(玉溪市工程建設(shè)監(jiān)理公司,云南 玉溪 653100)

BIM是建筑行業(yè)的新型技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)建筑信息化的有效方法.目前，北美的建筑行業(yè)一半以上的機(jī)構(gòu)在使用建筑信息模型(BIM)或與BIM相關(guān)的工具;在歐洲、日本及我國(guó)香港地區(qū)，BIM技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于各種類型的房地產(chǎn)開發(fā);在中國(guó)內(nèi)地，一些先進(jìn)的建筑設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和地產(chǎn)公司紛紛成立BIM技術(shù)小組，其中包括清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院、中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院、中國(guó)建筑科學(xué)研究院等.在許多大型項(xiàng)目中，包括策劃、設(shè)計(jì)、招投標(biāo)、施工、租售、運(yùn)營(yíng)維護(hù)和改造升級(jí)等階段，BIM技術(shù)的應(yīng)用都取得了較大的突破.現(xiàn)在,BIM技術(shù)已被住房城鄉(xiāng)建設(shè)部列為“十二五”期間的重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目.隨著大型復(fù)雜建筑項(xiàng)目的興起以及BIM應(yīng)用軟件的不斷完善，相信會(huì)有越來越多的項(xiàng)目參與方更加關(guān)注和采用BIM技術(shù)，BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)和項(xiàng)目管理的涵蓋范圍和領(lǐng)域也會(huì)越來越廣泛.

在本文中,筆者以打葉復(fù)烤項(xiàng)目為例，介紹BIM建模及應(yīng)用情況.實(shí)踐過程中,筆者采用Revit系列軟件作為BIM建模軟件，并組織有經(jīng)驗(yàn)的項(xiàng)目施工管理人員對(duì)該項(xiàng)目的建筑、結(jié)構(gòu)以及機(jī)電安裝等進(jìn)行建模.從實(shí)際應(yīng)用的效果看，相比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，BIM技術(shù)能夠在很大程度上提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，而且當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，修改數(shù)據(jù)操作簡(jiǎn)單方便，能夠保持模型的實(shí)時(shí)更新和統(tǒng)一性.另外,通過BIM技術(shù)的碰撞檢查、實(shí)時(shí)漫游等功能，我們能預(yù)知施工階段存在的場(chǎng)地沖突、管線碰撞等問題，并使其在設(shè)計(jì)階段就能得到提前解決，這在很大程度上降低了成本，減少了資源浪費(fèi).

1 BIM的內(nèi)涵

BIM的概念最早是1975年由美國(guó)喬治亞技術(shù)學(xué)院的查克·伊斯曼(ChuckEastman)博士提出的,其定義為:“建筑信息模型綜合了所有的幾何模型信息、功能結(jié)構(gòu)要求和構(gòu)件性能，將一個(gè)建筑項(xiàng)目整個(gè)生命周期內(nèi)的所有信息整合到一個(gè)單獨(dú)的建筑模型中，而且還包括施工進(jìn)度、建造過程、維護(hù)管理等的過程信息”[1].之后,這一概念又經(jīng)過了多次改進(jìn)，目前美國(guó)國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)對(duì)BIM的定義為“BIM是一個(gè)三維數(shù)字化技術(shù)，是集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，BIM是對(duì)工程項(xiàng)目設(shè)施實(shí)體與功能特性的數(shù)字化表達(dá)”[2].從此概念可以看出,在BIM技術(shù)中,建立虛擬的建筑工程信息模型是關(guān)鍵，但其應(yīng)用的核心價(jià)值不僅僅在于建立模型和三維效果，更在于對(duì)建筑工程豐富信息的全面掌握，并帶給參與工程項(xiàng)目所有角色不同的應(yīng)用價(jià)值.

因此,綜合來講，BIM技術(shù)具有可視化(所見即所得)、協(xié)調(diào)性(可進(jìn)行碰撞檢查)、模擬性(可以模擬建筑模型及各種操作)、優(yōu)化性(可以進(jìn)行方案優(yōu)化和特殊設(shè)計(jì)優(yōu)化)、出圖性(可根據(jù)協(xié)調(diào)、模擬、優(yōu)化后的模型幫助輸出相關(guān)圖紙)等基本特點(diǎn).利用BIM中的完整建筑信息指導(dǎo)建設(shè)工程項(xiàng)目的進(jìn)程，可加強(qiáng)建設(shè)工程項(xiàng)目的前期控制管理，在一定程度上提高建設(shè)工程項(xiàng)目的質(zhì)量.

而從當(dāng)前我國(guó)許多大型建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和施工情況看,其往往具有投資規(guī)模大、建設(shè)周期長(zhǎng)、參建單位多、項(xiàng)目功能要求高以及信息量大等特點(diǎn)，建設(shè)項(xiàng)目工程管理工作極具復(fù)雜性，傳統(tǒng)的信息溝通和管理方式已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求.實(shí)踐表明，信息錯(cuò)誤傳達(dá)或信息不完整是造成眾多索賠與爭(zhēng)議事件的根本原因.對(duì)此,BIM技術(shù)通過三維的共同工作平臺(tái)以及三維的信息傳遞方式，為設(shè)計(jì)、施工、管理及運(yùn)行一體化提供良好的技術(shù)平臺(tái)，我們完全可以依賴這個(gè)平臺(tái)，解決以往工程項(xiàng)目建設(shè)過程中協(xié)調(diào)性差、整體性不強(qiáng)的問題.

2 BIM技術(shù)應(yīng)用在打葉復(fù)烤項(xiàng)目

打葉復(fù)烤項(xiàng)目是某國(guó)有大型煙草企業(yè)的一個(gè)建設(shè)項(xiàng)目，整個(gè)項(xiàng)目包括聯(lián)合工房、倒班宿舍、食堂、綜合業(yè)務(wù)樓及其他附屬建筑共計(jì)117 956 m2,倉(cāng)庫(kù)及周邊場(chǎng)地292 000 m2.為了保證項(xiàng)目工期和質(zhì)量，筆者充分利用BIM設(shè)計(jì)建筑模型、結(jié)構(gòu)模型、給排水模型、電氣專業(yè)模型、智能專業(yè)模型、暖通專業(yè)模型、工藝管道及工藝橋架模型.工程竣工以后，筆者又根據(jù)竣工圖繪制了復(fù)烤及倉(cāng)儲(chǔ)項(xiàng)目所屬工程的BIM竣工圖，以便為項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)管理及后繼升級(jí)改造提供更為完備的技術(shù)支持.在項(xiàng)目實(shí)施過程中,通過建立各專業(yè)系統(tǒng)BIM模型、模擬施工、提供解決交叉碰撞的意見、指導(dǎo)各專業(yè)組織施工等措施，不僅減少了不必要的工程變更，而且縮短了工程工期，節(jié)約了工程投資，確保了復(fù)烤及倉(cāng)儲(chǔ)項(xiàng)目的順利進(jìn)行.由于本項(xiàng)目涉及相關(guān)建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電安裝等專業(yè)，因此其是一個(gè)比較具有代表性的BIM技術(shù)應(yīng)用范例.下面，筆者從四個(gè)方面來說明BIM技術(shù)在該項(xiàng)目中的應(yīng)用.

三維建模BIM的三維建模可視化，就是設(shè)計(jì)者將以往的線條式的構(gòu)件形成一種三維的立體實(shí)物圖形展示在人們面前.BIM提到的可視化是一種能夠同構(gòu)件之間形成互動(dòng)性和反饋性的可視，在BIM建筑信息模型中，由于整個(gè)過程都是可視化的，所以可視化的結(jié)果不僅可以用效果圖來展示，也可以生成報(bào)表.更重要的是，項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)過程中的溝通、討論、決策都可以在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行.

很多工程設(shè)計(jì)師都用過CAD，我們都知道CAD中不具備BIM技術(shù)的模擬、優(yōu)化功能.只有在業(yè)主提出綠色建筑的要求時(shí)，CAD做的項(xiàng)目才會(huì)單獨(dú)對(duì)項(xiàng)目模擬優(yōu)化，這必將延長(zhǎng)整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施周期，并且很難保證單獨(dú)模擬的準(zhǔn)確性.而自帶三維可視化模型的BIM技術(shù)卻使模擬優(yōu)化變得順其自然，而且更加簡(jiǎn)單.另外，CAD技術(shù)有一個(gè)致命的問題，就是在多數(shù)情況下，它只會(huì)按照相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行簡(jiǎn)略的計(jì)算，如結(jié)構(gòu)和能耗等，且有時(shí)所獲得的數(shù)據(jù)與實(shí)際情況相差極大.但應(yīng)用BIM技術(shù)，我們則可以構(gòu)建與真實(shí)項(xiàng)目差不多相同的模擬方案，從而對(duì)建筑物進(jìn)行建筑性能分析、采光分析、日照分析、能耗分析、疏散分析、建筑物周圍及內(nèi)部流場(chǎng)分析等，而且與CAD技術(shù)相比，BIM技術(shù)得到的數(shù)據(jù)要更加精確實(shí)用.

圖1為打葉復(fù)烤項(xiàng)目工房外景的三維模型.由圖1可見，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，通過BIM的三維可視化建模技術(shù)能建立形象直觀的三維立體圖像.相對(duì)于傳統(tǒng)的二維圖，在三維模型中更容易發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題,也更有利于結(jié)合不同階段的需求來制訂符合工程特點(diǎn)的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)模型精度、模型標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行規(guī)定.參建單位之間據(jù)此協(xié)商，這種方式也能最大程度地減少設(shè)計(jì)變更.除此之外，通過立體的三維模型還可實(shí)時(shí)查看結(jié)構(gòu)構(gòu)件的相對(duì)位置關(guān)系、檢查水電管線的分布并獲取整個(gè)虛擬建筑物的所有信息，同時(shí)還能將施工現(xiàn)場(chǎng)情況與三維模型進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過程中的錯(cuò)誤或可能出現(xiàn)的問題.

圖1 工房三維可視化建模

碰撞檢查BIM技術(shù)碰撞檢查功能就是在模型建立以后，在各專業(yè)模型之間進(jìn)行碰撞檢測(cè)，尋找建模失誤或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)問題，并生成碰撞報(bào)告.通過碰撞檢查，我們可以檢測(cè)出設(shè)計(jì)圖中存在的問題，以便在施工之前提前修改設(shè)計(jì)，做出合理實(shí)施方案，以節(jié)約因返工、延期造成的浪費(fèi).在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者普遍采用二維制圖軟件(如CAD)來進(jìn)行制圖.但二維設(shè)計(jì)軟件本身存在信息量少，可視能力差的局限性，這使得設(shè)計(jì)人員必須要有很強(qiáng)的空間想象能力和專業(yè)知識(shí).即便如此，在實(shí)際工程中也不可避免地會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤、遺漏、交叉碰撞等情況.而在深化設(shè)計(jì)圖紙向下流轉(zhuǎn)的過程中，各專業(yè)還需反復(fù)開會(huì)討論、修改、再討論，直至最終定稿，這一繁雜的過程意味著將浪費(fèi)更多的人力、時(shí)間，并且效果差，同時(shí)還會(huì)有一些碰撞和設(shè)計(jì)不合理的地方因圖紙的可視能力差而被遺漏.BIM技術(shù)在碰撞檢測(cè)中的應(yīng)用無疑是非常實(shí)用和成功的，各專業(yè)圖紙匯總到一起后，應(yīng)用BIM的碰撞檢測(cè)功能，可快速檢測(cè)到空間某一點(diǎn)的設(shè)計(jì)問題，并且可高亮顯示，直觀反應(yīng)碰撞位置(如圖2)，同時(shí)由于模型是三維可視化的，因此在碰撞發(fā)生處可以實(shí)時(shí)變換角度進(jìn)行全方位、多角度地觀察，便于討論并進(jìn)行修改.

圖2 碰撞檢測(cè)發(fā)現(xiàn)管線沖突

打葉復(fù)烤項(xiàng)目是一個(gè)大型工業(yè)項(xiàng)目，不僅結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，而且管線也比較多.但就是這樣的大型工業(yè)項(xiàng)目,通過BIM碰撞檢測(cè)同樣能夠快速定位建模失誤或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)問題，特別是管線綜合方面的一些很難被發(fā)現(xiàn)的問題，如管線的最低標(biāo)高不符合凈空高度要求、管線所處位置堵到了空調(diào)風(fēng)口以及需要維護(hù)的部位維護(hù)人員無法到達(dá)等情況.發(fā)現(xiàn)碰撞以后，如何來解決沖突也是關(guān)鍵.對(duì)此,筆者采取的方案是,在完成整體模型的碰撞檢測(cè)工作后，召集建設(shè)方、設(shè)計(jì)方、總包方和專業(yè)分包方相關(guān)負(fù)責(zé)人召開會(huì)議，結(jié)合碰撞報(bào)告和三維模型對(duì)綜合管線的碰撞情況進(jìn)行匯報(bào),由各方協(xié)商確定出基本的綜合管線調(diào)整原則，包括各樓層區(qū)域的凈空要求、管線避讓原則及安裝標(biāo)準(zhǔn)等.顯然，與傳統(tǒng)方法相比，BIM碰撞檢查技術(shù)在發(fā)現(xiàn)問題、避免漏洞方面具有較為顯著的優(yōu)勢(shì)，它不僅操作直觀、簡(jiǎn)單、方便，而且可以大大提高工作效率，降低深化設(shè)計(jì)的工作強(qiáng)度.

安全控制安全管理是工程項(xiàng)目的重要內(nèi)容，以往的操作辦法是由施工單位針對(duì)施工環(huán)境編寫相關(guān)安全措施，然后據(jù)此執(zhí)行.在實(shí)際應(yīng)用中，筆者發(fā)現(xiàn)這種方法往往存在針對(duì)性不強(qiáng)，疏漏較多，安全事故頻頻發(fā)生等問題.而該項(xiàng)目的安全控制中,由于BIM技術(shù)的應(yīng)用，這種狀況得以大大改善.其主要體現(xiàn)在：第一，利用BIM軟件平臺(tái)合理規(guī)劃物料的進(jìn)場(chǎng)時(shí)間、堆放地點(diǎn)、取料路徑，對(duì)于臨時(shí)用水用電位置特別布置，以消除安全隱患，確保施工現(xiàn)場(chǎng)在各個(gè)階段有序地進(jìn)行，提高施工效率;第二，利用BIM實(shí)時(shí)漫游技術(shù)結(jié)合施工進(jìn)度和現(xiàn)場(chǎng)物料的布置情況，有針對(duì)性的對(duì)某些存在安全隱患的部位設(shè)置安全消防設(shè)施.再通過BIM模擬火災(zāi)情況的逃生路線，在逃生路徑上布置臨時(shí)消防裝置，以最大限度保證人員的安全撤離和減少物料的損失;第三，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)火作業(yè)進(jìn)行監(jiān)管，施工現(xiàn)場(chǎng)有很多需要進(jìn)行電焊、切割、氣割等動(dòng)火作業(yè)工作，以往的方法是開具“施工現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)火證”來對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)火工作進(jìn)行控制，并有專人監(jiān)管負(fù)責(zé)操作過程的安全管控,其管理過程麻煩且隱患較多.而通過BIM模型與安全管理、進(jìn)度控制相配合，我們能夠在動(dòng)火作業(yè)開始之前把握施工現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)工作界面上的動(dòng)火作業(yè)點(diǎn)的分布，并嚴(yán)格管控“施工現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)火證”的開具數(shù)目和期限，以方便監(jiān)管人員隨時(shí)抽查現(xiàn)場(chǎng).從該項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用的效果來看，采用BIM對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行安全控制明顯比傳統(tǒng)方法更加便捷有效，各項(xiàng)工序也更容易協(xié)調(diào).

成本控制項(xiàng)目成本控制是項(xiàng)目管理過程中的重要任務(wù)，傳統(tǒng)的二維施工圖紙由于信息量少，造價(jià)工程師需要重新建模，然后匯總并通過造價(jià)軟件計(jì)價(jià)，進(jìn)而得出項(xiàng)目成本.在這樣的情況下,往往會(huì)由于信息的缺失、經(jīng)驗(yàn)不足或操作失誤等原因，使項(xiàng)目成本的準(zhǔn)確度上很難掌控.并且,在圖紙的流轉(zhuǎn)和工程進(jìn)行中所引起的信息丟失、設(shè)計(jì)調(diào)整、變更也都會(huì)產(chǎn)生額外的費(fèi)用，這更增加了項(xiàng)目成本控制的難度.在施工中,經(jīng)常會(huì)遇到結(jié)算時(shí)才發(fā)現(xiàn)實(shí)際發(fā)生費(fèi)用遠(yuǎn)大于計(jì)劃時(shí)費(fèi)用的情況.對(duì)此,在該項(xiàng)目中,筆者采用BIM技術(shù)從以下四個(gè)方面來解決上述問題：

其一，通過預(yù)算進(jìn)行成本控制.BIM技術(shù)模型和傳統(tǒng)二維圖紙一個(gè)很大的區(qū)別就是能夠把建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等信息完整有效地保存下來，并且能快速準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)工程量，生成分析報(bào)告.傳統(tǒng)的平面圖紙中沒有這么豐富的信息量和功能，經(jīng)常丟失信息和引起誤解，這在成本控制上是難以接受的.BIM模型中由于每一個(gè)構(gòu)件都是和現(xiàn)實(shí)中的實(shí)際物體一一對(duì)應(yīng)，所含的信息也都是可以直接拿來運(yùn)算的，因此計(jì)算機(jī)在BIM模型中可以根據(jù)構(gòu)件本身的屬性(種類、材質(zhì)、型號(hào)、尺寸、單價(jià)等)進(jìn)行快速識(shí)別分類，當(dāng)需要進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)時(shí)，例如墻體、門窗、風(fēng)管，BIM能根據(jù)不同的分類迅速做出自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，準(zhǔn)確率和速度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)方法，大大降低了造價(jià)工程師的工作強(qiáng)度，提高了工作效率.

其二,避免額外費(fèi)用產(chǎn)生.在施工過程中,對(duì)于局部涉及專業(yè)過多，管線復(fù)雜的地方，各專業(yè)一般都是只顧自己的工期要求按圖紙施工，如果不進(jìn)行綜合管線的深化設(shè)計(jì)和模擬安裝，極有可能造成返工，增加額外的施工成本.采用BIM技術(shù),我們能提前進(jìn)行碰撞檢測(cè)和施工模擬，并提前告知各專業(yè)負(fù)責(zé)人員合理安排施工的先后順序，這樣可以有效降低因不得不事后配合調(diào)整而造成額外成本的風(fēng)險(xiǎn).

其三,工程變更.在施工過程中,經(jīng)常會(huì)遇到因?yàn)殄e(cuò)誤或某些需要而進(jìn)行的一些調(diào)整.對(duì)此,BIM技術(shù)可以通過更改模型快速地統(tǒng)計(jì)出變更后的工程量，比如尺寸、材質(zhì)、數(shù)量，與此同時(shí),統(tǒng)計(jì)表格中的尺寸，材質(zhì)和數(shù)量也會(huì)自動(dòng)根據(jù)所做的改動(dòng)而做出調(diào)整，使統(tǒng)計(jì)表中的數(shù)據(jù)與模型所含的信息量始終保持一致，這大大降低了統(tǒng)計(jì)過程中出錯(cuò)的幾率.在實(shí)際應(yīng)用中，筆者還遇到有幾種備選變更方案的情況，同樣可以通過變更BIM模型就能快速地統(tǒng)計(jì)出幾種變更方案的工程量,以供設(shè)計(jì)師進(jìn)行比較，進(jìn)而選擇性價(jià)比較好的方案.

其四,工程款的支付.該項(xiàng)目的工程款支付是按照施工進(jìn)度分階段支付的，項(xiàng)目的成本隨著施工進(jìn)度的變化而變化.傳統(tǒng)的項(xiàng)目成本控制中，在施工進(jìn)度和工程量的掌控上往往很難準(zhǔn)確地按階段給予確認(rèn)，但應(yīng)用BIM技術(shù)，我們只需在3D模型的基礎(chǔ)上加上進(jìn)度時(shí)間軸和費(fèi)用軸，就能據(jù)此完成項(xiàng)目工程量及各項(xiàng)詳盡費(fèi)用的計(jì)算，與傳統(tǒng)的方法相比，這顯然能夠更快捷更準(zhǔn)確地掌控項(xiàng)目成本.

3 結(jié) 語

可以說,BIM技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于整個(gè)建筑行業(yè)的發(fā)展具有劃時(shí)代的意義.以本文項(xiàng)目為例，通過BIM技術(shù)的三維可視化、信息集成化、4D模擬、實(shí)時(shí)漫游、碰撞檢查及各種軟件操作平臺(tái)的應(yīng)用，我們有效地達(dá)到了降低成本、縮短工期的目的，大大減少了工程資源的浪費(fèi).本項(xiàng)目工程完工后的最終統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，與常規(guī)設(shè)計(jì)相比，BIM技術(shù)的應(yīng)用使該項(xiàng)目減少設(shè)計(jì)變更達(dá)到78%，縮短工期67天，充分證明了BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目管理過程中的重要應(yīng)用價(jià)值.

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