BIM技術（建筑信息模型）在施工階段的應用

李建平

（廣東 湛江 524009）

BIM技術（建筑信息模型）在施工階段的應用

李建平

（廣東 湛江 524009）

本文介紹了BIM技術的概念，及在建筑工程施工階段的應用，并以廣東湛江市××酒店為案例。

BIM技術；施工階段；應用

一、前言

建筑工程管理，隨著社會學、技術學科領域的新發展，也發生著以下顯著的發展趨勢：1、管理理念的變化（①可持續發展觀；②以人為本；③新的價值觀。）2、管理方法的變化；（①全過程項目管理；②精益建造；③承包模式。）3、信息技術的應用（①建筑信息模型，即BIM技術；②虛擬施工；③基于網絡的項目管理）。

本文介紹BIM技術的概念，重點介紹BIM技術在施工階段的原因。

BIM技術，即建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）：以建筑工程項目的各項相關信息數據作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，具有可視化、協調性、優化性和可出圖性的五大特點。可以說，BIM技術正在引發建筑行業一次革命性的變化。

二、案例

1 香港港島中心工程項目：

（1）案例背景

香港港島東中心工程項目是一棟70層商務辦公樓，坐落在香港中央商務區。大樓平面呈方形，建筑物的正立面呈菱形，正立面兩側成片狀形，凸顯中央弧線形結構。建筑的結構形式是鋼框架-鋼筋混凝土核心筒，核心筒四周設八個大型立柱，通過伸臂桁架將核心筒和立柱連在一起。在這個項目中，虛擬施工的內容包括規劃標準層的施工內容，并解決在伸臂桁架安裝期間的可施工性問題。

（2）虛擬施工如下：

a.建筑構件建模

b.施工現場建模

c.施工設備建模

d.臨時設施建模

e.施工方法可視化

f.項目參與者之間有效的交流工具

g.工作空間可視化

2 上海環球金融中心項目

案例1、案例2都是BIM技術應用成功的典型案例，讀者可查閱參考相關文獻。

3 廣東湛江市××酒店

①項目背景：××酒店定位為超白金五星酒店，地下二層，地上二十六層，雙塔，建筑面積十多萬平方米，樓頂有直升機坪，360旋轉廳等等。

②經驗教訓：該酒店建筑設計由英國某知名公司設計，結構、水電、設備等等由國內的設計院設計，建筑外型別具一格，由于投資商采用傳統的項目管理模式，沒有采用BIM技術，設計階段各專業、各設計單位協調量非常大，施工階段無虛擬施工，實際施工階段遇到的問題更是層出不窮，該項目歷時六年多，至今仍沒完工。

三、BIM技術施工階段的應用

1 虛擬施工

簡單地說，虛擬施工就是“先試后建”，在工程開始施工前，對建筑項目的設計方案進行檢測分析，對項目施工方案進行模擬、分析與優化，從而發現施工中可能出現的問題，在施工前就采取預防措施，直到獲得最佳的施工方案，從而指導真實的施工。虛擬施工是施工領域的新方法，它將三維模型用于模擬建造一個建筑工程項目，不僅考慮時間維，還考慮其他維數，如材料、機械、人力、空間、安全等，可以擴展到“N維”。

當前，建筑領域的可視化研究與應用有：三維（3D）建模技術或BIM技術，BIM技術主要集成了建筑項目本身的相關信息，屬于靜態信息，主要用于項目設計分析；四維技術是基于三維模型，引入時間因素，進行施工進度的可視化展示；五維技術是基于三維模型引入時間因素和資源（如成本、人員、材料）因素。

2 虛擬施工的作用

虛擬施工本身不消耗施工資源，卻又能事先看到并了解施工的過程和結果，可以大大降低管理成本和返工成本，減少風險，增強管理者對施工過程的控制能力。虛擬施工的作用主要是：

（1）分析與優化

虛擬施工技術可以在建筑工程的設計階段，對建筑設計進行分析與優化，確保設計的可施工性。完善的設計方案是建筑項目順利實施的前提和保證，建筑項目設計由建筑設計、結構設計、建筑設備設計等組成。通常，這三方面設計由各專業設計師完成。在施工過程中，這些設計將轉變為集成在一起的建筑構件，結果是碰撞或沖突時常出現，如建筑設備與結構之間的沖突。這不僅會增加設計、施工返工成本，浪費資源，還會影響施工的進度。這也是建筑工程經常出現工期延遲的主要原因之一。

設計的不可施工性是項目設計的另一個主要問題。特別是對于復雜的建筑項目，經常出現設計的可施工性不強或不可行等問題，這將增加返工量，影響施工進度。造成不可施工性的主要原因，就是缺乏一個有效的協同工作及檢測平臺，即設計方、施工方在設計階段不能有效地溝通與協作，同時在現有圖紙上不能對設計方案進行有效的檢測與分析。虛擬施工技術為此提供了一個有效的平臺，可以用于設計沖突、可施工性的檢測，以及多方溝通、分析。

采用虛擬施工技術也可以優化設計。首先，要建立相關建筑項目的3D設計模型，包括建筑、結構及建筑設備等；其次，基于建立的3D設計模型，可進行設計檢測、協同修改。設計檢測可根據需要設定相關參數，確定檢測范圍，從而檢測設計沖突問題、可施工性問題。基于上述3D設計模型進行檢測時，如果發現問題，例如設計沖突，即設備管線之間的碰撞，相關人員可以基于虛擬平臺和3D設計模型及時進行分析與溝通，從而及時、有效地解決問題。設計檢測可以在設計之初就開始，它是一個“設計-檢測-設計”的循環過程，直到在施工前解決所有設計問題，進而消除設計錯誤和設計忽略，減少施工中的返工成本。現有技術下，基本可以實現檢測、修改過程自動化操作，這樣可以減少設計檢測的時間。通過虛擬技術，設計檢測已經成為設計優化、提高設計質量的一個重要手段，它能確保設計的可施工性，使施工過程順利進行。

（2）先試后建

施工過程的順利實施是在有效的施工方案指導下進行的。當前，施工方案的編制主要基于項目經理及項目組的經驗。然而，面對越來越龐大且復雜的建筑工程項目，僅憑項目經理的經驗來編制施工方案已顯得力不從心。施工方案的可行性一直受到業界的關注，同時由于建筑項目的單一性和不可重復性，施工方案同樣具有不可重復性，即不可能如制造業那樣，同一生產方案可用于某產品的批量生產。通常是，當某個工程即將結束時，一套完善的施工方案才展現于面前，結果為時已晚。施工進度拖延、安全問題頻頻出現、返工率高、建造成本超支等已成為現有建筑工程項目的通病。因此，在施工開始前，制定完善的施工方案是十分必要的、重要的。在虛擬施工技術出現前，這些問題幾乎找不到有效的解決方案。虛擬施工技術不僅可以測試和比較不同的施工方案，還可以優化施工方案。

（3）優化施工管理

為了解決施工過程中的相關問題，特別是復雜的項目工程，需要配備大量的管理人員，這大大增加了管理成本。通過上述施工過程再現，除了在施工開始之前可以建立一個完善的施工方案外，虛擬施工技術還可以清晰地展示整個施工過程。此模擬過程利用計算機硬件、軟件以及各種傳感器創造出一個融合視覺、聽覺、觸覺甚至嗅覺，讓人身臨其境的虛擬環境。操作者沉浸其中并與之交互作用，通過多種媒體對感官的刺激，獲得對所需解決問題的清晰和直觀的認識，虛擬建造提供了一個栩栩如生的“施工操作說明書”，可為分包商或工人進行開工前的培訓，或為工人實際操作提供參考，從而減少實際操作失誤。由于減少了實際施工中的問題，管理活動也得到簡化，項目對管理人員的需求自然減少，或合并相關職位，或減少相關職位，進而管理成本將大大降低。

四、結論

通過虛擬施工，承包商可以達到以下目的：

1 創建、分析和優化施工進度。

2 針對具體項目，分析將要使用的施工方法的可行性。

3 通過模擬可視化的施工過程，提早發現施工問題，消除施工隱患。

4 形象化的交流工具，使項目參與者能更好地理解項目范圍，提供形象的工作操作說明。

5 可以更加有效地管理設計變更。

6 全新的試錯、糾錯概念和方法。

[1]何關培.BIM總論[M].中國建筑工業出版社，2011，05.

[2]施工企業BIM應用研究[M].中國建筑工業出版社，2013，03.

作者身份證：440902197605050103

TU17

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.04.054