建筑工程項目中BIM技術的綜合運用研究

侯曉彤 顧平道

(東華大學環(huán)境科學與工程學院，上海 201620)

建筑工程項目中BIM技術的綜合運用研究

侯曉彤 顧平道

(東華大學環(huán)境科學與工程學院，上海 201620)

結合建筑工程項目實例中BIM的運用研究情況，分析了BIM技術所具有的可視化、協(xié)調性、模擬性、優(yōu)化性、出圖及文檔等特點，并指出其在改善或解決設計優(yōu)化、管線綜合、施工模擬及出圖等方面的功能，以達到提升工程質量與工程效益的目的。

BIM，管線綜合，可視化，沖突碰撞

0 引言

目前，BIM(建筑信息模型，Building Information Modeling，以下簡稱為BIM)作為一種對全生命周期內數(shù)字化定義過的構件數(shù)據(jù)信息進行有效的合理規(guī)劃和組織，使各參與方能夠在其中插入、提取、更新數(shù)據(jù)，以支持其相應業(yè)務，正在以其白熱化的狀態(tài)推動著建筑業(yè)的創(chuàng)新，甚至是革命[1]。

1 工程概況

工程一為河南某中央廣場，建筑面積逾82萬m2，為雙塔式建筑，由南北兩棟塔樓組成；工程二為四川某污水處理工程，占地面積約15畝。

2 優(yōu)化設計

2.1 可視化

依據(jù)當前的專業(yè)分工，在BIM未涉入的情況，設計師利用CAD繪制出專業(yè)的、抽象的、線條的、符號的、二維的圖紙，而可視化的工作，便通常委托專門的效果圖制作公司根據(jù)設計圖紙來負責，最后的成果主要被用作項目的各種相關匯報及展示，然而最終的項目結果與可視化成果之間的差異程度，常常在匯報展示一結束后，鮮有人會去關注。

對于BIM而言，可視化已成為其本身的一個固有特性。BIM工作的過程與結果，便是建筑物實際的三維幾何形體，設備與構件的屬性信息以及相關的規(guī)則信息(例如增加了一根結構柱，那么墻與該結構柱在空間重合的量就要扣減)。

2.2 設計對象與BIM工作對象的區(qū)別

設計師利用二維CAD繪圖是基于線條、符號和文檔的工作對象，這些具備抽象性質的對象往往是離散的，非結構化的；而BIM的工作對象，是經(jīng)過整合的，結構化的實體構件，可以看到Revit模型中仿真實際內容的構件對象的整合情況與其構件庫分類存儲結構。相對于前者，我們可以更為直觀地在BIM的可視化環(huán)境里進行溝通、討論，從而完成對專業(yè)設計的協(xié)調和優(yōu)化。

2.3 協(xié)調與優(yōu)化

BIM工作環(huán)境通過建筑物以及構件的三維造型來輔助不同專業(yè)設計人員進行設計觀察和分析，從而解決同專業(yè)內部或不同專業(yè)之間的溝通協(xié)調，避免了由于不同專業(yè)之間的本身差異、二維圖紙的抽象和各行業(yè)項目信息易出現(xiàn)的“不兼容”現(xiàn)象[2]。

2.4 構件信息化

由之前所提出的，BIM最后的結果，便包含了構件的屬性信息以及相應的規(guī)則信息，這也使得建筑信息模型不光是“模型”，更具備了實際有效的構件信息。經(jīng)合理整合后的參數(shù)化構件所形成的信息鏈，使得BIM可以解決更深更遠的問題，如清單算量、能耗模擬、施工模擬與指導及虛擬經(jīng)營等，參數(shù)化設計的程度越深，越能優(yōu)化設計，但不局限于設計。

在Revit軟件用于BIM建模的過程中，前期的準備工作做的越充分，對建模及后期績效便越有利(盡管這一過程看上去也顯得復雜耗時)。Revit軟件中可以利用族的制作來定義參數(shù)化構件，將想要創(chuàng)建的族的各類型對應的數(shù)據(jù)制作成數(shù)據(jù)表，其次再在建立模型的過程中，創(chuàng)建參數(shù)與數(shù)據(jù)表中的參數(shù)一一對應，最后對每一組類型參數(shù)進行調試，保證每一個族類型參數(shù)都能進行參數(shù)化驅動。

3 施工管理

3.1 明細表

BIM不僅僅能夠為設計階段服務，在施工方面也能起到十分顯著的作用。首先，建造過程可視化對施工組織方案的優(yōu)化是巨大的，三維構件的仿真程度越高，便越能反映實際情況，從而解決一些在設計階段僅憑設計人員腦力想象所帶來的問題，而這類問題在BIM環(huán)境當中可以通過沖突檢查及時發(fā)現(xiàn)和回避開來，如之前提到的管線協(xié)同，或是建筑與結構間的沖突檢查等。

另外，在BIM環(huán)境中，由于工作對象是能夠對應于實際的施工設備與構件，而在建模過程中，這些設備和構件也都可以具備一定的相應的信息(這往往需要在建模過程前期利用BIM相關軟件對構件的族進行盡可能的信息化)，因而我們便可以在BIM軟件的幫助下利用其做到工程量的實時統(tǒng)計與工程概預算,并且按量進行備料，極大地減少了備料的浪費問題。

3.2 結構分析

BIM工作中，利用Revit軟件進行建筑、結構與設備材料的統(tǒng)計，通過與設計人員的交流反饋及時地更新模型信息，做到工程量的實時同步更新。

除此之外，將Revit模型導入到結構分析軟件中進行計算，實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，減少重復輸入，工程一北塔樓某層Revit模型被導入到ETABS軟件中進行結構分析，并通過分析結果進行了框架梁設計方面的調整。

3.3 施工模擬

1)項目的BIM實施在建模的過程中，將Revit模型信息導入到Navisworks中去并運行其碰撞檢測功能，便能夠及時發(fā)現(xiàn)設計階段與建模階段的相應錯誤，然后依據(jù)已發(fā)現(xiàn)的錯誤返回來指導Revit建模以完成設計的深化。例如在工程一的建模過程中，便通過Navisworks的碰撞檢測發(fā)現(xiàn)了數(shù)千個部位的錯誤，經(jīng)后期修改后，不但優(yōu)化了設計，而且精確了各項明細表的統(tǒng)計量。

2)在Navisworks檢視軟件中，根據(jù)預定的時間節(jié)點及每個節(jié)點的施工進度情況，附上構件對象，從而做成施工模擬動畫，并以此來指導工程的施工[3]。

4 設計出圖

傳統(tǒng)的CAD制圖采用文字與線條的制圖樣式與標準，同時又配以制圖標記與符號來解決單一的二維線條圖紙反映三維對象的問題。這種方法的出現(xiàn)是為了解決技術的局限而應運而生的，而目前，隨著三維建模軟件與三維參數(shù)設計軟件的不斷涌現(xiàn)，回歸到二維的表達方式去出圖，已經(jīng)不是必要。

再者，圖紙的主要作用是能夠用其來核算成本與指導施工。一方面，本文前面已經(jīng)闡明使用三維構件為基本對象的BIM軟件對于核算成本的數(shù)字化與精確化無疑具有先天的優(yōu)勢，另一方面，指導施工的要求是圖紙中構件的定位和標注要準確無誤，定位無沖突，圖面標記清晰，符號容易識別等等。而三維軟件的構件繪制都是通過數(shù)字化來定義其尺寸及位置的，因而需解決的問題，就是出圖顯示精確度、圖面標記以及符號識別的問題。

在項目工程二中，根據(jù)已完成的三維模型，配合Revit軟件，通過相關族(如標記族，標題欄族等)的自定義功能以及剖截圖能力，達到出圖的表達效果。

5 結論及展望

美國國家BIM標準將BIM定義為“一個建設項目(設施)物理和功能特性的數(shù)字表達”[4]，此外，通過本文所述兩個項目BIM所能實現(xiàn)的管線綜合、設計優(yōu)化、施工運營管理及設計出圖等功能也可獲知，BIM是一個分享這個建設項目(設施)的信息，為該項目從概念到拆除的全生命周期的所有決策提供可靠依據(jù)的過程。簡單說來，BIM就是建筑信息數(shù)據(jù)組織方式的表達，基于當前國內BIM的運營模式，筆者也提出以下展望：

1)BIM是為項目從概念到拆除的全生命周期提供可靠依據(jù)的過程，不能僅作用于設計階段,BIM的最大特點，便是不同階段不同利益相關方圍繞建筑信息模型的協(xié)同作業(yè)。

2)由“一”所知BIM是一個過程，從其本身而言也是一個模型，但更重要的是基于其中的信息。如何有效地將建筑信息從過程或是模型中體現(xiàn)出來，是BIM實施成功與否的一個檢驗標準[5]。

3)BIM一定是基于專業(yè)的，因而BIM人員一定是需具備專業(yè)基礎而不是只掌握BIM相關軟件的任何人。此外，從過程的功能上而言，BIM人員與設計人員是要分開的，設計師不能成為BIM實施者，正如設計與咨詢需要分開一樣。

[1] 李建成.BIM概述[J].時代建筑，2013(2):10-15.

[2] 紀凡榮,徐友全,曾大林,等.BIM技術在某項目管線綜合中的應用[J].施工技術,2013,42(3):107-109.

[3] 張建平，曹 銘.基于IFC標準和工程信息模型的建筑施工4D管理系統(tǒng)[J].工程力學,2005(S1):220-227.

[4] 鄭國勤，邱奎寧.BIM國內外標準綜述[J].土木建筑工程信息技術,2012,4(1):32-34.

[5] 龍文志.建筑業(yè)應盡快推行建筑信息模型(BIM)技術[J].建筑技術,2011(1):9-14.

[6] 宗仁棟.關于運用BIM進行工程管理的研究[J].山西建筑，2014，40(36)：266-268.

Study on the comprehensive application of BIM technology in construction engineering project

Hou Xiaotong Gu Pingdao

(CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,DonghuaUniversity,Shanghai201620,China)

This paper conducts researches regarding functions of BIM on design optimization, pipeline layout, construction simulation and design drawing by studying several construction projects to demonstrate its outstanding features such as visualization, coordination, simulation, optimization and automatic generation of drawing and document, all of which contribute to the final quality and efficiency of project.

BIM, pipeline layout, visualization, collision

2015-02-28

侯曉彤(1990- )，女，在讀碩士； 顧平道(1965- )，男，副教授

1009-6825(2015)13-0241-03

TP319

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