BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)上的應(yīng)用
——以中國(guó)尊大廈為例

宋 赫

中電建保險(xiǎn)經(jīng)紀(jì)公司

1 什么是BIM技術(shù)？

BIM 是Building Information Modeling 的縮寫(xiě)，意為建筑信息模型。BIM 技術(shù)是指通過(guò)建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)真實(shí)信息，如建筑材料的價(jià)格、性能、重量、位置等為基礎(chǔ)建立模型，將建筑過(guò)程通過(guò)軟件應(yīng)用可視化，從而提高建筑效率、降低施工過(guò)程中可能產(chǎn)生的各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)。BIM模型可用于支持項(xiàng)目全生命周期建設(shè)及管理，它具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大特點(diǎn)。

2 BIM技術(shù)的在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民群眾對(duì)于建筑的質(zhì)量要求也在不斷提升，這對(duì)于建筑工程的開(kāi)展也帶來(lái)了一定的壓力。BIM 技術(shù)在項(xiàng)目全生命周期的采用，不但減低了施工方的壓力和項(xiàng)目的復(fù)雜性，也提升了建筑物的質(zhì)量，因而B(niǎo)IM技術(shù)在我國(guó)處于不斷發(fā)展的狀態(tài)?？偟膩?lái)說(shuō)，BIM 在我國(guó)的快速發(fā)展受以下三個(gè)因素的主要影響。

2.1 地方政策的大力支持

以廣州市為例，廣州在建筑行業(yè)出臺(tái)的新政策中明確，自2020 年1 月1 日起，以下新建工程將強(qiáng)制應(yīng)用BIM 技術(shù)：政府投資單體建筑面積2萬(wàn)平方米以上的大型房屋建筑工程、大型橋梁（隧道）工程和城市軌道交通工程；裝配式建筑工程；重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域大型建設(shè)項(xiàng)目。并且鼓勵(lì)其他建筑項(xiàng)目應(yīng)用BIM 技術(shù)。此外，廣州市在建筑工程的各個(gè)階段，如項(xiàng)目立項(xiàng)、規(guī)劃審批、施工圖審查、施工及竣工等均給出了BIM 技術(shù)的應(yīng)用指導(dǎo)及審查和監(jiān)管要求。由此可見(jiàn)，地方政府在推進(jìn)BIM 技術(shù)落地應(yīng)用上是十分主動(dòng)地。

2.2 BIM是建筑行業(yè)從工業(yè)化轉(zhuǎn)向信息化的加速器

建筑業(yè)的固有屬性決定了它是一個(gè)勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)，傳統(tǒng)的建筑行業(yè)現(xiàn)代化程度不高，建設(shè)周期較長(zhǎng)，科技含量也不夠高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近四成建筑公司使用紙質(zhì)辦公，近半建筑從業(yè)人員收工準(zhǔn)備報(bào)告等材料，只有不到18%公司報(bào)告其一直采用移動(dòng)應(yīng)用處理項(xiàng)目數(shù)據(jù)和協(xié)作，將近60%公司沒(méi)有在新技術(shù)上進(jìn)行投入、研發(fā)。

此外，建筑行業(yè)從業(yè)人員流動(dòng)性強(qiáng)，也迫使建筑業(yè)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)?，F(xiàn)階段，建筑行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的關(guān)鍵就在于工業(yè)化轉(zhuǎn)向工業(yè)與信息化的高度結(jié)合，而B(niǎo)IM 技術(shù)則是建筑行業(yè)信息化的關(guān)鍵技術(shù)，因此，BIM技術(shù)被譽(yù)為建筑行業(yè)從工業(yè)化走向信息化的加速器。

2.3 社會(huì)向數(shù)字化方向快速發(fā)展

根據(jù)英國(guó)2019 年BIM 調(diào)研報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，62%被調(diào)研者認(rèn)為在采用數(shù)字技術(shù)完成工作方面，建筑行業(yè)落后于其他行業(yè)。然而，建筑業(yè)數(shù)字化需求卻十分強(qiáng)烈，近七成受訪(fǎng)者表示建筑業(yè)不采用數(shù)字化工作方式的人將會(huì)被淘汰。80%以上被調(diào)研者認(rèn)為在2030年，建筑行業(yè)的運(yùn)作方式將與現(xiàn)在產(chǎn)生巨大變化。

3 BIM在項(xiàng)目建設(shè)階段的具體應(yīng)用有哪些？

近些年我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展迅速，越來(lái)越多的摩天大樓拔地而起。傳統(tǒng)的CAD工具面對(duì)建筑工程項(xiàng)目中出現(xiàn)的問(wèn)題愈發(fā)捉襟見(jiàn)肘，BIM技術(shù)的應(yīng)用可以有效地對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行解決，在項(xiàng)目建設(shè)階段，BIM 可以具體應(yīng)用到項(xiàng)目建設(shè)的溝通、信息整合、施工和運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)當(dāng)中。

3.1 溝通環(huán)節(jié)

由于現(xiàn)代建筑豐富的設(shè)計(jì)和較高的技術(shù)內(nèi)涵，傳統(tǒng)CAD 工具逐漸不再能夠完整傳達(dá)設(shè)計(jì)意圖以及及時(shí)反饋設(shè)計(jì)變更。利用BIM 技術(shù)可以通過(guò)可視化模型和協(xié)作平臺(tái)，大幅度優(yōu)化各流程溝通環(huán)境。同時(shí)，BIM技術(shù)也更有利于非專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行溝通。

3.2 信息整合環(huán)節(jié)

由于建筑工程過(guò)程復(fù)雜，需要多部門(mén)合作，有時(shí)會(huì)發(fā)生由于信息不同步導(dǎo)致的偏差出現(xiàn)。這樣浪費(fèi)了人力、財(cái)力，也耽誤了工程進(jìn)度。通過(guò)BIM 技術(shù)建立數(shù)據(jù)庫(kù)，將各個(gè)環(huán)節(jié)信息錄入實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中，一方面使得整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)可視化，方便決策。另一方面也使得信息可以實(shí)時(shí)更新到每個(gè)施工環(huán)節(jié)，避免了由于信息不同步導(dǎo)致的成本浪費(fèi)問(wèn)題。

3.3 施工環(huán)節(jié)

在施工過(guò)程中，BIM 技術(shù)集成了工程環(huán)節(jié)中的各種相關(guān)信息，通過(guò)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)程的數(shù)字化表達(dá)，實(shí)現(xiàn)工程管理效率的提升。例如，在支付環(huán)節(jié)中，BIM 技術(shù)可以通過(guò)技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)工程進(jìn)度和工程款的計(jì)算，大大縮短工程款結(jié)算跨越時(shí)間。在設(shè)計(jì)變更過(guò)程中，BIM技術(shù)可以通過(guò)建立虛擬三維模型，使變更后的設(shè)計(jì)可視化。成本控制中，BIM可以通過(guò)對(duì)采購(gòu)物品的精準(zhǔn)、完整地控制，實(shí)現(xiàn)采購(gòu)行為的優(yōu)化，這有利于節(jié)約成本。

3.4 建筑物運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)

傳統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，由于建筑項(xiàng)目資料保存的方式限制，相關(guān)運(yùn)營(yíng)人員與施工方信息不對(duì)稱(chēng)等原因，有時(shí)會(huì)發(fā)生無(wú)法掌握設(shè)備位置、耗損率，以及維修記錄丟失等問(wèn)題，通過(guò)利用BIM 技術(shù)，可以建立模型，完整記錄建筑物各個(gè)環(huán)節(jié)的詳細(xì)屬性，方便運(yùn)營(yíng)者進(jìn)行監(jiān)管。

4 中國(guó)尊——BIM技術(shù)案例分析

4.1 中國(guó)尊大廈介紹

圖1 中國(guó)尊大廈實(shí)景圖

中國(guó)尊大廈為近年來(lái)北京市標(biāo)志性的超高層建筑項(xiàng)目，位于北京市朝陽(yáng)區(qū)東三環(huán)北京商務(wù)中心區(qū)，建筑面積約43.7 萬(wàn)平方米(地上約35萬(wàn)平方米，地下約8.7萬(wàn)平方米)。主要建筑功能為辦公、觀(guān)光和商業(yè)。該塔樓地上108 層，地下7 層(局部設(shè)夾層)，建筑高度528m，外輪廓尺寸從底部的78m×78m向上漸收緊至54m×54m，再向上漸放大至頂部的59m×59m，似古代酒器“樽”而得名，建筑效果圖如圖1所示。中國(guó)尊大廈創(chuàng)造了兩項(xiàng)世界之最。首先，中國(guó)尊大廈是世界首座在抗震設(shè)防烈度為8度區(qū)域建造的結(jié)構(gòu)超過(guò)500m的大樓。同時(shí)，它的智能頂升鋼平臺(tái)是世界房建施工領(lǐng)域面積最大、承載力最強(qiáng)、首個(gè)自帶兩臺(tái)大型塔機(jī)的智能化超高層建筑施工集成平臺(tái)。

4.2 BIM技術(shù)在中國(guó)尊大廈建設(shè)過(guò)程中的應(yīng)用

（1）全范圍協(xié)同設(shè)計(jì)。中國(guó)尊大廈的設(shè)計(jì)是由北京院主導(dǎo)，多個(gè)不同方公司共同完成的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，所有參與到項(xiàng)目設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)師全部通過(guò)BIM 標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)進(jìn)行溝通、協(xié)作。由于BIM 技術(shù)能夠?qū)⑹┕ぶ袑?shí)際涉及到的信息完整集成，對(duì)于中國(guó)尊這樣一個(gè)超大型的建筑物來(lái)說(shuō)，它有效地將集成信息不斷實(shí)時(shí)地反饋給設(shè)計(jì)師們，同時(shí)也提升了建筑設(shè)計(jì)的完成度，提高了工作效率。工作效率的提升對(duì)于節(jié)約時(shí)間和建設(shè)成本都起到了積極的作用。

（2）BIM 核心技術(shù)貫穿設(shè)計(jì)和施工全流程。在中國(guó)尊大廈的建設(shè)過(guò)程中，BIM技術(shù)是貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)和施工流程，并且為不斷動(dòng)態(tài)優(yōu)化的設(shè)計(jì)來(lái)服務(wù)的。傳統(tǒng)的施工環(huán)節(jié)中，建筑從業(yè)人員根據(jù)建筑設(shè)計(jì)按部就班完成設(shè)計(jì)。有時(shí)，面對(duì)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，或者外部突發(fā)狀況是無(wú)力反應(yīng)的。而在中國(guó)尊大廈建造過(guò)程中，通過(guò)利用BIM 技術(shù)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的一些問(wèn)題能夠被及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)師們，得到有效處理。同時(shí)，由于BIM集成了整個(gè)施工環(huán)節(jié)的信息，也能夠發(fā)現(xiàn)并且規(guī)避建設(shè)后期可能出現(xiàn)的問(wèn)題。

5 結(jié)束語(yǔ)

BIM 技術(shù)在國(guó)內(nèi)有著廣闊的發(fā)展前景，但是也存在一定的限制。當(dāng)下，較為限制BIM 在我國(guó)建筑領(lǐng)域快速發(fā)展的阻力之一就是現(xiàn)有部分建筑行業(yè)從業(yè)人員對(duì)于BIM技術(shù)的掌握能力有限，而B(niǎo)IM 技術(shù)過(guò)于碎片化。BIM 可以應(yīng)用于建筑工程的全生命周期，但具體到建筑項(xiàng)目的每一個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中時(shí)，由于建造施工結(jié)算的特性，決定了BIM 技術(shù)大多時(shí)候只能服務(wù)某一個(gè)環(huán)節(jié)或流程。此外，BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑行業(yè)全生命周期，每個(gè)細(xì)領(lǐng)域用到的軟件都有所差異（見(jiàn)表1）。然而正如文中強(qiáng)調(diào)的那樣，BIM 技術(shù)是利用項(xiàng)目工程中各項(xiàng)真實(shí)信息為基礎(chǔ)建立模型，只有信息數(shù)據(jù)的完整才能讓BIM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)最大程度的發(fā)揮出來(lái)。

表1 BIM軟件信息表

在當(dāng)前，我國(guó)從政策上給與BIM技術(shù)強(qiáng)力支持，鼓勵(lì)BIM技術(shù)能夠從建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈條頂端：項(xiàng)目立項(xiàng)、設(shè)計(jì)等開(kāi)始發(fā)力，這將在很大程度上緩解BIM 技術(shù)的碎片化應(yīng)用現(xiàn)狀。相信隨著B(niǎo)IM 技術(shù)在我國(guó)的不斷發(fā)展，更多城市推進(jìn)BIM 技術(shù)落地應(yīng)用的政策，BIM技術(shù)在我國(guó)將會(huì)迎來(lái)更廣闊的發(fā)展空間。