(xié)同工作和信息交流。

（4）數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。BIM 技術(shù)基于數(shù)據(jù)的思維方式，通過對(duì)建筑物信息的可視化和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)決策和工程管理的科學(xué)支持，提高決策的準(zhǔn)確性和效率。

2 大型城市綜合體工程介紹

2.1 定義和特點(diǎn)

大型城市綜合體工程是指在城市中建設(shè)的包含商業(yè)、住宅、辦公、文化娛樂等多功能建筑群體的綜合性工程項(xiàng)目。這些綜合體通常由多棟建筑物、交通樞紐、公共空間和基礎(chǔ)設(shè)施等組成，具有獨(dú)特的規(guī)模、形態(tài)和功能特點(diǎn)。

2.2 大型城市綜合體工程的挑戰(zhàn)和復(fù)雜性

（1）規(guī)模和復(fù)雜度。大型城市綜合體工程通常具有龐大的規(guī)模和復(fù)雜的空間布局，涉及多個(gè)建筑單體的設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)，需要考慮多方面的要求和限制。

（2）多領(lǐng)域協(xié)同。大型城市綜合體工程涉及多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維，需要實(shí)現(xiàn)不同參與方之間的協(xié)同工作和信息共享，確保各專業(yè)之間的一致性和協(xié)調(diào)性。

（3）施工和安全風(fēng)險(xiǎn)。大型城市綜合體工程施工過程復(fù)雜且存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，需要有效的施工管理和風(fēng)險(xiǎn)控制措施，確保工程的安全和質(zhì)量。

（4）運(yùn)維和設(shè)施管理。大型城市綜合體工程在投入使用后需要進(jìn)行長(zhǎng)期的設(shè)施管理和運(yùn)營，包括設(shè)備維護(hù)、能源管理和空間利用等方面的挑戰(zhàn)。

2.3 大型城市綜合體工程的智能建造需求

面對(duì)大型城市綜合體工程的挑戰(zhàn)，智能建造技術(shù)成為了必要的解決方案。具體智能建造需求如下。

（1）設(shè)計(jì)與協(xié)調(diào)。大型城市綜合體工程需要通過BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)各專業(yè)之間的協(xié)同設(shè)計(jì)和沖突檢測(cè)，確保設(shè)計(jì)的一致性和準(zhǔn)確性。

（2）施工與管理。智能建造技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)施工過程的可視化和仿真，提供施工進(jìn)度管理和決策支持，減少施工風(fēng)險(xiǎn)和延誤。

（3）運(yùn)維與設(shè)施管理。智能建造技術(shù)可以為大型城市綜合體工程提供設(shè)施管理和運(yùn)維的支持，包括設(shè)備監(jiān)控、維護(hù)計(jì)劃和能源管理等方面的智能化手段。

3 BIM 技術(shù)在大型城市綜合體工程中的應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)收集與整合

（1）激光掃描技術(shù)。激光掃描技術(shù)是一種高精度的數(shù)據(jù)采集方法，它通過激光掃描儀將建筑物和周圍環(huán)境轉(zhuǎn)化為點(diǎn)云數(shù)據(jù)。在大型城市綜合體工程中，激光掃描技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：①獲取現(xiàn)場(chǎng)建筑物的精確幾何信息：激光掃描技術(shù)可以快速、準(zhǔn)確地捕捉建筑物的各個(gè)細(xì)節(jié)，包括外部結(jié)構(gòu)、內(nèi)部空間和構(gòu)件的尺寸和位置等。②輔助建立或更新BIM 模型：通過與現(xiàn)場(chǎng)激光掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，可以驗(yàn)證現(xiàn)有BIM 模型的準(zhǔn)確性，并進(jìn)行必要的更新和修正。③支持設(shè)計(jì)決策和施工規(guī)劃：激光掃描數(shù)據(jù)可以為設(shè)計(jì)師和施工團(tuán)隊(duì)提供詳細(xì)的參考資料，幫助他們做出準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)決策和施工規(guī)劃。

（2）三維建模和數(shù)據(jù)采集。在大型城市綜合體工程中，基于BIM 技術(shù)的三維建模和數(shù)據(jù)采集是重要的工作，它包括以下方面：①各專業(yè)數(shù)據(jù)的集成：通過BIM技術(shù)，將建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等各個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成和整合，形成一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)字模型。②屬性數(shù)據(jù)的采集：除了幾何信息外，BIM 模型還包含各個(gè)構(gòu)件和設(shè)備的屬性數(shù)據(jù)，如材料、尺寸、性能等，這些數(shù)據(jù)可以通過現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)、供應(yīng)商提供的資料等途徑獲取。③數(shù)據(jù)的可視化和分析：通過BIM 技術(shù)，可以將建筑物的各個(gè)方面信息以可視化的形式展現(xiàn)出來，為設(shè)計(jì)師、施工人員和設(shè)施管理人員提供全面的數(shù)據(jù)支持，幫助他們做出決策和管理工作。

通過數(shù)據(jù)收集與整合，BIM 技術(shù)能夠?yàn)榇笮统鞘芯C合體工程提供全方位的數(shù)據(jù)支持和管理工具，實(shí)現(xiàn)多專業(yè)協(xié)同、沖突檢測(cè)、可視化和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能建造過程。

3.2 工程協(xié)調(diào)與沖突檢測(cè)

（1）協(xié)同設(shè)計(jì)與協(xié)同施工。BIM 技術(shù)為大型城市綜合體工程提供了一個(gè)協(xié)同工作平臺(tái)，不同專業(yè)的設(shè)計(jì)師和工程師可以在同一個(gè)模型中進(jìn)行實(shí)時(shí)協(xié)同工作。協(xié)同設(shè)計(jì)能夠促進(jìn)各專業(yè)之間的溝通和合作，減少設(shè)計(jì)中的沖突和誤差。通過模型的共享和更新，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以及時(shí)了解其他專業(yè)的設(shè)計(jì)進(jìn)展和需求。而協(xié)同施工則是指在施工階段，各施工專業(yè)團(tuán)隊(duì)之間基于BIM 模型進(jìn)行協(xié)同工作，提前解決施工沖突和協(xié)調(diào)問題，提高施工效率和減少變更。

（2）沖突檢測(cè)和預(yù)防?；贐IM 模型的沖突檢測(cè)是BIM 技術(shù)中的一個(gè)重要功能。通過將各專業(yè)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)整合到一個(gè)模型中，可以自動(dòng)檢測(cè)出模型中存在的沖突和碰撞。其中，沖突檢測(cè)可以在設(shè)計(jì)階段及早發(fā)現(xiàn)潛在的沖突，避免施工過程中的設(shè)計(jì)變更和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。通過可視化的沖突展示，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以共同討論并制定解決方案，從而避免延誤和增加成本。而沖突預(yù)防則是通過分析和模擬，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的沖突并采取措施進(jìn)行規(guī)避。通過在模型中引入施工序列、安全要求和工序限制等信息，可以在設(shè)計(jì)階段就避免施工過程中的沖突。

3.3 施工過程可視化與仿真

（1）施工進(jìn)度管理。基于BIM 技術(shù)的施工進(jìn)度管理將施工計(jì)劃與三維模型相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工進(jìn)度的可視化管理。通過將施工任務(wù)與BIM 模型中的構(gòu)件和工序進(jìn)行關(guān)聯(lián)，可以直觀地展示每個(gè)施工任務(wù)的進(jìn)度和狀態(tài)。而施工進(jìn)度的可視化管理可以幫助項(xiàng)目管理人員更好地理解和掌控整個(gè)施工過程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決進(jìn)度延誤和資源沖突等問題。

（2）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在施工中的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以在BIM 模型的基礎(chǔ)上創(chuàng)建虛擬施工環(huán)境，為施工人員提供沉浸式的體驗(yàn)和培訓(xùn)。施工人員可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在虛擬環(huán)境中進(jìn)行施工操作的模擬，提前熟悉施工流程和操作步驟。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以用于施工場(chǎng)景的模擬和安全培訓(xùn)，幫助施工人員識(shí)別潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)并學(xué)習(xí)正確的安全操作方法。

3.4 運(yùn)維與設(shè)施管理

（1）建筑設(shè)備管理。BIM 技術(shù)可以在模型中集成建筑設(shè)備的信息，包括設(shè)備的類型、位置、規(guī)格、維護(hù)記錄等。設(shè)備管理人員可以通過BIM 模型快速定位設(shè)備，查看其維護(hù)歷史和狀態(tài)，進(jìn)行維修計(jì)劃和預(yù)防性維護(hù)。BIM 模型還可以與設(shè)備管理系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障的自動(dòng)檢測(cè)和報(bào)警，提高設(shè)備維護(hù)的效率和響應(yīng)速度。

（2）設(shè)施運(yùn)營和維護(hù)。BIM 模型為設(shè)施管理人員提供了一個(gè)全面的視圖，包括建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和設(shè)備等信息。設(shè)施管理人員可以通過BIM 模型進(jìn)行設(shè)施運(yùn)營和維護(hù)的計(jì)劃和調(diào)度，包括定期維護(hù)、設(shè)備更換、能源管理等。BIM 模型還可以與傳感器和監(jiān)控系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)施的狀態(tài)和性能，幫助管理人員做出及時(shí)的決策。

4 面臨的挑戰(zhàn)與未來發(fā)展趨勢(shì)

4.1 BIM 技術(shù)在大型城市綜合體工程中的局限性

盡管BIM 技術(shù)在大型城市綜合體工程中的應(yīng)用帶來了許多優(yōu)勢(shì)，但仍然存在一些挑戰(zhàn)和局限性。

（1）數(shù)據(jù)質(zhì)量和一致性。BIM 模型所依賴的數(shù)據(jù)需要準(zhǔn)確、完整且一致。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)的收集和整合可能存在困難，導(dǎo)致模型中的數(shù)據(jù)質(zhì)量和一致性問題。

（2）技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一。BIM 技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用方法在不同地區(qū)和行業(yè)之間存在差異，缺乏統(tǒng)一的規(guī)范和指南。這給跨地區(qū)、跨行業(yè)的大型城市綜合體工程的合作和數(shù)據(jù)交換帶來了挑戰(zhàn)。

（3）人員培訓(xùn)和適應(yīng)。BIM 技術(shù)的廣泛應(yīng)用需要具備相關(guān)技術(shù)和操作知識(shí)的專業(yè)人員。然而，現(xiàn)有的人員可能需要接受培訓(xùn)和轉(zhuǎn)型，以適應(yīng)BIM 技術(shù)的需求，這需要投入時(shí)間和資源。

4.2 BIM 技術(shù)未來的發(fā)展方向和趨勢(shì)

（1）綜合信息模型。BIM 模型將不僅僅包含建筑的幾何形狀和結(jié)構(gòu)信息，還將整合更多的數(shù)據(jù)，如材料、能源、環(huán)境等，以實(shí)現(xiàn)更全面的綜合信息模型。

（2）數(shù)字孿生模型。將BIM 模型與實(shí)際建筑物的傳感器數(shù)據(jù)相結(jié)合，形成數(shù)字孿生模型。這樣可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和模擬建筑物的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)和優(yōu)化。

（3）智能建筑與物聯(lián)網(wǎng)。BIM 技術(shù)將與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)備的智能管理和控制。通過建筑設(shè)備的互聯(lián)互通，可以提高能源效率和用戶體驗(yàn)。

（4）建筑生命周期管理。BIM 技術(shù)將在建筑的整個(gè)生命周期中發(fā)揮作用，包括規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營和拆除階段。這將使建筑項(xiàng)目的管理更加綜合和可持續(xù)。

5 結(jié)語

本文探討了BIM 技術(shù)在大型城市綜合體工程智能建造中的應(yīng)用。首先，介紹了BIM 技術(shù)的定義、原理以及核心特點(diǎn)；接著，介紹了大型城市綜合體工程的定義、特點(diǎn)以及智能建造的需求。在具體應(yīng)用方面，討論了BIM 技術(shù)在大型城市綜合體工程中的數(shù)據(jù)收集與整合、工程協(xié)調(diào)與沖突檢測(cè)、施工過程可視化與仿真以及運(yùn)維與設(shè)施管理等方面的應(yīng)用。隨后，分析了BIM 技術(shù)在大型城市綜合體工程中面臨的挑戰(zhàn)和局限性；最后，展望了BIM 技術(shù)未來的發(fā)展方向和趨勢(shì)，包括綜合信息模型、數(shù)字孿生模型、智能建筑與物聯(lián)網(wǎng)、建筑生命周期管理等。綜上所述，通過BIM 技術(shù)的應(yīng)用，大型城市綜合體工程可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成、協(xié)同設(shè)計(jì)、沖突檢測(cè)、施工過程可視化、設(shè)施運(yùn)維等方面的優(yōu)化，提高工程的效率、質(zhì)量和可持續(xù)性。然而，仍需克服一些挑戰(zhàn)，不斷創(chuàng)新和發(fā)展BIM 技術(shù)，以適應(yīng)未來智能建造的需求。