惠 娟 利

(廈門軌道交通集團(tuán)有限公司，福建 廈門 361004)

·計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用·

BIM在地鐵建設(shè)中的應(yīng)用分析

惠 娟 利

(廈門軌道交通集團(tuán)有限公司，福建 廈門 361004)

闡述了在工程項(xiàng)目建設(shè)管理中應(yīng)用BIM技術(shù)的重要性，從專業(yè)劃分、軟件選擇、制定標(biāo)準(zhǔn)、BIM設(shè)計(jì)與應(yīng)用等方面入手，分析了BIM技術(shù)在地鐵項(xiàng)目中應(yīng)用的技術(shù)路線，為類似的BIM項(xiàng)目實(shí)施提供一種思路和方法。

BIM，地鐵建設(shè)，設(shè)計(jì)，應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，信息化手段已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于工程項(xiàng)目建設(shè)管理中。歷經(jīng)數(shù)年的研究應(yīng)用，BIM技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用于地鐵建設(shè)領(lǐng)域。BIM實(shí)施的過程就是協(xié)同過程的一個(gè)體現(xiàn)。在設(shè)計(jì)階段，土建專業(yè)的結(jié)構(gòu)能否滿足風(fēng)、水、電的需要，建筑、結(jié)構(gòu)的布置是否合理，風(fēng)、水、電各專業(yè)之間的管線布置是否相互干擾，在BIM的協(xié)同平臺(tái)上，就可以通過在三維空間中任意旋轉(zhuǎn)、剖切以及碰撞檢查來確保設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確和合理。

1 應(yīng)用BIM技術(shù)的必要性

在傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理模式下，工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維的各個(gè)階段信息不能相互共享、各專業(yè)之間不能協(xié)同工作，給項(xiàng)目管理帶來諸多的問題：如規(guī)劃設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)者的意圖不能直觀的體現(xiàn)，設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維相互割裂，因“差錯(cuò)漏碰”等導(dǎo)致資源浪費(fèi)嚴(yán)重。BIM(Building Information Modeling)，即“建筑信息模型”，是指以三維模型為載體，將建筑信息附著于模型中。BIM技術(shù)早在“十一五”時(shí)就被列為重點(diǎn)研究方向，并被建設(shè)部認(rèn)可為“建筑信息化最佳解決方案”。BIM支持項(xiàng)目的全生命周期管理(見圖1)?？梢允构こ绦畔⒃谝?guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維全過程充分共享、無損傳遞，使工程技術(shù)和管理人員能夠?qū)こ绦畔⒆龀龈咝?、正確的應(yīng)對(duì)。信息共享是BIM的核心所在，設(shè)計(jì)單位將建筑物的設(shè)計(jì)信息及參數(shù)賦予模型，該信息將無損的傳遞到施工單位，并將施工階段的信息添加到模型中。運(yùn)維期間又可以將維修、物業(yè)管理等信息添加到BIM模型中。BIM模型最終將成為一個(gè)實(shí)際工程的數(shù)字索引。BIM實(shí)施的過程就是協(xié)同過程的一個(gè)體現(xiàn)。

2 地鐵項(xiàng)目BIM技術(shù)路線

2.1 專業(yè)劃分

根據(jù)地鐵站設(shè)計(jì)中各專業(yè)特點(diǎn)及Autodesk Revit系列BIM軟件的操作特點(diǎn)，可按照建筑、結(jié)構(gòu)、環(huán)控、電器、給排水幾個(gè)專業(yè)對(duì)模型數(shù)據(jù)和文件進(jìn)行分類。

2.2 軟件選擇

目前，主流的BIM平臺(tái)有Autodesk(歐特克)、Bentley(本特利)和Dassault(達(dá)索)，這三家公司都提供了完整的BIM解決方案。Autodesk系列軟件比較側(cè)重建筑領(lǐng)域，兼容性好，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用廣泛。Bentley平臺(tái)長(zhǎng)期致力于基礎(chǔ)性設(shè)施建設(shè)軟件的研發(fā)，其主要用戶在歐洲，國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。Dassault軟件的優(yōu)勢(shì)在于創(chuàng)建復(fù)雜的異型結(jié)構(gòu)，目前多用于水利、水電行業(yè)。地鐵項(xiàng)目與房屋建筑較為相似，考慮到操作習(xí)慣和通用性，一般選用Autodesk平臺(tái)。

2.3 制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

BIM的實(shí)施需要項(xiàng)目參與各方共同工作才能完成，那么后期應(yīng)遵循怎樣的原則來整合不同設(shè)計(jì)院、不同專業(yè)提供的模型，并使模型之間相互耦合至關(guān)重要。因此，在實(shí)施BIM工作之前必須制定統(tǒng)一的原則和標(biāo)準(zhǔn)，如模型的創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)、編碼規(guī)則、審核標(biāo)準(zhǔn)，交付標(biāo)準(zhǔn)等。在此前提下，參與各方的BIM組件才能相互對(duì)接，統(tǒng)一調(diào)用。也為日后施工、運(yùn)維管理平臺(tái)的搭建提供了依據(jù)。

2.4 創(chuàng)建族庫(kù)

在Autodesk Revit中“族”是構(gòu)成所有模型的基礎(chǔ)?！白濉笔蔷哂邢嗤瑢傩詷?gòu)件的模型的模板，通過參數(shù)化調(diào)整來實(shí)現(xiàn)具體的結(jié)構(gòu)尺寸變化。所有的圖元都是通過族來創(chuàng)建的，豐富的族庫(kù)會(huì)使建模人員的建模效率大大提高。由于Revit中自帶的族大部分是針對(duì)房屋建筑的，在地鐵項(xiàng)目的實(shí)施過程中還需要根據(jù)其特點(diǎn)自定義大量的專用族。

2.5 BIM應(yīng)用

1)可視化設(shè)計(jì)。基于BIM技術(shù)的可視化設(shè)計(jì)類似于“搭積木”。設(shè)計(jì)人員通過軸網(wǎng)和標(biāo)高進(jìn)行定位將構(gòu)件族調(diào)入，再通過參數(shù)化調(diào)整使模型成為預(yù)期的尺寸。特定的族之間會(huì)相互自適應(yīng)，可視化設(shè)計(jì)除可以進(jìn)行三維設(shè)計(jì)外，還可以生成各專業(yè)的圖紙，且保持各圖紙和三維模型的實(shí)時(shí)連動(dòng)。當(dāng)方案有所變動(dòng)時(shí)，只需要修改三維模型，與之相關(guān)的二維圖紙就會(huì)聯(lián)動(dòng)修改；在多方案比選時(shí)，可視化的模型亦能夠發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，使協(xié)作更為有效。

2)協(xié)同設(shè)計(jì)。一個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過程需要多個(gè)專業(yè)協(xié)同完成。而Revit的協(xié)同設(shè)計(jì)模式相關(guān)專業(yè)可以在同一個(gè)平臺(tái)空間下同時(shí)工作，即時(shí)溝通?！爸行哪Ｐ汀笔鞘孪纫?guī)定好統(tǒng)一坐標(biāo)和規(guī)則的系統(tǒng)模型(見圖2)，存放在服務(wù)器端，每個(gè)被授權(quán)人員可以將其下載到客戶端，然后建立屬于自己的工作集。其他人的工作集一般情況下可作為參照引入但不能修改，只有取得對(duì)方授權(quán)時(shí)方可對(duì)其進(jìn)行編輯，并通過同步功能隨時(shí)和“中心模型”保持同步。這樣設(shè)計(jì)人員在同一個(gè)空間里協(xié)同設(shè)計(jì)，這對(duì)于參與方和專業(yè)較多的地鐵項(xiàng)目來說無疑是一種行之有效的工作模式。

3)管線綜合設(shè)計(jì)。眾所周知，地鐵項(xiàng)目中管線的布置是一項(xiàng)錯(cuò)綜復(fù)雜的工作。在土建模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行環(huán)控、給排水、電器專業(yè)設(shè)備管線的設(shè)計(jì)，各專業(yè)的管線分系統(tǒng)進(jìn)行建模，各系統(tǒng)設(shè)置不同顏色以便區(qū)分。地鐵項(xiàng)目綜合管線布置復(fù)雜，BIM模型相當(dāng)于對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了一次“預(yù)演”，建模的過程本身也是一次全面的“三維校審”過程。在此過程中可發(fā)現(xiàn)大量隱藏在設(shè)計(jì)中的問題，這在傳統(tǒng)的單專業(yè)校審過程中是很難被發(fā)現(xiàn)的。

4)虛擬現(xiàn)實(shí)。虛擬現(xiàn)實(shí)可以實(shí)現(xiàn)人在工程項(xiàng)目的仿真環(huán)境中漫游。在沒有BIM之前如果需要展示項(xiàng)目建成后的效果需要專門請(qǐng)動(dòng)畫公司做三維動(dòng)畫，而應(yīng)用BIM技術(shù)之后，在設(shè)計(jì)階段就可隨時(shí)體驗(yàn)空間漫游。這完全得益于BIM模型所提供的和實(shí)際項(xiàng)目一致的完整精確環(huán)境，置于云端的空間模型甚至可通過平板、手機(jī)等手持設(shè)備隨時(shí)隨地進(jìn)行項(xiàng)目可視化交流。

5)工程量統(tǒng)計(jì)。Revit提供了工程數(shù)量明細(xì)表統(tǒng)計(jì)功能，軟件會(huì)按照族類型或者特定的族樣式自動(dòng)統(tǒng)計(jì)工程數(shù)量(見表1)。在二維或三維視圖中做出的修改都會(huì)觸發(fā)Revit參數(shù)化修改引擎自動(dòng)調(diào)整與之相關(guān)的工程數(shù)量明細(xì)表。若需要和現(xiàn)有的工程計(jì)價(jià)軟件進(jìn)行對(duì)接，還可以通過二次開發(fā)來實(shí)現(xiàn)。

表1 工程數(shù)量明細(xì)表

6)施工指導(dǎo)和項(xiàng)目管理。施工階段應(yīng)用BIM技術(shù)(見圖3)，可減少信息傳送過程中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，以減少返工。利用4D技術(shù)可以研究項(xiàng)目的可施工性、進(jìn)度安排、進(jìn)度優(yōu)化、精細(xì)化施工等，給項(xiàng)目帶來經(jīng)濟(jì)性與時(shí)效性；5D造價(jià)控制手段使預(yù)算在整個(gè)項(xiàng)目生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)可操控性。利用BIM推演施工組織設(shè)計(jì)，研究基于BIM模型的施工現(xiàn)場(chǎng)交底模式，對(duì)工期、工法、資源投入、施工工藝和安全質(zhì)量要求等進(jìn)行三維交底。施工單位利用BIM模型還可進(jìn)行施工方案模擬研究，驗(yàn)證并優(yōu)化方案，預(yù)先發(fā)現(xiàn)質(zhì)量安全隱患。現(xiàn)場(chǎng)的進(jìn)度管理、質(zhì)量控制、安全措施等信息都可以反饋于BIM模型中，建設(shè)單位可以隨時(shí)在項(xiàng)目管理平臺(tái)用戶端調(diào)取相關(guān)模型及信息，對(duì)全線的工程項(xiàng)目做到統(tǒng)籌管理，心中有數(shù)。

7)運(yùn)維管理?；贐IM技術(shù)的運(yùn)維管理是對(duì)BIM模型的綜合應(yīng)用。設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維階段的信息已集中于BIM數(shù)據(jù)庫(kù)中，為常用的運(yùn)維管理系統(tǒng)提供了豐富的數(shù)據(jù)源。在調(diào)試、檢修故障時(shí)，運(yùn)維管理人員需要定位建筑構(gòu)件在空間的位置，包括查詢檢修所需要的相關(guān)信息。運(yùn)用BIM模型，檢修人員可在手持設(shè)備中，迅速查找環(huán)控、電器、給排水等設(shè)施設(shè)備在建筑物中的位置，使得運(yùn)維現(xiàn)場(chǎng)定位管理成為可能；同時(shí)還可以上傳或顯示運(yùn)維管理的相關(guān)信息。運(yùn)維階段的防災(zāi)救援時(shí)，可通過檢索BIM數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)訪問，并在BIM信息模型虛擬環(huán)境下可以協(xié)助應(yīng)急，響應(yīng)人員通過圖形界面，準(zhǔn)確確定危險(xiǎn)發(fā)生的位置?？梢栽趹?yīng)急人員到達(dá)之前，向其提供詳細(xì)的信息。

3 存在的問題

盡管目前市場(chǎng)上已有很多BIM軟件，功能也越來越完善，但主流的BIM軟件都是國(guó)外的，軟件的屬地化程度尚有所欠缺。所涉及到的族類型樣式、報(bào)表格式、規(guī)范、規(guī)程都與國(guó)標(biāo)或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有一定差距。實(shí)施BIM技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件要求較高，前期投入較多，短期內(nèi)很難帶來經(jīng)濟(jì)效益，只有比較有實(shí)力的大型創(chuàng)新型企業(yè)才會(huì)投資應(yīng)用。對(duì)于許多中、小型企業(yè)來說還是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)，阻礙了BIM技術(shù)的普及和推廣。此外，國(guó)家級(jí)BIM標(biāo)準(zhǔn)不夠完善，目前所實(shí)施的BIM案例，大部分標(biāo)準(zhǔn)還是根據(jù)項(xiàng)目或企業(yè)自身的需要而制定的，具有臨時(shí)性和不全面性，同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)的欠缺在一定程度上制約了國(guó)內(nèi)本土化BIM軟件的發(fā)展。

4 結(jié)語

BIM技術(shù)的發(fā)展不止是設(shè)計(jì)手段的革新，更重要的是它推動(dòng)了項(xiàng)目管理模式的轉(zhuǎn)型。本文針對(duì)BIM技術(shù)現(xiàn)狀及特點(diǎn)進(jìn)行了分析并提出了BIM技術(shù)在地鐵項(xiàng)目中應(yīng)用的技術(shù)路線，為類似的BIM項(xiàng)目實(shí)施提供一種思路和方法。BIM的理論、技術(shù)、方法和工具都在快速發(fā)展階段，相信這場(chǎng)信息化的革命對(duì)工程設(shè)計(jì)、施工、管理的各個(gè)環(huán)節(jié)，以及對(duì)整個(gè)工程建設(shè)領(lǐng)域都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

[1] 何關(guān)培.施工企業(yè)BIM應(yīng)用技術(shù)路線分析[J].工程管理學(xué)報(bào)，2014(2)：56-57.

[2] 關(guān) 培.BIM總論[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

[3] 劉占省，趙 明.BIM技術(shù)在我國(guó)的研發(fā)及工程應(yīng)用[J].建筑技術(shù)，2013，44(5)：111-112.

[4] 朱 江.BIM在鐵路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用初探[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2010(10)：38-39.

[5] 祝 嘉.在城市軌道交通建設(shè)項(xiàng)目中應(yīng)用BIM技術(shù)的設(shè)想[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2008(10)：64-65.

[6] 姜 曦.企業(yè)BIM人才培養(yǎng)模式初探[J].山西建筑，2013，39(21)：246-247.

TheapplicationanalysisonBIMinsubwayconstruction

HUIJuan-li

(XiamenRailTransportationGroupLimitedCompany,Xiamen361004,China)

This paper introduced the importance application of BIM technology in engineering project construction management, from professional division, software selection, set standards, BIM design and application etc., analyzed the technical route application of BIM technology in subway project, provided a new thought and method for similar BIM project implementation.

BIM, subway construction, design, application

1009-6825(2014)33-0287-02

2014-09-11

惠娟利(1975- )，女，工程師

TP391

：A