BIM技術優勢及應用
——以柳東新區文化廣場項目為例

朱 亮

隨著建筑工程行業整體技術水平的提高，在建設項目多元化發展的背景下，對于大型工程項目的設計、施工及后續管理均具有一定的挑戰，多種新型技術能夠保障建筑工程行業的健康發展。其中，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術作為適用范圍廣泛、綜合優勢多樣的技術形式成為最具發展潛力的新興技術。利用BIM 技術在建設工程項目全生命周期中開展完善的管理，有助于工程項目全面管理目標的落實。

1 BIM 技術概述

BIM 技術是一項信息化管理的技術形式，核心應用特點是將建筑工程項目二維設計方案轉化為三維模型，并在此基礎上開展一系列的管理工作。此技術形式并不簡單局限于工程項目的某個階段，從項目前期決策設計到施工管理以及施工完成后的使用與維護，均可提供較為完備的解決方案。BIM 技術具有一系列的優勢和特點，能夠從多個角度為項目的多種問題提供解決思路和切入點[1]。

實際上，行業內對于BIM 技術的提出和應用已經具有較為悠久的歷史，與之相關的軟件開發、行業認證體系等也較為健全。但全過程采取BIM 技術進行管理的工程項目仍屬于少數，更多應用僅停留在工程項目的前期設計及項目預算階段。從項目全過程管理角度來看，BIM技術所具有的諸多能力均符合行業發展需求，在項目前期階段應用BIM 技術開展工程管理，能夠完善各個管理指標。

2 案例概況

柳州市柳東新區文化廣場項目位于新區核心區龍湖北側，其中，總用地面積為6.9 萬m2，建筑面積19.3 萬m2。用地南北長約400 m，東西長約190 m，規劃要點中建筑北面和東面退用地紅線20 m，南面和西面退5 m。主要建筑包括青少年宮、科技館和群藝館3 個功能用房，以及融合管理、科教、金融、商貿及會展等多功能為一體的大型文化中心。作為當地的示范工程，在開發過程中就提出了全過程應用BIM技術的管理對策。

3 BIM 技術的應用優勢與評價

3.1 直觀性

BIM 技術是通過建筑三維模型開展一系列的管理工作，具有直觀性的優勢。從案例工程實際應用的角度進行分析，其設計需求較為復雜、細節內容較多，采用二維圖紙進行工程設計很難全面了解需求，而且繁雜的設計內容也會對工程管理造成不利影響。目前，在BIM 技術的保障下，已經有相當一部分應用平臺和軟件具有三維建模能力。直接在三維模型上開展深化設計或進行各項工程布置更加清晰具體，能減少不同設計方案帶來的問題，加強細節問題的關注。同時，因其具有直觀性的特點，能夠降低對方案評判的專業性需求，更多地從建筑需求者和使用者的視角選取方案[2]。

3.2 準確性

對于大型工程項目而言，準確性也是設計過程中應當明確的核心需求。以本文引用的工程項目為例，在設計過程中需要考慮各個環節關聯因素較多的特質，對于鋼結構部分和外墻幕墻部分，連接角度與曲線曲率均是毫無規律，通過人工計算的形式會產生多次誤差累積，最終可能導致生產構件在實際應用中出現質量問題。BIM 技術能夠直接結合商業模型，以結果為導向開展計算工作；同時，所有數據的處理和保留均由計算機自動進行，對于復雜的計算也能夠保證結果的精準性，從而提高工程質量，降低負面影響因素。在行業高速發展的需求下，BIM 技術所具有的準確性特質也能為復雜造型和建筑的個性化風格提供保障。

3.3 協同性

協同性是BIM 技術的優勢之一，也是當下行業內經常忽略的特性。對同一個工程項目而言，在不同管理階段，均可參照同一套三維模型開展工程管理。考慮到有相當一部分工程項目采取分項工程專業分包的形式完成施工作業，通過BIM 技術的協同性，能夠完善設計環節。例如在設計階段和施工階段，參照同一套三維模型開展管理工作能夠減少技術錯誤；在分項工程的設計過程中，參與深化設計的單位均在同一套模型上開展作業，也可避免未來各方存在設計方案沖突，出現再次調整或導致施工失誤的情況。此外，協同性的優勢也可體現在遠程互聯、大體量信息遠程交互等方面。

3.4 智能性

在該工程項目應用中，充分發揮了BIM 技術的智能性優勢。隨著建筑工程行業的不斷發展，BIM 技術能夠為復雜問題提供完善的解決方案。例如，BIM 技術可結合具體數據庫內容及預設工程指標，對結構構件進行自動拆分和尺寸優化；對于復雜機電管線設備的布置需求，能夠自動完成碰撞檢查并進行相應的優化改良。同時，其智能化能力可在一定程度上代替從業人員進行簡單反復的工作，實現自動審核、避免低級錯誤。例如，對于工程量的初步計算以及工程資源投入情況等，可提供相應的預案[3]。

4 BIM 技術在案例中的應用

4.1 工程項目建筑設計

相較于其他工程項目，此案例工程具有較多的特殊要點。考慮到項目自身的應用特質以及極為復雜的外形，使用傳統工程圖紙形式很難清晰表述各個工程細節。同時，由于整體造型復雜，在進行建筑結構施工及分項工程深化設計的過程中，均面臨一定的挑戰。因此，提出了利用BIM 技術進行工程項目設計工作的策略。

在進行外觀形態設計的過程中，主要應用Rhino 軟件。對于外形的設計，除了考慮審美需求和個性化裝飾需求外，還應明確設計方案應具有的實際應用價值。因此，要同步在Revit 軟件中完成施工圖設計，確保設計方案能夠全面落并具有可執行意義。外觀形態設計過程演示如圖1 所示。

圖1 外觀形態設計過程演示（來源：作者自繪）

對于項目整體土建的施工需求，可使用BIM 技術進行深化設計工作。針對此工程項目復雜的外部造型及內部空間格局，在三維模型的輔助下，能夠確保各個細節位置的正確設計，也可避免在后續的圖紙識讀過程中造成干擾。從剖面圖角度來看，案例工程若想展現全部細節，則需要通過縱橫向共計70 余張剖面圖紙才能展示清晰；而應用BIM 技術后，無需逐個圖紙進行內容細化，可直接完成深化方案。

對于案例工程的外立面位置，同樣采取BIM 技術輔助進行設計工作。在設計過程中，采取參數化設置的形式下，結合建筑外立面的形狀需求，通過信息化技術的輔助，科學精準計算出各個幕墻構件的實際尺寸和線型指數，理論上使技術的誤差趨近于0。按照該尺寸進行工程構件設計，能夠全面滿足工程項目需求，避免傳統方式多次計算造成的誤差累積。

從室內空間處理的角度來看，案例工程具有滿足使用要求、提高建筑品質的核心需求，針對多種室內空間布局提案，通過BIM 技術在特定空間處理上的盡善盡美，達到建筑內外形象的融合與統一。同時，在Rhino 平臺的輔助下，能夠將工程語言轉化為三維模型，使建筑的決策者和使用者更加清晰明了各個方案具體的指向內容[4]。

4.2 工程項目結構設計

結構設計是保障工程項目整體安全性且與建筑建造工作整體存在較強關聯性的設計工作，案例工程自身結構形式較為復雜，內部使用功能各異，因此在進行工程結構設計的過程中具有多樣化的難點問題。針對該案例工程的結構設計需求，應充分應用BIM 技術所具有的智能化能力以及高速運算能力，在計算機平臺的輔助下，確保設計工作的順利推進。

考慮到此案例工程整體形狀不規則，在設計過程中應通過參數化設計和實施調整的形式，確保結構在保障自身安全穩定的同時順應外形需求，追求工程個性化與結構安全之間的平衡，打破傳統結構設計中“提出方案-驗算-調整”的工作模式，減少了設計工作中的返工。

在進行工程項目外圍結構斜柱設計過程中，需要考慮整體傾斜角度以及平面定位等相關問題。由于此位置關聯構件數量多，現行指標確定復雜，在BIM技術的輔助下，可生成節點的動態調整模型。經過多次調整，最終確定入口大跨度連廊的結構選型、形式優化以及桿件標高數據，而后導入Revit 中進行深化設計[5]。

4.3 機電設計與碰撞分析

案例工程中的機電工程部分是整體設計的難點，而且該工程綜合需求較多，整體品質定位較高，部分功能的實現和品質體現都由機電工程提供基礎保障和支持。相較于其他同類建筑，機電工程的整體數量更多、設計更為繁雜，在機電工程設計過程中，需要考慮復雜管線管道工程施工以及各個設備安裝對于建筑整體造成的影響。

對此，BIM 技術能夠提供較為完備的解決方案。對于較為復雜的機電工程，在傳統工程項目深化設計過程中，會由各個分項工程分別設計，然后再進行兼容性檢查與調整。針對案例工程項目整體工作量大、內容多樣化的特點，在設計過程中明確需求后，可利用BIM 技術智能性的特點，完成多套具有應用優勢的解決方案。同時，該技術支持各分包的施工單位在同一套三維模型中進行實時調整，避免深化設計的沖突問題。

此外，在機電設計方案完成后，還應進行標高檢查和碰撞檢查，考慮相關管道敷設或設備安裝后，是否會影響建筑內部的使用功能，是否會占用較多的室內空間或造成其他不利影響。同時，對于機電工程之間的管道管線碰撞以及機電工程與其他工程形式之間的矛盾關系，都能夠在BIM 技術的指引下進行檢查。案例工程利用BIM 技術對機電管線進行管綜排布和路徑優化共1 645 處，提前發現276 處凈高不滿足功能使用要求的部位，確保機電管線整齊美觀、節約成本，調整后實現更好的使用功能。

4.4 可視化模型的應用

可視化模型是BIM 技術的核心能力體現，將工程項目整體方案轉換為三維模型，也是BIM 技術的基本應用之一。案例工程在全過程管理中，充分應用可視化模型輔助各項管理工作的開展。

第一，室內空間格局設計及建筑外觀的模型漫游。在平行選取多套提案的過程中，將各個方案轉化為三維模型進行同步對比，相較于工程圖紙，其對于設計方案的感知更加直觀，同時也能夠關注到細節問題。在進行方案調整的過程中，無需參與者具有較強的圖形識讀和專業技術能力，能夠從工程整體效果層面做出更為真實明顯的反饋。

第二，工程項目的質量交底工作。針對案例工程復雜的施工需求，在進行工程項目施工管理的過程中，提出了交底先行的技術管理形式。施工工作開始前，在BIM 技術的輔助下，利用計算機軟件向施工工人演示施工內容和施工次序，同步明確施工技術，講解驗收要求。相較于傳統說教方式和觀看視頻的方式，這種交底形式更加明確清晰，也能夠做到所見即所得。

第三，工程項目可視化進度跟進。在可視化模型的保障下，能夠有效拆解現場具體的施工內容；同時，通過同步模型錄入的形式，可將現場真實的施工進度全面反映在三維模型上，實現工程進度的精準測算。另外，在BIM 技術的保障下，可確保現場各項資源統籌管理更加清晰，具有更為完善的參考體系，輔助材料管理及進度管理等工作合規進行。

5 結語

本文從案例工程實際情況進行分析，其具有外觀形態復雜、工程質量影響因素多以及工程施工難度大的特點，因此工程項目創新性地提出了BIM 技術的應用。該技術具有直觀、準確的特性，彌補了傳統圖紙設計的局限性和低效率，同時在工程項目設計過程中也能夠確保各個方案的同步更改以及平行方案的科學選取，充分發揮BIM 技術的智能化特性。相信在BIM 技術的輔助下，未來對于大型工程項目的復雜管理需求會有更為完善的解決方案。