樊 敏 （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230001）

BIM技術(shù)在安徽建筑檢測(cè)大廈的應(yīng)用研究

樊 敏 （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230001）

安徽建筑檢測(cè)大廈項(xiàng)目是安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院在BIM應(yīng)用方面的一次成功的探索和嘗試，即從二維設(shè)計(jì)向三維BIM設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)型階段。通過(guò)BIM各類(lèi)工具的應(yīng)用提高了設(shè)計(jì)的質(zhì)量、完善不同專(zhuān)業(yè)之間的協(xié)同、輔助綠建設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工，對(duì)項(xiàng)目整體質(zhì)量的把控起到了一定的作用。

三維可視化；碰撞檢測(cè)；4D模擬和動(dòng)漫

我國(guó)各地正開(kāi)展大量的各類(lèi)世界級(jí)建筑工程，并且越來(lái)越多的借助建筑信息模型（BIM）來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)和創(chuàng)新流程。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部2015年6月《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用指導(dǎo)意見(jiàn)》，明確指出了BIM在建筑業(yè)的發(fā)展目標(biāo)和各參與方的重要工作，更是把推動(dòng)建筑信息化建設(shè)作為行業(yè)發(fā)展總目標(biāo)之一。本文通過(guò)建筑檢測(cè)大廈BIM的運(yùn)用，介紹了BIM在綠色分析應(yīng)用、深化設(shè)計(jì)、協(xié)同應(yīng)用的設(shè)計(jì)過(guò)程及經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)這次實(shí)踐，我院建立了BIM設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，初步建立了本企業(yè)的BIM的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)框架，為下一步BIM技術(shù)的深入推廣和團(tuán)隊(duì)壯大積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)提升了企業(yè)形象，縮短客戶審批周期，增強(qiáng)了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

安徽建筑檢測(cè)大廈，位于合肥市蜀山產(chǎn)業(yè)園山湖路567號(hào)安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院科技研發(fā)基地內(nèi)，地上23層，地下2層，建筑高度為88.35m，總建筑面積為27859m2；其中，地上建筑面積22265m2；地下建筑面積5594m2。本項(xiàng)目綠色建筑級(jí)別為三星級(jí)；2014年安徽省綠色建筑示范項(xiàng)目；2015年合肥市綠色建筑設(shè)計(jì)二等獎(jiǎng)。建設(shè)單位及設(shè)計(jì)單位均為安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，本項(xiàng)目采用BIM技術(shù)不僅深化了設(shè)計(jì)、提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量，同時(shí)也降低了項(xiàng)目成本、縮短了設(shè)計(jì)及施工周期。其各專(zhuān)業(yè)的模型見(jiàn)圖1。

圖1 各專(zhuān)業(yè)的模型圖

在概念設(shè)計(jì)階段及方案設(shè)計(jì)階段，可利用BIM數(shù)據(jù)模型進(jìn)行光熱分析，為建筑的位置、形狀提供可靠的技術(shù)分析及支持，幫助設(shè)計(jì)師和業(yè)主進(jìn)行直觀的方案比較及建筑造型的確定，節(jié)省了時(shí)間，提高了溝通效率。在方案策劃階段，景觀規(guī)劃、環(huán)境現(xiàn)狀、施工配套及交通流量的預(yù)測(cè)等方面，與場(chǎng)地的地貌、植被、氣候條件等因素關(guān)系較大。傳統(tǒng)的場(chǎng)地分析存在定量分析不足、主觀因素占主導(dǎo)、無(wú)法處理和利用大量復(fù)雜的數(shù)量信息等缺點(diǎn)。通過(guò)BIM結(jié)合GIS進(jìn)行場(chǎng)地分析模擬，得出比較真實(shí)的分析數(shù)據(jù)，有助于設(shè)計(jì)單位提供最理想的場(chǎng)地規(guī)劃、交通流線組織、建筑布局等關(guān)鍵因素。

建筑檢測(cè)大廈的方案初步確定后，BIM小組根據(jù)方案建立了模型，然后接口專(zhuān)業(yè)日照軟件計(jì)算，通過(guò)BIM方案模型直觀演示日照情況，借助日照分析使建筑取得有利朝向、充分利用光照，見(jiàn)圖2圖3所示。然后再將本方案模型接口采光分析軟件，模擬出當(dāng)?shù)氐氖彝庹斩认率覂?nèi)的自然采光系數(shù)。經(jīng)過(guò)分析，辦公區(qū)域75%以上空間的采光系數(shù)大于2%，滿足建筑采光標(biāo)準(zhǔn)要求，并有利于優(yōu)化家具擺放朝向。BIM模型接口風(fēng)環(huán)境計(jì)算軟件進(jìn)行風(fēng)環(huán)境分析，經(jīng)過(guò)分析，結(jié)果表明，本項(xiàng)目在當(dāng)?shù)仫L(fēng)場(chǎng)的影響下，建筑周邊人行區(qū)域風(fēng)速<5m/s，風(fēng)速放大系數(shù)小于2，建筑兩側(cè)風(fēng)壓可促進(jìn)自然通風(fēng)，滿足綠色建筑的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。建筑檢測(cè)大廈利用BIM技術(shù)將綠色建筑理念落實(shí)到設(shè)計(jì)之中，Revit模型及數(shù)據(jù)導(dǎo) 入 Autodesk Ecotect、PHOENICS等綠色分析軟件，進(jìn)行日照分析、室外風(fēng)環(huán)境及室外噪音模擬，達(dá)到一模多用，避免重復(fù)性勞動(dòng)，節(jié)省了建模時(shí)間。

圖2 夏至日累計(jì)日照時(shí)數(shù)（向陽(yáng)側(cè)）

圖3 夏至日累計(jì)日照時(shí)數(shù)（背陰側(cè)）

安徽建筑檢測(cè)大廈采用BIM技術(shù)，應(yīng)用到建筑的方案優(yōu)化、施工圖深化設(shè)計(jì)，起到減少設(shè)計(jì)誤差指導(dǎo)施工及監(jiān)理的作用，希望探索一種合適的模式及工作流程，使BIM能運(yùn)用全生命周期，以期達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)質(zhì)量、節(jié)約成本、提高施工效率、縮短施工時(shí)間等效果，同時(shí)考慮運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段的BIM應(yīng)用的可能，預(yù)留數(shù)據(jù)接口以便傳遞有用的信息。

傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)，是各專(zhuān)業(yè)根據(jù)設(shè)計(jì)深度及最新修改不停的交流溝通，然后根據(jù)其它專(zhuān)業(yè)最新的條件圖來(lái)調(diào)整設(shè)計(jì)圖紙，專(zhuān)業(yè)間的協(xié)調(diào)不足及溝通不及時(shí)造成了后期大量的圖紙矛盾及修改工作。而采用BIM技術(shù)則可在設(shè)計(jì)的過(guò)程中通過(guò)及時(shí)的、有效的專(zhuān)業(yè)協(xié)同工作避免了很多沖突，三維的立體模型可實(shí)時(shí)進(jìn)行沖突的檢查、校對(duì)及管線碰撞的問(wèn)題，讓很多問(wèn)題在設(shè)計(jì)階段就得到充分的解決。同時(shí)，利用BIM可視化特性，與業(yè)主的溝通更直觀有效；有助各專(zhuān)業(yè)圖紙交流和對(duì)接，能幫助設(shè)計(jì)人員直觀快速找出圖紙問(wèn)題，節(jié)省了時(shí)間，減少了設(shè)計(jì)變更通知單，也大大提高了圖紙校對(duì)及審核的效率。通過(guò)鏈接建筑檢測(cè)大廈的建筑和結(jié)構(gòu)的Revit模型，可直觀看到專(zhuān)業(yè)間的沖突，迅速找出問(wèn)題點(diǎn)進(jìn)行修改，見(jiàn)圖4。

圖4

建筑檢測(cè)大廈的模型精細(xì)度達(dá)到LOD300，部分節(jié)點(diǎn)達(dá)到LOD400。LOD是BIM模型的發(fā)展程度或細(xì)致程度（Level of detail）,描述了一個(gè)BIM模型構(gòu)件單元從最低級(jí)的近似概念化的程度發(fā)展到最高級(jí)的演示級(jí)精度的步驟，建筑工程各階段的模型的精細(xì)度一般分為5個(gè)等級(jí)（LOD100-500）。建筑檢測(cè)大廈前期模型的建立包括軸網(wǎng)、標(biāo)高、構(gòu)件的確定和布置，各類(lèi)墻體門(mén)窗、不同管道及不同材料必須準(zhǔn)確設(shè)置和采用顏色標(biāo)識(shí)，如平面布置可采用不同顏色和區(qū)域劃分，便于房間類(lèi)型的統(tǒng)計(jì)，各類(lèi)管道亦采用規(guī)定的顏色，便于區(qū)分和修改。Revit模型具有準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)功能，可以統(tǒng)計(jì)數(shù)量、體積、面積和周長(zhǎng)等，誤差為1%。此外，鏈接后的Revit三維模型，建筑模型與結(jié)構(gòu)模型可進(jìn)行比較，可以更加精確的找出問(wèn)題點(diǎn)，達(dá)到深化設(shè)計(jì)的目的；從而優(yōu)化空間設(shè)計(jì)，使布局更合理化。此外，BIM把平面的鋼筋展現(xiàn)成三維模型，設(shè)計(jì)及施工人員可直觀看到鋼筋的型號(hào)和施工下料的形狀，見(jiàn)圖5。

圖5

建筑中設(shè)備用房管線往往復(fù)雜，平面圖必須結(jié)合系統(tǒng)圖來(lái)看，且需要和設(shè)計(jì)師反復(fù)溝通確認(rèn)，增加了不必要的工作時(shí)間，在BIM中，設(shè)備用房的管線高低排列、走向布置等可直觀地展示出來(lái)，便于與其他專(zhuān)業(yè)配合設(shè)計(jì)，便于非給排水專(zhuān)業(yè)人員的理解。圖6為建筑檢測(cè)大廈消防水泵房的管道布置，平面布置錯(cuò)綜復(fù)雜，各類(lèi)管道及其標(biāo)高難以區(qū)分，建成后的Revit模型則簡(jiǎn)單清晰，一目了然，不同管道用規(guī)定的顏色加以區(qū)分，其高度也直接呈現(xiàn)，從圖6中可直接發(fā)現(xiàn)管道穿梁，便于設(shè)計(jì)人員及時(shí)修改。

圖6

基于BIM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計(jì)是指建立統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，包括圖層、顏色、線型，打印樣式等。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員在一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而減少各專(zhuān)業(yè)因溝通不暢或不及時(shí)而引起的錯(cuò)誤，實(shí)現(xiàn)一處修改其他自動(dòng)修改，提升設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。設(shè)計(jì)人員首先建立各專(zhuān)業(yè)模型，然后鏈接整合各專(zhuān)業(yè)的模型，根據(jù)鏈接后的模型將各專(zhuān)業(yè)矛盾沖突的問(wèn)題降到最低，然后進(jìn)行各專(zhuān)業(yè)之間的碰撞檢測(cè)，BIM模型會(huì)根據(jù)碰撞搜索生成一個(gè)碰撞檢測(cè)報(bào)告。然后在設(shè)計(jì)界面顯示碰撞位置和原因，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)結(jié)果顯示進(jìn)行協(xié)同修正設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖7。經(jīng)過(guò)設(shè)備碰撞的搜索與修正，避免了設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤，提高了設(shè)計(jì)精準(zhǔn)度，為施工過(guò)程的順利開(kāi)展及建筑質(zhì)量提供了有力的保障。

圖7

綜合管線優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下四個(gè)原則：①有壓管讓無(wú)壓管，小管線讓大管線，施工簡(jiǎn)單讓施工復(fù)雜的，附件少讓附件多的，臨時(shí)避讓永久管道；②調(diào)整安裝方向即可避免的軟碰撞，可不修改；③無(wú)碰撞但不滿足凈高要求的空間，也必須優(yōu)化設(shè)計(jì)；④兼顧整體布局合理性，應(yīng)預(yù)留安裝、檢修空間。

此外，建筑模型與結(jié)構(gòu)模型的合并，也便于后期漫游檢查建筑與結(jié)構(gòu)的沖突。將合并的模型與進(jìn)度計(jì)劃關(guān)聯(lián)，配合場(chǎng)景與相機(jī)，進(jìn)行4D進(jìn)度模擬，可視化指導(dǎo)施工。Revit模型與Navisworks軟件結(jié)合來(lái)進(jìn)行施工模擬，從而更好的實(shí)現(xiàn)進(jìn)度優(yōu)化、工期優(yōu)化的效果。同時(shí)利用專(zhuān)業(yè)軟件讀取已做好的Revit模型，可直接制作動(dòng)畫(huà)漫游和渲染室內(nèi)外效果圖，利用Revit模型渲染的效果圖見(jiàn)圖8。

圖8

BIM三維可視化設(shè)計(jì)，使建筑師和業(yè)主溝通更便利有效，各專(zhuān)業(yè)工程師從三維的角度去溝通，會(huì)更宏觀、更深刻的掌控建筑的信息，提高了工作效率及制圖準(zhǔn)確度；管線綜合及碰撞檢測(cè)，及時(shí)排除各種管線問(wèn)題，減少圖紙錯(cuò)誤及修改通知單，有利于控制及保證施工進(jìn)度，節(jié)約工期，減少成本。

BIM技術(shù)的應(yīng)用和推廣，首先應(yīng)建立企業(yè)BIM發(fā)展長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略規(guī)劃、人才培養(yǎng)計(jì)劃，搭建企業(yè)BIM應(yīng)用組織架構(gòu)，成立涉及各專(zhuān)業(yè)、多層次的BIM團(tuán)隊(duì)，包括企業(yè)級(jí)BIM工程應(yīng)用人才、項(xiàng)目級(jí)工程應(yīng)用人才、專(zhuān)業(yè)級(jí)BIM工程應(yīng)用人才。其次，在推廣階段，企業(yè)應(yīng)制定一些鼓勵(lì)、引導(dǎo)政策，將BIM技術(shù)的應(yīng)用常態(tài)化，促進(jìn)基層單位的應(yīng)用覆蓋面與熟練度。最后，企業(yè)要逐步建立BIM技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系、工作流程、構(gòu)件庫(kù)、模板、指導(dǎo)手冊(cè)等規(guī)范性文件等。

[1]中國(guó)BIM應(yīng)用價(jià)值研究報(bào)告[R].

[2]張正.BIM應(yīng)用案列分析[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2016.

[3]中國(guó)建設(shè)教育協(xié)會(huì).BIM應(yīng)用與項(xiàng)目管理[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2016.

[4]BIM工程技術(shù)人員專(zhuān)業(yè)技能培訓(xùn)用書(shū)編委會(huì).BIM技術(shù)概論[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2016.

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A

1007-7359（2016）05-0028-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.05.006

樊敏（1982-），女，安徽蕭縣人，畢業(yè)合肥學(xué)院，學(xué)士，高級(jí)工程師，國(guó)家注冊(cè)二級(jí)建筑師。