■丁俊杰 Ding Jun jie

“十三五”時(shí)期，中央提出全面提高建筑業(yè)信息化水平，著力增強(qiáng)BIM技術(shù)、大數(shù)據(jù)、智能化等信息技術(shù)集成應(yīng)用能力，建筑業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化取得突破性進(jìn)展，初步建成一體化行業(yè)監(jiān)管和服務(wù)平臺(tái)，數(shù)據(jù)資源利用水平和信息服務(wù)能力明顯提升。其中，BIM技術(shù)作為第一列位技術(shù),其應(yīng)用與發(fā)展是直接關(guān)系到建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這是上海在城市高速發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)楦哔|(zhì)量發(fā)展中所面臨的又一個(gè)重要課題。

1 BIM技術(shù)概況與定義

基本概念：BIM技術(shù)是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，并利用數(shù)字模型對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造及運(yùn)營(yíng)管理的過(guò)程。BIM技術(shù)不是軟件，是一個(gè)理念，是一個(gè)可以提升工程建設(shè)行業(yè)從策劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)全產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量和效率的系統(tǒng)工程。

BIM技術(shù)的含義包括：①Building Information Model以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各階段相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型；②Building Information Modeling在項(xiàng)目的不同階段，不同利益相關(guān)方通過(guò)在BIM技術(shù)中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責(zé)的協(xié)同作業(yè)；③Building Information Management 類似GIS的三維可視化信息管理平臺(tái)，比如運(yùn)維管理、智能建筑、智慧城市。

1.1 BIM技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

BIM技術(shù)的五大特點(diǎn)（表1）：

（1）可視化（Visualization）：“所見即所得”，模型三維的立體實(shí)物圖形可視，項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)等整個(gè)建設(shè)過(guò)程可視，方便進(jìn)行更好的溝通、討論與決策。

（2）協(xié)調(diào)（Coordination）：應(yīng)用BIM技術(shù)協(xié)調(diào)流程進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)，減少不合理變更方案或問題變更方案。

（3）模擬(Simulation)：3D畫面的模擬、能耗、安全、舒適、緊急疏散、日照、熱能傳導(dǎo)、風(fēng)環(huán)境等模擬。4D(發(fā)展時(shí)間上)的模擬。5D(造價(jià)控制上)的模擬，對(duì)地震人員逃生及消防人員疏散等日常緊急情況的處理方式的模擬。

表1 BIM技術(shù)設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)對(duì)比表

（4）優(yōu)化（Optimization)：與BIM技術(shù)配套的各種優(yōu)化工具能對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行可能的優(yōu)化處理。利用模型提供的各種信息來(lái)優(yōu)化，如幾何、物理、規(guī)則、建筑物變化以后的各種信息。給復(fù)雜程度高的建筑優(yōu)化。

（5）出圖（Documentation）：建筑設(shè)計(jì)圖+經(jīng)過(guò)碰撞檢查和設(shè)計(jì)修改=綜合設(shè)計(jì)施工圖。如綜合管線圖、綜合結(jié)構(gòu)留洞圖、碰撞檢查偵錯(cuò)報(bào)告和建議改進(jìn)方案等實(shí)用的施工圖紙[1]。

1.2 BIM技術(shù)發(fā)展必要性與設(shè)計(jì)方法

1.2.1 BIM技術(shù)發(fā)展的必要性

（1）政府政策在BIM技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)上起著積極作用。以上海為例，在上海2014年發(fā)布的《關(guān)于在本市推進(jìn)BIM技術(shù)應(yīng)用的指導(dǎo)意見》中，明確了上海市政府未來(lái)三年BIM技術(shù)的應(yīng)用目標(biāo)和重要任務(wù)。2015年，印發(fā)《上海市推進(jìn)建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用三年行動(dòng)計(jì)劃（2015-2017）》的通知，要求成立BIM技術(shù)協(xié)調(diào)推進(jìn)組織，從管理角度貫徹落實(shí)BIM技術(shù)推廣工作的落實(shí)。2016年，上海又出臺(tái)了《2016上海市建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展報(bào)告》《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)上海市建筑信息模型技術(shù)推廣應(yīng)用的通知》，按項(xiàng)目的規(guī)模、投資性質(zhì)和區(qū)域分類，分階段全面推廣應(yīng)用BIM技術(shù)，并出臺(tái)了獎(jiǎng)勵(lì)政策。這些政策大大提升了BIM技術(shù)行業(yè)發(fā)展速度。

（2）隨著數(shù)據(jù)時(shí)代信息革命的來(lái)臨，如今各行各業(yè)都已經(jīng)步入了信息化領(lǐng)域。而在建筑設(shè)計(jì)行業(yè)，能體現(xiàn)這一標(biāo)志性舉動(dòng)的就是BIM技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，使得原有的建筑圖紙數(shù)據(jù)三維化、信息化、智能管理化，能更有效地進(jìn)行后期分析、管理、運(yùn)維，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，盡早處理。在當(dāng)今最求效率、人力成本偏高的狀況下，大大提升了數(shù)據(jù)的精確性與整合性。

1.2.2 BIM技術(shù)設(shè)計(jì)方法

在BIM技術(shù)中，建筑項(xiàng)目全專業(yè)參數(shù)化模型構(gòu)建是各項(xiàng)功能應(yīng)用的基礎(chǔ)，以Revit為代表的綜合性BIM技術(shù)模型軟件經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展已成熟，而由BIM技術(shù)模型衍生的建筑項(xiàng)目深入到BIM技術(shù)設(shè)計(jì)的各階段。目前，采用ECVS方法可實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)設(shè)計(jì)的過(guò)程：①元素Element BIM技術(shù)構(gòu)件，按施工圖設(shè)置平立剖面圖表達(dá)并添加屬性參數(shù)，以設(shè)計(jì)施工圖信息表達(dá)需求為基本要求，以施工深化成本計(jì)量需求為信息表達(dá)的附加要求，結(jié)合BIM技術(shù)軟件平臺(tái)，制定出構(gòu)件的信息標(biāo)準(zhǔn)化要求。按照構(gòu)件類別，分別定義了構(gòu)件所需的參數(shù)信息，并充分定義了設(shè)計(jì)常用的參數(shù)化信息范圍，為BIM技術(shù)的參數(shù)化信息化設(shè)計(jì)提供了充分條件。②建模Construct，建立有邏輯、有組織、分專業(yè)的BIM技術(shù)模型。按設(shè)計(jì)邏輯構(gòu)成組織設(shè)計(jì)模型的數(shù)據(jù)信息架構(gòu)，使得設(shè)計(jì)模型能參數(shù)化、關(guān)聯(lián)化、有理化。③視圖view按照出圖，利用模型生成各專業(yè)平立剖視圖，設(shè)置視圖式樣，并添加標(biāo)記注釋，使線型表達(dá)可以滿足施工圖表達(dá)要求。④圖紙sheet設(shè)置圖框并關(guān)聯(lián)項(xiàng)目參數(shù)，直接使用BIM技術(shù)模型輸出施工圖。

2 工程實(shí)例分析

2.1 項(xiàng)目概況

浦江鎮(zhèn)魯匯基地動(dòng)遷安置房項(xiàng)目（之后簡(jiǎn)稱2A），位于閔行區(qū)浦江鎮(zhèn)魯匯基地控規(guī)中第15-13、16-03、17-09號(hào)地塊，東臨河流新浦涇、北接已建小區(qū)新匯綠苑與躍進(jìn)河、南接城市次干道閘航路。項(xiàng)目總用地面積為116 685.10m2，總建筑面積約為299 284.1m2，以14～18層高層住宅為主，31幢，共有4種房型，配有3個(gè)獨(dú)立的地下車庫(kù)（人防）和配套公建。住宅均為二類高層建筑，其耐火等級(jí)為二級(jí)。設(shè)計(jì)使用年限50年，抗震設(shè)防丙類，地下停車庫(kù)設(shè)置1 840個(gè)停車泊位。項(xiàng)目以建設(shè)新世紀(jì)的現(xiàn)代化高尚居住區(qū)為目標(biāo)，立足于高起點(diǎn)、高品位、高水準(zhǔn)，并強(qiáng)調(diào)貫徹“以人為本”“可持續(xù)發(fā)展的和諧社會(huì)”和“生態(tài)文化”的理念。建筑外觀造型獨(dú)特，大量采用斜坡面，顏色穩(wěn)重大氣（圖1）。

2.2 BIM技術(shù)在工程中應(yīng)用分析

使用BIM技術(shù)能充分反映設(shè)計(jì)中的問題，其成果形式是沖突檢測(cè)報(bào)告，報(bào)告可以查出建造過(guò)程中各個(gè)專業(yè)之間碰撞沖突等不合理的問題，以及設(shè)計(jì)中很難發(fā)現(xiàn)的凈高、碰頭等影響規(guī)范的問題。沖突報(bào)告分為三級(jí)，沖突情況分為6類（表2、3）。

通過(guò)BIM技術(shù)設(shè)計(jì)，對(duì)各個(gè)專業(yè)間發(fā)生沖突問題的具體案例分析如下：

（1）建筑與結(jié)構(gòu)專業(yè)主要存在的問題：如剪力墻的對(duì)應(yīng)變化，有些結(jié)構(gòu)圖上有剪力墻的部位，建筑圖紙上并沒有反應(yīng)；還有梁的高度問題，在二維模型中很難發(fā)現(xiàn)高度不夠，產(chǎn)生碰頭或與開洞沖突等矛盾，2A項(xiàng)目中，住宅屋面消防走道需要人行通道，建筑圖上無(wú)梁，但結(jié)構(gòu)圖上有梁，且梁比較大，加上屋面的保溫面層和給排水管線的鋪設(shè)，導(dǎo)致通行凈高小于2.0m，無(wú)法正常使用。通過(guò)BIM技術(shù)模型發(fā)現(xiàn)后，設(shè)計(jì)中減小了梁的高度，問題得到了解決。

（2）建筑與電氣專業(yè)主要問題是：電氣橋架高度，點(diǎn)位插座強(qiáng)弱電箱安放位置與建筑圖上的沖突。如2A項(xiàng)目建筑圖紙上，空調(diào)室外機(jī)的留洞位置與電氣圖上空調(diào)插座位置不對(duì)應(yīng)，導(dǎo)致有空調(diào)洞的地方?jīng)]有插座無(wú)法使用。調(diào)整統(tǒng)一后得到修正。

（3）建筑與給排水專業(yè)主要問題是：消防栓、雨水管位置上下對(duì)應(yīng)，屋面水箱高度碰梁，水管影響立面效果等問題。如2A項(xiàng)目中，屋頂水箱放在坡屋頂里面，內(nèi)部有結(jié)構(gòu)梁，加上水箱的高度會(huì)有碰撞問題產(chǎn)生，這種光靠平面上的位置是很難發(fā)現(xiàn)的。這個(gè)又和結(jié)構(gòu)上設(shè)水箱基礎(chǔ)位置有關(guān)，若不及時(shí)調(diào)整，屆時(shí)會(huì)造成無(wú)法安裝使用的大問題。有BIM技術(shù)模型的準(zhǔn)確定位，能有效控制類似問題的發(fā)生。

圖1 2A項(xiàng)目鳥瞰圖

表2 沖突檢測(cè)報(bào)告的沖突分級(jí)表

表3 沖突檢測(cè)報(bào)告的沖突分類表

（4）結(jié)構(gòu)與電氣專業(yè)主要問題是：板墻留洞，纜線橋架穿梁布置等問題。如2A項(xiàng)目中，配套公建在一層設(shè)配電間，需有橋架穿到樓上，原設(shè)計(jì)利用樓梯上下貫通的空間，但橋架占梯段寬度影響較大。BIM技術(shù)模型中發(fā)現(xiàn)問題，讓結(jié)構(gòu)專業(yè)修改，在配電間頂板貼墻開洞設(shè)置，從而解決布線問題。

（5）水-暖-電專業(yè)主要問題是：在地下車庫(kù)內(nèi)頂板安裝噴淋、橋架、風(fēng)機(jī)布置之間打架碰撞，從而影響車庫(kù)凈高問題（圖2）。如2A項(xiàng)目中，地下車庫(kù)噴淋管、消火栓、照明橋架與風(fēng)管交叉，按照老式的施工方式，許多碰撞問題都是現(xiàn)場(chǎng)機(jī)電施工分包方根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)平移加彎頭處理，這需要浪費(fèi)大量的時(shí)間和精力，對(duì)材料構(gòu)件成本也難把控。但是通過(guò)BIM技術(shù)模型的模擬演示與復(fù)核，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)增設(shè)轉(zhuǎn)頭，改善管線綜合平移布置位置，改梁留洞的尺寸規(guī)格，通過(guò)提前模擬，整體解決車庫(kù)凈高2.2m的要求,使得現(xiàn)場(chǎng)施工效率得到大大提升（圖3、4）。但是需要指出的是，BIM技術(shù)專業(yè)的翻圖技術(shù)員未必畫過(guò)施工圖，有時(shí)候?qū)ξ鍌€(gè)專業(yè)的圖紙繪制也并非都能準(zhǔn)確反映設(shè)計(jì)者的真實(shí)意圖。這需要設(shè)計(jì)者與BIM技術(shù)制圖人員，根據(jù)出現(xiàn)的碰撞問題進(jìn)行數(shù)次溝通和反饋，因?yàn)橛行┦钦娴呐鲎矄栴}，有些則是因看不懂圖紙而產(chǎn)生的錯(cuò)誤解讀，其實(shí)并無(wú)問題。因此，BIM技術(shù)模型的3D化只是一個(gè)過(guò)程空間的技術(shù)表達(dá)方式，實(shí)際操作上還需更精確有效的提升。

2.3 BIM技術(shù)應(yīng)用后的體會(huì)

（1）通過(guò)實(shí)際工程的操作，筆者認(rèn)為，BIM技術(shù)的應(yīng)用還需要逐步過(guò)渡，可以先由CAD二維平面出圖后，對(duì)應(yīng)BIM技術(shù)專業(yè)團(tuán)隊(duì)翻圖各個(gè)專業(yè)圖紙，從翻圖逐步改進(jìn)完善成BIM技術(shù)出圖，對(duì)于人才培養(yǎng)上，需要對(duì)技術(shù)人員在BIM技術(shù)建模與施工圖出圖技術(shù)方面有雙重要求，也需要公司部門做到對(duì)電腦配置的跟進(jìn)與對(duì)于BIM技術(shù)發(fā)展的重視，更需要業(yè)主與政府層面對(duì)于BIM技術(shù)應(yīng)用的支持與認(rèn)識(shí)[2]。以2A工程為例，此為動(dòng)遷房項(xiàng)目，政府支持BIM技術(shù)信息化產(chǎn)業(yè)發(fā)展，因此規(guī)定,只做BIM技術(shù)設(shè)計(jì)階段不予補(bǔ)貼，若BIM技術(shù)設(shè)計(jì)+施工一起做，政府給予10元/m2的政府補(bǔ)貼，若做后期運(yùn)維，政府還可以給5元/m2的政府補(bǔ)貼。這也大大激勵(lì)了甲方對(duì)于BIM技術(shù)應(yīng)用的積極性。

圖2 2A項(xiàng)目地下車庫(kù)BIM技術(shù)管線剖面圖

圖3 2A項(xiàng)目地下車庫(kù)原BIM技術(shù)管線沖突碰撞圖

圖4 2A項(xiàng)目地下車庫(kù)修改后BIM技術(shù)管線沖突碰撞圖

（2）如今中國(guó)建筑設(shè)計(jì)行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入較為成熟的發(fā)展階段。因此，甲方對(duì)于設(shè)計(jì)院的要求體現(xiàn)為時(shí)間緊、修改多、反復(fù)量大的特點(diǎn)，致使設(shè)計(jì)前后變化較大，這也對(duì)設(shè)計(jì)人員的工作素質(zhì)、責(zé)任意識(shí)和全面性要求更高。比如2A工程中，建筑專業(yè)完成修改圖后需要及時(shí)反饋給其他專業(yè)跟進(jìn)處理，否則往往會(huì)導(dǎo)致各專業(yè)間出圖不對(duì)應(yīng)，施工方不知道按何專業(yè)設(shè)計(jì)圖施工。若施工方?jīng)]有核對(duì)圖紙，提前完工，后面發(fā)現(xiàn)與其他專業(yè)不對(duì)應(yīng)造成返工，需要拆除或重新設(shè)計(jì)，這不但浪費(fèi)人力、物力和時(shí)間，也給甲方和施工隊(duì)帶來(lái)不少成本上的損失。而這些問題可以通過(guò)BIM技術(shù)模型來(lái)規(guī)避和優(yōu)化。一方面，BIM技術(shù)可以作為校對(duì)各個(gè)專業(yè)的圖紙；另一方面，可以把設(shè)計(jì)圖紙形成三維的信息化數(shù)據(jù)提供給業(yè)主和施工單位，作為參考施工和后期運(yùn)維的標(biāo)準(zhǔn)。所以，這也是今后設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展進(jìn)步提高效率的方向。

3 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)的發(fā)展，是一個(gè)重要發(fā)展領(lǐng)域。建筑設(shè)計(jì)從原來(lái)的手繪時(shí)代提升到2D制圖時(shí)代，再到如今起步于3D建模工程出圖，使得建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣五大專業(yè)同步配合。這種高精度、高要求、高配合的理念形式，符合當(dāng)今中國(guó)建設(shè)從高速度增長(zhǎng)發(fā)展階段，逐步過(guò)渡到以高質(zhì)量為引導(dǎo)的建設(shè)發(fā)展時(shí)期的要求，也適用于未來(lái)建筑形式更復(fù)雜、科技含量更高的發(fā)展。BIM技術(shù)能有效控制重復(fù)勞動(dòng)力的成本問題，可以提前預(yù)判施工過(guò)程中將會(huì)遇到的管線碰撞、設(shè)計(jì)缺漏、各專業(yè)不對(duì)應(yīng)、設(shè)計(jì)不合理等一系列欠考慮的問題。相信在不久的將來(lái)，BIM技術(shù)將在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域展現(xiàn)出輝煌的一筆，從而推動(dòng)整個(gè)建筑領(lǐng)域的變革調(diào)整。

參考資料：

[1]張曉菲,李嘉軍,王凱,劉翀. 基于 BIM技術(shù)的復(fù)雜項(xiàng)目群體設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)管理方式研究--后世博B片區(qū)項(xiàng)目群體為例[J].土木建筑工程信息技術(shù), 2014(10):84-85.

[2]孫成雙,江帆,滿慶鵬.BIM技術(shù)在建筑業(yè)的應(yīng)用能力評(píng)述[J].工程管理學(xué)報(bào), 2014(06):30-31.