汪金喜

（甘肅第六建設(shè)集團股份有限公司，蘭州730000）

0 引言

隨著3D圖形技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM（建筑信息模型）技術(shù)在建筑設(shè)計的應(yīng)用也越來越多。在建筑施工行業(yè)中，BIM解決了工程建設(shè)施工順序、施工流程、結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的可視化問題，實現(xiàn)業(yè)務(wù)流程再造，推進項目決策的科學(xué)化與精細化。通過虛擬3D建模技術(shù)采集建筑信息，直觀化、形象化展現(xiàn)建設(shè)過程中可能遇到的各類問題，最終促進建筑施工設(shè)計的優(yōu)化，從而實現(xiàn)對施工設(shè)計方案的最佳選擇。通過BIM技術(shù)應(yīng)用，解決了施工各環(huán)節(jié)的有機協(xié)同與成本控制。

1 BIM技術(shù)的應(yīng)用特點

1.1 實現(xiàn)建筑施工方案的可視化

可視化對于建筑施工非常重要，可視化設(shè)計過程的實現(xiàn)如圖1所示。建模可解析為三方面內(nèi)容：（1）環(huán)境模型；（2）建筑結(jié)構(gòu)模型；（3）施工設(shè)施模型等。通過3D建模中上述各類模型的協(xié)同設(shè)計，利用RVT、NWC、CSV文件標準，實現(xiàn)4D模擬施工，最終導(dǎo)出可視化NWD文件，使整個建筑物工程整體外觀、主體結(jié)構(gòu)、細處構(gòu)造等全面直觀反映出來，這是以往簡單的建筑物表面施工二維圖無法實現(xiàn)的，如圖1所示。

1.2 促進工程項目各方的協(xié)調(diào)性

BIM技術(shù)具有為建筑工程施工協(xié)調(diào)服務(wù)的功能，通過對各方各專業(yè)的交叉問題進行收集，并運用數(shù)字化分析生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，為建筑項目各方提供協(xié)調(diào)幫助。BIM的協(xié)調(diào)服務(wù)出現(xiàn)在建筑工程項目的全過程，工程項目各方可通過BIM的協(xié)調(diào)服務(wù)，可提前實現(xiàn)隨時隨地的問題溝通，從而避免施工問題的出現(xiàn)，保證建筑施工的順利進行。

圖1 基于BIM施工方案的可視化設(shè)計過程

1.3 實現(xiàn)建筑施工的模擬與優(yōu)化

BIM技術(shù)對建筑作業(yè)以建模效仿，發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的作業(yè)問題并及時處理，以實現(xiàn)建筑施工設(shè)計改善的目標。其方針模擬過程具體見圖2所示。經(jīng)過創(chuàng)建3D模型，梳理作業(yè)流程，對作業(yè)環(huán)節(jié)仿真再現(xiàn)，達成作業(yè)過程的動態(tài)監(jiān)察，最后剖析和評定施工計劃，判定計劃的實操性，且經(jīng)過調(diào)整改善方案，明確最終的建設(shè)計劃，如圖2所示。

圖2 基于BIM施工方案的模擬與優(yōu)化過程

通過三維建模完成對建筑施工中各場景的模擬，完美實現(xiàn)了現(xiàn)實場景的預(yù)演，從而對未知的問題進行優(yōu)化，例如建筑施工方案中的綜合管線設(shè)計、管線的碰撞檢查等，都能通過BIM技術(shù)的可視化展示進行診斷預(yù)測，并最終實現(xiàn)方案的改進優(yōu)化，從而確保建筑施工的質(zhì)量安全。

2 BIM技術(shù)在建筑設(shè)計管理中的應(yīng)用分析——以鋼筋結(jié)構(gòu)設(shè)計為例

2.1 工程概況

工程位于某商業(yè)區(qū)，總建筑面積55.8萬m2，地上建筑面積約49萬m2，地下約10.8萬m2，建筑高度610 m，地上68層，地下4層，基礎(chǔ)埋深46.9 m。該項目是一組集高端寫字樓、甲級商業(yè)及休閑娛樂等功能于一體的較高層建設(shè)項目，施工結(jié)構(gòu)定為巨型框架與型鋼砼核心筒結(jié)構(gòu)體系，巨型框架由巨柱、轉(zhuǎn)換桁架、巨型斜撐和重力柱構(gòu)成，核心筒由鋼板剪力墻、鋼暗柱等構(gòu)成，總用鋼量約8萬t。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)三維模型構(gòu)建

BIM技術(shù)在施工方案中的優(yōu)化體現(xiàn)在其可以在狹小的空間里合理安排堆場規(guī)劃，使施工設(shè)計人員和技術(shù)人員不必受限于過去的二維空間施工圖紙設(shè)計，而是借助現(xiàn)有的BIM數(shù)學(xué)建模標準來進行三維式施工結(jié)構(gòu)的參數(shù)化模型設(shè)計，從而借助模型的透明化效果來作為設(shè)計和施工的依據(jù)。過去的二維施工圖無法有效快速地表達出施工項目各自之間的相互關(guān)系和各專業(yè)交叉作業(yè)的影響狀態(tài)。因此，對BIM模型進行設(shè)計，可以在鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件大小、方位與土方、機電設(shè)備與自動化控制系統(tǒng)、帷幕等施工各流程的關(guān)聯(lián)關(guān)系在BIM模型中直觀地反映出來，從而對BIM模型進行相應(yīng)的模擬計算，實現(xiàn)BIM技術(shù)在施工中的具體應(yīng)用。

2.3 鋼平臺設(shè)計方案

鑒于現(xiàn)場施工空間十分狹窄，堆料場設(shè)置有所局限的實際，通過采取多次方案比較分析，利用BIM數(shù)學(xué)建模方式，形成了一種鋼平臺三維模型，對人員車輛來回路徑、堆場劃分與布置以及機械設(shè)備放置位置都有直觀的演示。鋼平臺BIM模型如圖3所示。經(jīng)專業(yè)技術(shù)人員驗證，證明了鋼平臺的設(shè)計標準和施工實際符合該工程的實際要求。鋼平臺現(xiàn)場實際情況如圖4所示。

圖3 鋼平臺BIM模型

圖4 鋼平臺現(xiàn)場實際情況

2.4 鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計

通過建立BIM工程模型使以往二維圖紙在細處無法對缺陷有效發(fā)現(xiàn)的問題得到解決，因而不存在施工人員到現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)實際缺陷后才加以解決的現(xiàn)象，節(jié)約了工時和經(jīng)濟成本。實際上，BIM技術(shù)不僅可以及時發(fā)現(xiàn)問題，還能夠提供優(yōu)化施工方案。通過將專業(yè)建立的BIM模型整合在一起，并執(zhí)行碰撞測試程序，給出碰撞報告從而實現(xiàn)輔助設(shè)計優(yōu)化。在這些工程中，借助BIM模型整合，鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計討論、修改和驗證過程的周期有所減少，對鋼結(jié)構(gòu)支架的布置、安裝空間及吊頂高度等方案進行調(diào)整與優(yōu)化，緩解了交叉作業(yè)中產(chǎn)生的缺陷。

2.5 鋼結(jié)構(gòu)4D施工模擬

在以往的施工過程中，項目部主要通過橫道圖比較法來判斷工程的實際運行狀況與設(shè)計方案的差異。次種方式表面上看既簡單又直觀，但各個環(huán)節(jié)之間的邏輯關(guān)系不夠清晰，也無法通過進度計劃測算相應(yīng)參數(shù)，最優(yōu)路線和計劃設(shè)計存在缺陷。而BIM模型充分解決了這些問題，將已設(shè)計完畢的3D模型上傳至軟件Navisworks中，對關(guān)鍵環(huán)節(jié)通過施工順序模型給予展示，調(diào)整時只需要移位或參數(shù)校正的開關(guān)即可滿足預(yù)設(shè)的施工效果，并以3D形式直觀呈現(xiàn)，易于理解和信息通聯(lián)，使鋼結(jié)構(gòu)無論在整體構(gòu)架還是細處設(shè)計上都能夠符合設(shè)計要求。

2.6 鋼結(jié)構(gòu)輔助施工

2.6.1 鋼板墻施工順序

工程的鋼板墻施工包含4個區(qū)域，每個區(qū)域的鋼板墻在吊裝時相互影響其余鋼板墻的安裝位置，這就需要在安裝之前設(shè)計好施工順序。BIM模型按照現(xiàn)場的實際環(huán)境，以動態(tài)圖形式直觀展現(xiàn)鋼板墻所有施工順序，合理安排吊裝工藝進度。

2.6.2 輔助交底

過去的現(xiàn)場施工和安全要求主要是由項目負責(zé)人對照圖紙就相應(yīng)內(nèi)容進行口頭講解，保證溝通的有效性。利用BIM模型向施工工人進行技術(shù)交底，可以激發(fā)施工人員的興趣，使施工人員能夠以直觀、主動的知識接收來理解交底人員的意圖和事項，抑制差錯發(fā)生。

2.7 BIM技術(shù)對施工過程中的質(zhì)量控制應(yīng)用

利用BIM技術(shù)創(chuàng)建的三維模，把作業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)傳輸?shù)紹IM模型上，可以整體展示工程總體亦或部分的施工水平，進而大大提升施工質(zhì)量管控成效。另外，以BIM為基礎(chǔ)的質(zhì)管，能夠?qū)こ谈鱾€建設(shè)時期的質(zhì)量加以管控，且依托計算機技術(shù)，達成質(zhì)管信息的精準傳輸與即時共享，滿足項目各個參與方的質(zhì)管信息了解訴求，為施工方連接起交流與控制的紐帶，進而更便利地對施工質(zhì)量加以管理。

3 “BIM＋”應(yīng)用的發(fā)展趨勢

BIM技術(shù)在我國建筑設(shè)計管理中的應(yīng)用可以說越來越廣，目前正在向多階段、集成化、多角度、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、協(xié)同化、普及化等方面發(fā)展，呈現(xiàn)出基于“BIM+”背景下對云計算、大數(shù)據(jù)等先進信息技術(shù)集成應(yīng)用的特點。具體而言，一是從設(shè)計階段向施工階段延伸。有40%以上的用戶認為施工階段是BIM技術(shù)應(yīng)用最有價值階段，59.7%的用戶認為目前BIM應(yīng)用正在從設(shè)計階段逐漸過渡到施工階段。二是從單業(yè)務(wù)向多業(yè)務(wù)集成延伸。集成應(yīng)用模式解決了不同軟件和硬件相互集成應(yīng)用（如工程量計算軟件形成的算量模型與鋼筋翻樣軟件集成），對于具有復(fù)雜幾何構(gòu)件，可以明顯增加生產(chǎn)效率。三是從單純技術(shù)應(yīng)用向與項目系統(tǒng)化管理集成應(yīng)用過渡。BIM技術(shù)有效解決生產(chǎn)協(xié)同、數(shù)據(jù)協(xié)同問題，增強了管理模塊相互之間的數(shù)據(jù)協(xié)同和共享效率，為項目管理提供一致的模型，支持各參建方溝通、決策、審批、項目跟蹤、通信等。四是從單機應(yīng)用向基于網(wǎng)絡(luò)的多角度協(xié)同應(yīng)用延伸。依托于云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)達到真正協(xié)同，方便信息采集、高效分析，實現(xiàn)“云+端”的應(yīng)用模式。五是從重點性工程項目應(yīng)用向普通項目拓展。從BIM技術(shù)起初應(yīng)用于規(guī)模較大的重點項目，到最近及未來的時間有更多的項目已經(jīng)開始或即將開始積極推廣BIM應(yīng)用，為施工現(xiàn)場管理和協(xié)同帶來革命，從而制訂更好的施工方案。

4 結(jié)語

近些年，因為BIM技術(shù)迅猛提升，其在建筑施工計劃優(yōu)化中的運用已十分普遍，實踐表明，依托BIM技術(shù)對達成多方協(xié)調(diào)工作、改進建筑施工計劃、提升施工管控網(wǎng)絡(luò)化水平等均有不可忽視的效能。筆者堅信，伴隨該技術(shù)在建筑施工管控中的深入運用，愈來愈多的建筑公司會運用該技術(shù)，這對于BIM技術(shù)的發(fā)展而言大有裨益。

[1] 王春濤，陳留兵.BIM技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用[J].南通職業(yè)大學(xué)學(xué)報，2015（06）.

[2] 姜軼.應(yīng)用BIM模型加強建筑工程造價管理研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016（03）：175-176.

[3] 王青薇，張建平.基于BIM的工程投資控制研究[J].工業(yè)建筑，2011（04）：34-35.