文/中科中建（北京）建筑科技研究院 朱金順

朱金順，中科中建（北京）建筑科技研究院院長(zhǎng)

BIM技術(shù)是通過(guò)在計(jì)算機(jī)中建立虛擬建筑三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)，為模型提供完整的、與實(shí)際情況一致的建筑工程信息庫(kù)，信息庫(kù)不僅包含描述建筑物構(gòu)件的幾何、專(zhuān)業(yè)及狀態(tài)信息，還包含非構(gòu)件對(duì)象（如空間、運(yùn)動(dòng)行為）的狀態(tài)信息。借助囊括建筑工程信息的三維模型可大大提高建筑工程信息的集成化程度，為建筑工程項(xiàng)目的相關(guān)利益方提供工程信息交互和共享的平臺(tái)，這些信息能幫助建筑工程項(xiàng)目的相關(guān)利益方提高效率、降低成本、提升質(zhì)量。結(jié)合相關(guān)數(shù)字化技術(shù)，BIM模型中包含的工程信息可用于模擬建筑物在真實(shí)世界中的狀態(tài)和變化，使項(xiàng)目的相關(guān)利益方在建筑物建成前就能對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目的成敗作出完整分析和評(píng)估。

在國(guó)內(nèi)工程建設(shè)行業(yè)高速發(fā)展的背景下，BIM技術(shù)已在一些大型工程項(xiàng)目中被廣泛應(yīng)用，涌現(xiàn)出很多成功案例，充分展現(xiàn)了BIM技術(shù)在建筑工程行業(yè)的應(yīng)用價(jià)值。

1 項(xiàng)目概況

南昌市軌道交通4號(hào)線(xiàn)工程土建施工01合同段包括白馬山站（含站后折返線(xiàn)）、白馬山站—裕豐街站區(qū)間、裕豐街站、裕豐街站—璜溪站區(qū)間、璜溪站、望城車(chē)輛段出入段線(xiàn)、璜溪站—中堡站區(qū)間、中堡站、中堡站—禮莊山站區(qū)間（高架段及明挖段），線(xiàn)路總長(zhǎng)6.64km。區(qū)間及車(chē)站采用高架形式，中堡站—禮莊山站明挖區(qū)間段由高架轉(zhuǎn)為地下。

白馬山站為地上3層高架半魚(yú)腹島式車(chē)站，總長(zhǎng)144m，總建筑面積7553.6m2，主體建筑面積6558.2m2，附屬建筑面積995.4m2；裕豐街站總長(zhǎng)118m，總建筑面積7265.34m2，主體建筑面積4310.17m2，附屬建筑面積2955.17m2；璜溪站總長(zhǎng)118m，總建筑面積7758.48m2，主體建筑面積4029.85m2，附屬建筑面積3134.04m2；中堡站總長(zhǎng)118m，總建筑面積6586.18m2，主體建筑面積3826.18m2，附屬建筑面積2760m2。

2 項(xiàng)目重難點(diǎn)分析

本項(xiàng)目建設(shè)的參與方眾多，包括業(yè)主及其設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、總承包商和各專(zhuān)業(yè)承包商、運(yùn)營(yíng)管理團(tuán)隊(duì)等。參與方在項(xiàng)目各階段關(guān)注的重點(diǎn)不同，有一致有交叉甚至有矛盾，加強(qiáng)各參與方之間的協(xié)調(diào)配合顯得極為重要。項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，需要有一個(gè)共同的信息交互平臺(tái)，在技術(shù)和組織上可協(xié)調(diào)解決各類(lèi)問(wèn)題，且將各參與方的信息相互傳遞、保持一致。BIM技術(shù)可將平面的CAD圖紙轉(zhuǎn)換為三維的立體圖紙，直觀(guān)準(zhǔn)確地反映建筑構(gòu)件間的空間關(guān)系，同時(shí)BIM技術(shù)具有的碰撞檢測(cè)功能可自動(dòng)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題，有效提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

BIM技術(shù)是完整的建筑信息載體，可記錄豐富的設(shè)計(jì)信息，信息在模型中傳遞可大大降低設(shè)計(jì)到施工的溝通成本并有效提高溝通效率。利用BIM4D技術(shù)，可將構(gòu)件與進(jìn)度計(jì)劃對(duì)接，方便模擬項(xiàng)目的建設(shè)實(shí)施。通過(guò)多次模擬對(duì)比和調(diào)整，可得到最合理可行的人員、機(jī)械、材料的調(diào)配計(jì)劃，同時(shí)BIM技術(shù)可將實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度進(jìn)行比對(duì)，迅速發(fā)現(xiàn)進(jìn)度偏差，方便管理人員及時(shí)調(diào)配各類(lèi)資源，降低實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)。

3 BIM應(yīng)用點(diǎn)

3.1 模型構(gòu)建

本項(xiàng)目中的模型建立分為地鐵站模型和地鐵線(xiàn)路模型2類(lèi)，不同模型應(yīng)用的側(cè)重點(diǎn)不同，模型構(gòu)建的精細(xì)程度也有差異。地鐵站模型因地鐵站內(nèi)涉及建筑、結(jié)構(gòu)、水、暖、電等專(zhuān)業(yè)，空間關(guān)系較復(fù)雜，故側(cè)重各專(zhuān)業(yè)模型的整合以減少錯(cuò)漏碰缺的問(wèn)題（見(jiàn)圖1，2）；地鐵線(xiàn)路模型的重點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)，故利用Dynamo和Revit軟件構(gòu)建出準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)模型，詳細(xì)繪制出橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)的局部節(jié)點(diǎn)及鋼筋模型（見(jiàn)圖3～5）。

圖1 地鐵站整體BIM模型

圖2 地鐵站局部BIM模型

圖3 地鐵線(xiàn)路BIM模型（局部）

圖4 部分Dynamo節(jié)點(diǎn)

圖5 局部鋼筋模型

3.2 碰撞檢測(cè)

依據(jù)前期收集的圖紙、各專(zhuān)業(yè)基于二維圖紙所建立并通過(guò)審核的模型及相關(guān)規(guī)范等，整合建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣等專(zhuān)業(yè)模型，形成完整的BIM模型。根據(jù)相關(guān)規(guī)范設(shè)定沖突檢測(cè)及管線(xiàn)綜合的基本原則，使用BIM技術(shù)檢查發(fā)現(xiàn)并調(diào)整各專(zhuān)業(yè)BIM模型中的沖突和碰撞，得出問(wèn)題報(bào)告與碰撞報(bào)告，與設(shè)計(jì)院進(jìn)行交流、溝通并提前解決各類(lèi)問(wèn)題。應(yīng)用BIM技術(shù)檢查施工圖設(shè)計(jì)階段各專(zhuān)業(yè)模型（見(jiàn)圖6），發(fā)現(xiàn)并調(diào)整沖突與碰撞，以減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤傳遞到施工階段造成的安裝工程返工（見(jiàn)圖7）。

依據(jù)BIM模型的出圖標(biāo)準(zhǔn)、圖紙目錄、表達(dá)方式，通過(guò)審批的有效結(jié)構(gòu)施工圖、設(shè)計(jì)文件，參照國(guó)家規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)圖集及設(shè)計(jì)變更（包括各專(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案修改）等數(shù)據(jù)來(lái)源，深化設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)施工圖設(shè)計(jì)模型，通過(guò)二維剖切或以二維為主、三維輔助表達(dá)的方式導(dǎo)出施工圖。二維施工圖應(yīng)添加相應(yīng)標(biāo)識(shí)和標(biāo)注，使之符合國(guó)家規(guī)定的施工圖設(shè)計(jì)深度。局部復(fù)雜空間宜增加三維透視圖和軸測(cè)圖的輔助表達(dá)，復(fù)核圖紙并確保圖紙的準(zhǔn)確性（見(jiàn)圖8）。

3.3 進(jìn)度模擬

項(xiàng)目方案施工前，利用三維計(jì)算機(jī)技術(shù)將建筑的施工過(guò)程以視頻形式提前預(yù)演，可詳細(xì)解讀建筑或工程施工，提前制作施工動(dòng)畫(huà)，避免施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，提前作出修改及調(diào)整以保證工程的施工安全和質(zhì)量。本項(xiàng)目中使用的施工模擬動(dòng)畫(huà)包括施工方案比選動(dòng)畫(huà)和施工工藝模擬動(dòng)畫(huà)。

施工方案的模擬有助于提高施工質(zhì)量和減少施工返工。傳統(tǒng)工作流程下，技術(shù)總工均使用圖紙與深化設(shè)計(jì)人員、施工人員、業(yè)主等進(jìn)行溝通，但受限于每個(gè)人的專(zhuān)業(yè)與經(jīng)驗(yàn)，常會(huì)出現(xiàn)理解偏差。通過(guò)三維可視化方案交底，溝通效率大大提高，模擬動(dòng)畫(huà)成為施工過(guò)程中的交流工具，大大提升了施工方案優(yōu)化的質(zhì)量與效率。

圖6 設(shè)備房BIM模型

圖7 碰撞報(bào)告

圖8 施工圖BIM模型輔助設(shè)計(jì)出圖

進(jìn)度控制方面，將施工進(jìn)度計(jì)劃與BIM模型構(gòu)件關(guān)聯(lián)可使模型具備實(shí)現(xiàn)虛擬建造的條件，該過(guò)程直觀(guān)反映了建造的合理性，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)、材料、人員等實(shí)際情況的變化進(jìn)行調(diào)整后再模擬，經(jīng)過(guò)多次迭代最終形成最合理的施工計(jì)劃。有完備的施工計(jì)劃后是對(duì)計(jì)劃的跟蹤，采用相同的方法將實(shí)際施工進(jìn)度與模型構(gòu)建結(jié)合，可在模型中直觀(guān)反映實(shí)際施工進(jìn)度，比對(duì)實(shí)際和計(jì)劃進(jìn)度并找出偏差，分析總結(jié)后再調(diào)整計(jì)劃進(jìn)度以控制項(xiàng)目的整體進(jìn)度（見(jiàn)圖9）。

3.4 虛擬仿真漫游

基于計(jì)算機(jī)可視化，帶陰影的三維視圖、照片級(jí)真實(shí)感的渲染圖、動(dòng)畫(huà)漫游等設(shè)計(jì)可視化方式可非常有效地發(fā)現(xiàn)管線(xiàn)走向不合理或存在隱患的地方并提前修改（見(jiàn)圖10）。

4 結(jié)語(yǔ)

從建筑全生命周期來(lái)看，BIM技術(shù)的應(yīng)用對(duì)提高建筑行業(yè)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)的科學(xué)技術(shù)水平和促進(jìn)建筑業(yè)全面信息化與現(xiàn)代化有重要作用，具有巨大的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。在立項(xiàng)規(guī)劃前期，BIM技術(shù)能幫助企業(yè)建立一整套項(xiàng)目管理信息平臺(tái)，輔助企業(yè)控制整個(gè)工程項(xiàng)目的進(jìn)度、成本、風(fēng)險(xiǎn)、品質(zhì)；在設(shè)計(jì)階段，BIM技術(shù)有力地協(xié)同參與設(shè)計(jì)的各專(zhuān)業(yè)工作，通過(guò)三維界面協(xié)調(diào)各專(zhuān)業(yè)，優(yōu)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)，有效避免專(zhuān)業(yè)之間的錯(cuò)、漏、碰、缺；在工程施工階段，借助BIM的三維模型，對(duì)施工中各種管線(xiàn)、構(gòu)件進(jìn)行模擬定位和排布優(yōu)化，精確統(tǒng)計(jì)工程材料數(shù)量，通過(guò)模型模擬指導(dǎo)工程施工；在物業(yè)運(yùn)維過(guò)程中，基于集成數(shù)據(jù)的BIM模型可有效提升運(yùn)維管理效率并降低運(yùn)維管理成本。

圖9 BIM模型反映施工進(jìn)度