李偉

摘 要：基于目前在國外蓬勃發(fā)展的BIM技術(shù)，研究了BIM技術(shù)在工程項目全生命周期中的具體應(yīng)用形式以及項目各方的受益情況。其中，有些應(yīng)用方案在國外已經(jīng)普遍實現(xiàn)，有些則因為技術(shù)原因停留在探索階段。通過分析預測和理論說明，闡述了BIM的內(nèi)涵及其對建筑業(yè)的影響，為BIM在中國的推廣提供參考。

關(guān)鍵詞：BIM應(yīng)用 建筑模型 工程項目生命周期

中圖分類號：TU17 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（c）-0113-02

1 BIM技術(shù)及其在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用情況概述

BIM（Building Information Modeling）技術(shù)是用參數(shù)化模型來表達工程項目的全部信息，輔以強大的三維表現(xiàn)能力。通過BIM建立虛擬建筑，項目里全部實際活動都能利用虛擬建筑進行模擬。制造業(yè)和航天業(yè)已完成設(shè)計生產(chǎn)從二維平面圖紙到三維信息模型的轉(zhuǎn)變。BIM之于建筑業(yè)則有類似作用。美國、日本等發(fā)達國家BIM軟件使用率已達70%以上并持續(xù)增長，BIM的價值在不斷被認可。在我國國內(nèi)，對BIM的研究剛起步不久，工程項目中的各方對BIM的投資有限，應(yīng)用也僅在個別項目中的個別階段，沒有實現(xiàn)項目全周期應(yīng)用。文章旨在幫助更多人了解BIM，加快BIM在中國的推廣和加大項目中各方對BIM的投資。

2 BIM在決策階段和設(shè)計階段的應(yīng)用

決策階段主要研究項目的風險、機會和可行性。該階段的主導者和應(yīng)用BIM的主要受益者是業(yè)主和開發(fā)商。BIM在決策階段可以提供技術(shù)上的論證依據(jù)，三維的表現(xiàn)形式更利于非專業(yè)人員理解技術(shù)方案。技術(shù)水平與國外同類項目比較時，只需共享國外同類先進項目的BIM文件，即可全方面分析比較和吸收經(jīng)驗，因為BIM包含項目所有數(shù)據(jù)信息。隨著BIM技術(shù)的日益普及，可以預測未來建筑業(yè)的尖端技術(shù)共享程度越來越高，有利于世界范圍內(nèi)的建筑企業(yè)互相學習，加速建造水平、設(shè)計水平、管理水平的提高。BIM應(yīng)用在設(shè)計階段，核心內(nèi)容是將設(shè)計任務(wù)書變成三維模型，再基于三維模型延伸出很多其他方面的應(yīng)用，如計劃項目進度和成本、綠色分析、設(shè)計檢測、增強溝通協(xié)調(diào)、可視化應(yīng)用等。該階段應(yīng)用BIM的主要受益者是業(yè)主、設(shè)計單位以及政府部門。

2.1 建立BIM核心模型

應(yīng)用BIM的關(guān)鍵是核心三維模型，國內(nèi)建筑業(yè)BIM體系中使用最廣泛的核心建模軟件是Autodesk Revit。基于CAD的二維設(shè)計可視化程度不高且設(shè)計師將大量時間和精力用于出圖。應(yīng)用BIM可大量減少出圖工作，設(shè)計師將更專注于設(shè)計。比如Revit族庫包含了大量虛擬構(gòu)件，若項目中存在族庫里沒有的構(gòu)件，也可方便地新建。隨著項目的深入，企業(yè)會逐漸積累出自己特有的族庫。設(shè)計師工作時，可直接調(diào)用族庫數(shù)據(jù)，并隨時查看三維模型，建筑外形效果即時呈現(xiàn)，自動生成施工圖。此外，三維模型中每個構(gòu)件都存在一系列參數(shù)，如類型、材質(zhì)、尺寸、位置等。通過讀取數(shù)據(jù)能計算并即時統(tǒng)計工程量，再通過概預算定額可方便快捷地編制概預算。即減少造價人員的工作量，將更多精力用于分析性工作。

2.2 設(shè)計檢測

設(shè)計檢測包括規(guī)則檢測和碰撞檢查。規(guī)則檢測指，設(shè)計師預輸入強制標準、法律法規(guī)和行業(yè)規(guī)章制度，再利用BIM工具自動檢測建筑模型是否符合規(guī)則要求，實現(xiàn)減少實施階段設(shè)計變更的次數(shù)，加快項目進度和減少因設(shè)計變更帶來的成本變化。

碰撞檢查指，工程項目的不同參與單位，利用BIM檢測互相設(shè)計之間的沖突，比如建筑、結(jié)構(gòu)、水電管線設(shè)計之間的沖突、構(gòu)件與設(shè)備之間的沖突、施工場地與施工機械之間的沖突等。傳統(tǒng)的二維設(shè)計，不同專業(yè)設(shè)計師之間很難做到對別人的設(shè)計了如指掌，設(shè)計之間難免出現(xiàn)沖突。若使用BIM，每種設(shè)計師只完成自己的小模型（不同模型包含建筑不同方面的信息）再將多個小模型放入同一個工具融合成一個大模型，即可在大模型里進行碰撞檢查，大大提高設(shè)計分析、設(shè)計檢查和設(shè)計出圖的速度，高效率低成本得到更高質(zhì)量的設(shè)計。

BIM還能實現(xiàn)施工場地空間的碰撞檢查。模擬施工現(xiàn)場定位放線、施工道路建設(shè)、材料進場等活動之間是否存在空間沖突，確保一切有序進行。BIM在設(shè)計階段的應(yīng)用取得了良好的效果：在山景城醫(yī)院綜合辦公樓項目上，BIM的應(yīng)用使得整個項目的返工只有0.2%，各系統(tǒng)之間達到零沖突，現(xiàn)場因信息不明確而發(fā)出的問詢單（request for information）只有兩份[1]。

2.3 綠色分析

由于建筑業(yè)在我國能耗大戶的地位，綠色建筑的概念被更多地認可和接受，是未來建筑業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。而BIM集成了建筑的全部數(shù)據(jù)信息，能方便地分析建筑物的綠色屬性。如建筑物的采光和日照分析、風場分析、建筑噪聲分析、建筑綠化環(huán)境分析等等。

建筑物的日照分析涉及地理位置、建筑外型、時間等多種復雜因素，靠人工計算很難科學精確地進行日照分析。利用BIM可以兼顧考慮影響日照的所有復雜因素。例如，用BIM模型精準定位地理位置，再通過網(wǎng)絡(luò)得到當?shù)厝耆照招畔ⅲ纯刹榭匆荒曛腥我鈺r間的日照情況，為調(diào)整建筑物的坐標、方位、間距等提供依據(jù)，使建筑獲得最佳日照條件，最大程度減少室內(nèi)燈光耗能，滿足綠色建筑要求。此外，BIM還能實現(xiàn)綠色檢測。在BIM里預輸入關(guān)于綠色建筑的行業(yè)標準，即可評價建筑是否符合標準，快速反映建筑能源消耗性能等綠色屬性，為完善綠色設(shè)計提供方向和依據(jù)。政府部門也可利用BIM簡化對綠色建筑認證的過程。

2.4 可視化功能

BIM強大的可視化效果帶來的好處是多方面的：可以幫助項目中的非專業(yè)方（業(yè)主、政府部門）理解設(shè)計方案，以此來增加業(yè)主和政府部門對設(shè)計方案的影響；有助于從多專業(yè)的角度分析設(shè)計方案；有助于在設(shè)計階段吸收承包商、材料供應(yīng)商的建議；有助于業(yè)主在施工前對建筑的外形和功能特征做出評價；有助于政府部門更快理解設(shè)計方案，加快報建速度；有助于發(fā)生設(shè)計變更時，方便計算設(shè)計變更對應(yīng)的成本、進度、綠色性的變化等。

若建筑體型復雜，如杭州東站樞紐工程項目，二維圖紙表現(xiàn)難度大，大型復雜鋼結(jié)構(gòu)體系施工難度大?；贐IM可視化技術(shù)三維空間建模可以更好地進行設(shè)計和模擬各種施工方案，從而達到正確選擇合理、有效、安全方案的目的[2]，其可視化效果如圖1所示。

3 BIM在竣工驗收及運營維護方面的應(yīng)用

在竣工驗收階段，審查人員可直接調(diào)用BIM里的全部工程信息，減少資料準備時間。此外，在核對工程量時，可以利用竣工圖翻模形成BIM模型，再將該模型與實際模型放入軟件中對比，自動找出存在工程量差異的地方，提高工程量核對的效率。同樣，利用BIM的云端技術(shù)，直接從云端服務(wù)器獲取由政府部門發(fā)布的最新與取費相關(guān)的政策法規(guī)，如人工費調(diào)整系數(shù)、建安稅稅率等，BIM 模型根據(jù)模型所具有的工程屬性，自適應(yīng)地提取符合相應(yīng)政策法規(guī)的費用標準，保證竣工結(jié)算費用審核準確無誤[4]。我國已有學者提出了基于BIM的工程驗收方法和系統(tǒng)的發(fā)明專利[5]，可以概括為：讀取BIM中待驗收項目的信息，如果信息不完整則判斷不合格，如果信息完整但信息格式與標準格式不符合則判斷不合格，如果信息完整且符合標準格式，則判斷為合格。

4 結(jié)語

BIM已引起了發(fā)達國家建筑業(yè)的巨大變革，并且這種影響將越來越大，國內(nèi)建筑業(yè)也迫切需要BIM來釋放更多潛力。BIM應(yīng)用帶來的利益是全方面的，包括業(yè)主、開發(fā)商、設(shè)計方、施工單位、政府、監(jiān)理方、承包商、材料供應(yīng)商等，其中業(yè)主和設(shè)計方始終是受益最大者。希望各方受益者能加大BIM的應(yīng)用和投資，幫助BIM在中國日漸成熟。此外，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷完善和業(yè)主對工程項目建設(shè)要求的不斷提高，BIM也是行業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。

參考文獻

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[3] Brilakis I，Lourakis M，Sscks R，et a1.Toward automated generation of parametric BIMs based on hybrid video and laser scanning data[J].Advanced Engineering Informatics，2010，24（4）：456-465.

[4] 朱芳琳，曹譯勻.BIM技術(shù)在建設(shè)工程竣工結(jié)算中的應(yīng)用分析[J].價值工程，2014，33（25）：119-120.

[5] 鄧紹倫，楊瀚波，楊波，等.一種基于BIM模型的工程驗收方法和系統(tǒng)：中國，CN201310245260.0[P].2013-09-04.

[6] 王廣斌，張洋，姜陣劍，等.建設(shè)項目施工前各階段BIM應(yīng)用方受益情況研究[J].山東建筑大學學報，2009，24（5）：438-459.