BIM技術(shù)在體育場館建設(shè)中的應(yīng)用研究

徐麗麗

伴隨著我國的改革開放和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，在居民高品質(zhì)生活的訴求下，城市體育場館的建設(shè)也就變得越來越重要，如何為體育場館建設(shè)提供一個(gè)準(zhǔn)確、可靠、全方位的數(shù)據(jù)管理平臺是提升體育場館建筑建設(shè)質(zhì)量的重要途徑。在建筑建設(shè)領(lǐng)域發(fā)展出來的BIM 技術(shù)作為一種新興科學(xué)技術(shù)，具備很多傳統(tǒng)建筑技術(shù)不具備的優(yōu)勢，包括可視化的建筑建設(shè)模擬以及對于建筑所需材料用量的統(tǒng)計(jì)等，能夠提升建筑施工和設(shè)計(jì)之間的協(xié)調(diào)性，在很大程度上提升了城市體育場館建設(shè)的效率和科學(xué)性。本文通過分析BIM 技術(shù)的優(yōu)勢以及在體育場館建設(shè)中主要的應(yīng)用點(diǎn)，研究BIM 技術(shù)在體育場館建設(shè)中的應(yīng)用。

BIM 技術(shù)，也就是建筑系模型技術(shù)，是目前在建筑與結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中的一個(gè)備受關(guān)注的新興技術(shù)。體育場館的建設(shè)屬于大型建筑工程，建筑工程中如何保證施工結(jié)構(gòu)合理、建筑質(zhì)量過關(guān)、建設(shè)成本合理、建筑管理科學(xué)，是高效建設(shè)體育場館，把控體育場館建設(shè)質(zhì)量的關(guān)鍵，也是為居民提供便捷、舒適、安全的運(yùn)動場地的基礎(chǔ)，BIM 技術(shù)的發(fā)展和在建筑領(lǐng)域的運(yùn)用可以說空前推動了體育場館的設(shè)計(jì)建設(shè)。

一、BIM 技術(shù)的概念和應(yīng)用特征

BIM 技術(shù)是一種在現(xiàn)代科技背景下應(yīng)運(yùn)而生的數(shù)字技術(shù)，在當(dāng)前的學(xué)術(shù)界內(nèi)并沒有一個(gè)完全標(biāo)準(zhǔn)的概念定義，通常BIM 技術(shù)是通過BIM 軟件來達(dá)成的，然而就BIM 技術(shù)本身來說，其所說的并不是某個(gè)軟件，而是基于軟件所構(gòu)成的技術(shù)系統(tǒng)，依靠BIM 軟件所進(jìn)行的模擬，可以幫助建筑設(shè)計(jì)完成最終的決策，提高施工科學(xué)性和建設(shè)效率。BIM 是一個(gè)詳細(xì)的工作程序，它的主要作用是建立一套數(shù)字化的建筑物理特征和功能特征表達(dá)模式，通過精準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)、建設(shè)流程的模擬，從而對建筑整體進(jìn)行分析，建設(shè)建筑資料的數(shù)字化信息庫，并且這些相關(guān)的信息能夠被修改和再計(jì)算，可以說，BIM 的工作涉及到了建筑項(xiàng)目的所有階段。

BIM 技術(shù)在建筑上的運(yùn)用有幾個(gè)明顯的特點(diǎn)。第一，可視化的特點(diǎn)。可視化是BIM 最基本的一個(gè)特征。所謂可視化就是人能夠用眼睛的視覺進(jìn)行直接觀察獲取信息的能力，在傳統(tǒng)建筑領(lǐng)域，二維的抽象平面構(gòu)能夠借助BIM 模型轉(zhuǎn)變成更加真實(shí)準(zhǔn)確的三維圖像，從而讓我們能夠更直接地看到建筑的形態(tài)結(jié)構(gòu)。其次可視化還意味著利用BIM 技術(shù)能夠讓建筑預(yù)算的成本數(shù)據(jù)變成直觀的可視圖紙，便于業(yè)主了解建筑的預(yù)算、材料用量和維護(hù)運(yùn)營成本等。第二，協(xié)調(diào)性好。BIM技術(shù)相比于傳統(tǒng)技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是BIM 技術(shù)能夠很好地聯(lián)系建筑設(shè)計(jì)中的各個(gè)部門，如建筑與結(jié)構(gòu)、供水、供暖、供電之間可以整體設(shè)計(jì)，相互協(xié)調(diào)溝通， 而像CAD 這樣的傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)就很難做到部門間的聯(lián)系協(xié)作，利用BIM 技術(shù)可以減少建筑內(nèi)外部設(shè)計(jì)之間的沖突，讓建筑更加科學(xué)，避免材料浪費(fèi)和結(jié)構(gòu)不合理。第三，全階段模擬的特征。BIM 的另一個(gè)強(qiáng)大功能就是能夠進(jìn)行模擬，所謂模擬涵蓋了建筑建設(shè)的三個(gè)階段：設(shè)計(jì)階段、招標(biāo)施工階段以及運(yùn)營階段。在設(shè)計(jì)階段，BIM 技術(shù)可以模擬出該建筑的日照、視線、節(jié)能和綠色通道等；在招標(biāo)施工階段，可以依靠設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行4D 模擬，從宏觀上來講是對施工計(jì)劃的模擬，從微觀上講是建筑的建造性的模擬；運(yùn)用階段，BIM 可以利用WEB 進(jìn)行運(yùn)營建筑過程中的各種操作模擬，并且這種模擬具備一定的互動性。

二、BIM 技術(shù)在體育場館建設(shè)中的具體運(yùn)用

體育場館建設(shè)是大型建筑建設(shè)的典型，對于城市發(fā)展而言，建設(shè)高質(zhì)量的體育場館對于提升地區(qū)體育事業(yè)建設(shè)有著重要的意義。目前來看，我國體育場館的設(shè)計(jì)多種多樣，資料也相對充足，但是體育場館建設(shè)難度高、耗時(shí)長、耗資大，在實(shí)施建設(shè)的過程中常常出現(xiàn)各種問題，減少乃至避免因不科學(xué)的設(shè)計(jì)和建設(shè)而導(dǎo)致的人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)，因此BIM 技術(shù)在施工中應(yīng)用具有實(shí)質(zhì)性的意義。

1.建構(gòu)體育場館建筑信息

BIM 的特點(diǎn)之一是能夠通過數(shù)據(jù)來描述建設(shè)和設(shè)計(jì)過程中體育場館建筑的各種信息。基于IFC 標(biāo)準(zhǔn)，可以描述建筑的基本承力結(jié)構(gòu)信息。體育場館的建筑信息主要包括物理信息、材料信息以及質(zhì)量信息，從而更好進(jìn)行技術(shù)交底工作。

（1）物理信息

IFC 可以利用其對工程量的評估管理體育場館內(nèi)部結(jié)構(gòu)的物理量，其中包括了體育場館各個(gè)承力結(jié)構(gòu)的長度、面積、體積、數(shù)量以及質(zhì)量，通過數(shù)據(jù)模擬，設(shè)計(jì)者可以直觀地看到體育場館在結(jié)構(gòu)上的特征和缺點(diǎn)。通過改變物理量可以模擬出在該物理量下建筑的結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定，耗材是否合理以及結(jié)構(gòu)耐久度等基本參數(shù)。如利用Prosteel 軟件，可以生成建筑物的BIM 模型，并且可以通過簡單的操作對建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的零件加以繪制，得出不同情況下的建筑結(jié)構(gòu)情況，在項(xiàng)目中對建筑零件運(yùn)用數(shù)字化加工技術(shù)，極大地減少了建筑在設(shè)計(jì)過程中的問題和失誤。

（2）材料信息

BIM 技術(shù)能夠精確把握建筑的材料用量，這是BIM 的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，它能夠通過分析建筑結(jié)構(gòu)的物理量，結(jié)合材料實(shí)體得出建筑承力結(jié)構(gòu)部件的材料屬性，包括材料的力學(xué)屬性和物理材質(zhì)等，并能夠?qū)⑽锢韺傩愿郊拥慕Y(jié)構(gòu)部件上形成模擬材料情況，從而直觀地看出何種材料適用于何種結(jié)構(gòu)。其次運(yùn)用BIM 還可以幫助設(shè)計(jì)師大致估計(jì)該體育場館建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)建設(shè)所需要的材料數(shù)量以及所需工程量，從而更加精準(zhǔn)地對施工計(jì)劃進(jìn)行評估。

（3）質(zhì)量信息

得益于BIM 本身的數(shù)據(jù)化的優(yōu)勢，可以利用數(shù)據(jù)編輯模擬各種情況，實(shí)現(xiàn)材料特征、數(shù)量建筑成立結(jié)構(gòu)零件施工過程，信息之間的相互聯(lián)系。BIM 的質(zhì)量控制主要是在施工監(jiān)測中進(jìn)行的，BIM 提高了施工過程中的信息化程度，以可視化的方式對各部門數(shù)據(jù)進(jìn)行共享分析。給施工方提出合理的、科學(xué)的參考意見，讓施工人員對建設(shè)過程中的技術(shù)要求等具有直觀明確的認(rèn)識；其次，BIM 也能對體育館的建筑風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行估算預(yù)測，針對可能存在的施工風(fēng)險(xiǎn)提出可靠有效的意見。

2.BIM 技術(shù)協(xié)調(diào)建筑設(shè)計(jì)

（1）可視化建模

可視化是BIM 技術(shù)的主要優(yōu)勢之一，對于體育場館的建設(shè)來說，三維建模在建筑設(shè)計(jì)期間具有十分重要的意義。由于體育場館往往是大型設(shè)施，在某種程度上城市體育場館還要考慮到建筑美學(xué)的因素，因此在建筑設(shè)計(jì)的前期使用BIM 技術(shù)進(jìn)行三維建模能夠幫幫主設(shè)計(jì)者集中考慮建筑中的結(jié)構(gòu)參數(shù)，精準(zhǔn)控制建筑草圖的設(shè)計(jì)，尤其是大型場館對力學(xué)結(jié)構(gòu)要求較高的情況下，在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行三維可視化建模就可以通過輸入鋼鐵結(jié)構(gòu)材料信息等相關(guān)數(shù)據(jù)，建立一個(gè)系統(tǒng)的模型，更加直觀和精確地把控設(shè)計(jì)的質(zhì)量和設(shè)計(jì)者的意圖。由于體育場館提供的運(yùn)動條件需要滿足人們的需求，因此場館內(nèi)部的設(shè)計(jì)必須是人性化的，許多結(jié)構(gòu)相比于一般的建筑更加錯(cuò)綜復(fù)雜，這也就使得建筑在設(shè)計(jì)的過程中更加困難，借助BIM 技術(shù)進(jìn)行三維可視化建模可以提前規(guī)劃好各種設(shè)施結(jié)構(gòu)的布局，減少之后施工過程中的誤差，避免資源浪費(fèi)。

（2）專業(yè)間協(xié)調(diào)

在可視化的基礎(chǔ)上，BIM 技術(shù)對聯(lián)系體育場館建設(shè)各部門也有巨大的意義。由于BIM 技術(shù)能夠擺脫平面設(shè)計(jì)圖紙的局限性，既能夠在宏觀上展現(xiàn)體育場館的建筑結(jié)構(gòu)，還能在微觀上直觀表現(xiàn)場館機(jī)構(gòu)內(nèi)部的設(shè)計(jì)。利用Revit 軟件可以將建筑、結(jié)構(gòu)、水暖、機(jī)電等專業(yè)模型整合，然后進(jìn)一步按照每個(gè)部門的要求，將所需要的模型導(dǎo)入軟件中進(jìn)行碰撞檢查，由此得到的結(jié)果可以十分明確地展現(xiàn)線路、管道以及其他各種設(shè)施之間是否發(fā)生了碰撞，從而便于各部門的設(shè)計(jì)者共同討論各個(gè)結(jié)構(gòu)之間的避讓和調(diào)整方案，不斷調(diào)整各結(jié)構(gòu)的位置，在施工之前排除可能的問題，減少施工后的避讓整改成本。

3.體育場館建設(shè)全階段模擬應(yīng)用

在體育場館建筑建設(shè)的設(shè)計(jì)階段、招標(biāo)施工階段以及運(yùn)營階段三個(gè)階段中，設(shè)計(jì)階段利用BIM 技術(shù)的可視化建模，對體育場館的設(shè)計(jì)進(jìn)行可視化表達(dá)，從而確定設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，減少施工困難；招標(biāo)施工階段BIM 技術(shù)能夠促進(jìn)安全文明施工，增強(qiáng)施工管理體系建設(shè)。對于大型的體育場館建設(shè)來說，由于施工時(shí)間長、施工材料多、施工人數(shù)大，科學(xué)合理的施工管理就十分必要，利用Revit 建立三維模型, 把現(xiàn)場防護(hù)、腳手架、機(jī)械設(shè)備及現(xiàn)場整個(gè)布局直觀地展現(xiàn)出來, 讓現(xiàn)場安全管理人員提前做好安排, 預(yù)防安全死角。而運(yùn)營階段BIM 技術(shù)的主要作用就是確保體育場館能夠正常運(yùn)行，由于體育場館本身的使用頻率高，建筑損耗要高于其他建筑，因此在運(yùn)營中必須通過BIM 技術(shù)及時(shí)做好修復(fù)處理，分析建筑可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。

三、結(jié)語

隨著科技進(jìn)步和信息時(shí)代的到來，BIM 技術(shù)正逐漸在建筑領(lǐng)域嶄露頭角。對于體育場館建筑建設(shè)而言，考慮到體育場館的作用功能，應(yīng)用BIM 技術(shù)能夠讓體育場館建筑在建設(shè)的過程中更加科學(xué)也更加高效，從而更好促進(jìn)我國現(xiàn)代建設(shè)行業(yè)的良好發(fā)展。