玉田

(青島理工大學(xué)土木工程學(xué)院 山東 青島 266033)

BIM技術(shù)應(yīng)用探索

王曉王玉田

(青島理工大學(xué)土木工程學(xué)院山東青島266033)

目前，土木領(lǐng)域已進(jìn)入信息化時(shí)代，由CAD繪圖發(fā)展至BIM三維模型，并成功應(yīng)用于建筑、橋梁、地下工程等領(lǐng)域，提高了工程質(zhì)量精度，降低了工程成本。本文總結(jié)前人研究成果，并提出當(dāng)前我國BIM技術(shù)應(yīng)用存在的一系列問題以及對(duì)BIM技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的趨勢。

BIM技術(shù)；建筑；橋梁；地下工程；可持續(xù)發(fā)展

一、引言

近年來，隨著我國的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)需求量越來越大，一些特大跨海大橋、超高層建筑、深基坑開挖支護(hù)等項(xiàng)目如雨后春筍，就目前施工階段來看，工程技術(shù)人員依然通過二維圖紙進(jìn)行安全技術(shù)交底，若結(jié)構(gòu)復(fù)雜勢必會(huì)造成施工難度加大，不確定因素增加，這就直接導(dǎo)致施工成本加大，不利于土木行業(yè)可持續(xù)性發(fā)展。而BIM技術(shù)的引入恰好彌補(bǔ)這一缺陷，三維可視化效果給技術(shù)人員帶來便利，避免造成指導(dǎo)性失誤。

BIM，建筑信息模型(Building information model)已然成為當(dāng)下土木行業(yè)的熱點(diǎn)，是由二維圖紙轉(zhuǎn)化三維立體模型的變革，為技術(shù)人員呈現(xiàn)出建筑直觀效果，避免出現(xiàn)嚴(yán)重工程質(zhì)量事故。參數(shù)化設(shè)計(jì)的引入更能快速修改不合理之處，達(dá)到“牽一發(fā)而動(dòng)全身”效果。

二、橋梁領(lǐng)域BIM應(yīng)用

目前，BIM軟件研發(fā)的功能主要為建筑領(lǐng)域服務(wù)，在建筑領(lǐng)域應(yīng)用已初具規(guī)模，主要以Revit軟件作為核心建模軟件，而該軟件應(yīng)用在橋梁方面卻具有一定局限性，主要體現(xiàn)在曲線面模型的建立；橋梁方面的軟件較少，主要有Rhino、civil 3D、Bentley等軟件，更重要的是橋梁復(fù)雜的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其應(yīng)用具有較大局限性。當(dāng)前研究陳國主要體現(xiàn)在參數(shù)化設(shè)計(jì)、橋梁設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、與有限元軟件對(duì)接等。

董耀文等以樂清灣大橋?yàn)槔?，使用Revit軟件，通過參數(shù)化設(shè)計(jì)勁性骨架、主塔鋼筋、鋼錨箱、索鞍BIM模型，剖析了參數(shù)化設(shè)計(jì)流程，闡述了參數(shù)化設(shè)計(jì)的重要作用。

李亞軍將BIM技術(shù)應(yīng)用到橋梁運(yùn)營階段，闡述了基于BIM技術(shù)的橋梁運(yùn)營管理較傳統(tǒng)管理的優(yōu)越性，節(jié)省了運(yùn)營成本，提高了工作效率；以港珠澳大橋?yàn)槔?，將BIM技術(shù)成功應(yīng)用到橋梁結(jié)構(gòu)控制、電子巡檢養(yǎng)護(hù)、結(jié)構(gòu)健康評(píng)估方面，為橋梁BIM技術(shù)在運(yùn)營方面指引了方向。

李楚俊等分別在橋梁設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理三方面論述了各參建方對(duì)BIM技術(shù)的需求，并根據(jù)當(dāng)前現(xiàn)狀，提出需待解決的問題。在設(shè)計(jì)方面，需要培養(yǎng)自己打BIM研發(fā)團(tuán)隊(duì)，開發(fā)各軟件之間的數(shù)據(jù)接口連接，讓設(shè)計(jì)人員充分了解BIM技術(shù)；在施工方面，BIM技術(shù)的應(yīng)用對(duì)象主要為基層技術(shù)人員，但基層人員的BIM知識(shí)較為匱乏，BIM技術(shù)應(yīng)用程度不高；在監(jiān)理方面，監(jiān)理從業(yè)人員對(duì)BIM技術(shù)不熟悉，應(yīng)用難度大。

王菊等以海珠大橋主橋?yàn)槔瑢IM模型與有限元分析模型相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了在不同軟件下的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，避免了傳統(tǒng)軟件接口不兼容的問題，進(jìn)一步驗(yàn)證了BIM技術(shù)在橋梁領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢。

王熊鈺通過軟件的API接口編寫程序，打通了BIM建模軟件與有限元分析軟件數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化接口，將橋梁BIM模型導(dǎo)入有限元軟件，對(duì)加固后的主橋模型進(jìn)行動(dòng)力和穩(wěn)定性分析。

三、建筑領(lǐng)域BIM應(yīng)用

就當(dāng)前BIM技術(shù)應(yīng)用狀況來看，建筑方面的應(yīng)用更加成熟，像Revit軟件主要針對(duì)于建筑來開發(fā)的，它涵蓋了建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等專業(yè)，橋梁及其他領(lǐng)域并不成熟。在建筑領(lǐng)域BIM技術(shù)更加趨于精細(xì)化，能更好地銜接設(shè)計(jì)與施工兩階段，為建筑施工階段保駕護(hù)航，有效控制工程成本，降低工程返修機(jī)率，提高工程質(zhì)量。

龍文志闡述了BIM技術(shù)的概念、核心理論，以及應(yīng)用BIM技術(shù)的優(yōu)勢，介紹了BIM案例，提出我國建筑行業(yè)應(yīng)盡快推進(jìn)BIM技術(shù)發(fā)展。

楊震卿等將BIM技術(shù)成功應(yīng)用于北京綠地中心工程，該項(xiàng)目為超高層建筑，總結(jié)了一套以BIM為核心的設(shè)計(jì)與管理流程，提高了設(shè)計(jì)精度，出色地完成了工作。

孫成雙等對(duì)BIM技術(shù)應(yīng)用能力做了總結(jié)，分析BIM主要軟件，提出了妨礙BIM技術(shù)發(fā)展的主要問題并給出相應(yīng)的建議，指明了BIM發(fā)展研究的方向。

劉占省等總結(jié)了BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)、施工、項(xiàng)目管理等方面的功能和應(yīng)用，闡述了我國BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域的發(fā)展需求，并提出一定的建議。

吳偉等以彩虹灣項(xiàng)目為例，分析了裝配式建筑的特點(diǎn)，研究了項(xiàng)目構(gòu)件設(shè)計(jì)、加工、組裝、信息集成管理，BIM技術(shù)為項(xiàng)目提供了便利的平臺(tái)，保障項(xiàng)目順利進(jìn)行。

周文波等以實(shí)驗(yàn)樓為例，將BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑，探索BIM技術(shù)應(yīng)用的過程和價(jià)值，進(jìn)一步提出裝配式建筑的今后發(fā)展方向。

張春霞闡述了我國BIM技術(shù)在軟件開發(fā)、技術(shù)支持、用戶、高校等層面的發(fā)展現(xiàn)狀，提出BIM技術(shù)在軟件設(shè)計(jì)、業(yè)主、軟件公司、政府等領(lǐng)域存在的阻礙，針對(duì)現(xiàn)狀阻礙，提出今后的展望和建議。

周春波介紹了BIM技術(shù)的概念，闡述了BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，以及在企業(yè)層面上所存在的問題，今后如何在施工企業(yè)開展BIM技術(shù)應(yīng)用。

李陽等以青島某寫字樓為例，引入BIM技術(shù)，對(duì)模板建立三維可視化模型，能更清晰地對(duì)工人進(jìn)行安全技術(shù)交底，解決了施工中所存在的問題，進(jìn)一步探索了BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域成熟地應(yīng)用。

四、地下工程領(lǐng)域BIM應(yīng)用

查閱大量文獻(xiàn)，鑒于三維軟件的局限性，BIM技術(shù)應(yīng)用于地下工程的研究較少，主要用于基坑施工模擬、監(jiān)測安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，就當(dāng)前現(xiàn)狀來看，BIM技術(shù)在地下工程的應(yīng)用研究空間巨大。

管昌生等運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)泵站基坑進(jìn)行研究，結(jié)合BIM與有限元分析，做可視化模擬，優(yōu)化了施工方案，探索了深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，具有深遠(yuǎn)的應(yīng)用價(jià)值。

路耀邦等以大石壩車站為例，運(yùn)用BIM技術(shù)，對(duì)車站三維施工模擬、檢查碰撞、工程量計(jì)算等進(jìn)行了應(yīng)用研究，研究表明，通過BIM技術(shù)可以有效降低施工成本，提高了施工質(zhì)量，此外提出了運(yùn)用過程中存在的問題，最后對(duì)BIM技術(shù)運(yùn)用于地下工程做出了展望。

吳清平等將BIM技術(shù)運(yùn)用于上海SOHO天山廣場超大深基坑施工中，做出基坑三維可視化模擬，模擬施工進(jìn)度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題，從而在施工中采取有效預(yù)防措施。

任江等闡述了地下空間開發(fā)的現(xiàn)狀、特點(diǎn)，結(jié)合BIM技術(shù)，討論了目前存在的問題，對(duì)地下空間開發(fā)做出了展望。

邢民等將BIM技術(shù)應(yīng)用于沈陽九號(hào)線沈蘇西路地鐵車站，建立三維可視化模型，優(yōu)選出更加合理的施工方案，通過這個(gè)實(shí)例更進(jìn)一步證明BIM技術(shù)在地下工程項(xiàng)目的應(yīng)用前景依然巨大。

蘇藝等將BIM技術(shù)引入地鐵中機(jī)電項(xiàng)目的安裝，闡述了BIM技術(shù)在該項(xiàng)目的思路和效果，對(duì)我國BIM技術(shù)在地鐵項(xiàng)目機(jī)電安裝進(jìn)程具有深遠(yuǎn)的應(yīng)用價(jià)值。

五、總結(jié)

BIM技術(shù)為各參建方提供一個(gè)信息共享的平臺(tái)，減少信息冗余，加快信息交流，保證各參與方得到的信息數(shù)據(jù)一致，避免出現(xiàn)分歧。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用為技術(shù)人員指導(dǎo)施工提供便利，為工程節(jié)省了大量成本，提高了工程質(zhì)量，避免造成嚴(yán)重的工程事故，為施工階段保駕護(hù)航，已然成為土木行業(yè)中的熱門。

我國BIM技術(shù)在橋梁、建筑、地下工程已應(yīng)用較為成熟，但BIM技術(shù)依然存在一系列問題，今后需要解決的問題包括：軟件間格式互導(dǎo)、專業(yè)橋梁、建筑、地下工程BIM軟件的研發(fā)、提高模型配筋軟件水平，以及在設(shè)計(jì)方面還需加強(qiáng)3D環(huán)境下的模型設(shè)計(jì)、優(yōu)化出圖等；高校應(yīng)重視BIM專業(yè)人才的培養(yǎng)，較好地與企業(yè)工程項(xiàng)目銜接；更重要的是，呼吁政府出臺(tái)相關(guān)政策，為BIM技術(shù)發(fā)展保駕護(hù)航，完善相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，由理論走向具體實(shí)踐，達(dá)到土木行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。

[1]李亞君.BIM技術(shù)在橋梁工程運(yùn)營階段的應(yīng)用研究[D].重慶交通大學(xué),2015.

[2]張楚俊,龔小雙.BIM技術(shù)在橋梁建設(shè)中的應(yīng)用[J].交通科技,2017,(01):97-99.

[3]王熊玨.基于BIM的橋梁結(jié)構(gòu)加固與改造技術(shù)及有限元分析[D].湖北工業(yè)大學(xué),2016.

王曉(1990-)，男，碩士研究生。