文/楊倩 中鐵上海設(shè)計院集團有限公司長沙設(shè)計院 湖南長沙 410000

BIM 是基于CAD 平面基礎(chǔ)上開發(fā)的信息化建模技術(shù)，將基本構(gòu)建模塊化，采用形位分置的創(chuàng)建方法對建筑進行建模，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息：三維幾何形狀信息非幾何形狀信息，如建筑構(gòu)件的材料、重量、價格、進度和施工等等集成了建筑工程項目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)為設(shè)計師、建筑師、水電暖鋪設(shè)工程師、開發(fā)商乃至最終用戶等各環(huán)節(jié)人員提供“模擬和分析”。

1、現(xiàn)代建筑中三維信息建模的必要性

在說明三維信息建模的必要性前，我們可以先來看一個工程案例中車道與結(jié)構(gòu)梁沖突的實例：

車道與結(jié)構(gòu)梁的沖突

在此建筑平面圖中，無法直觀地看出梁與汽車坡道之間在標(biāo)高上存在高差，如果在圖審及后期施工過程中沒有加以注意，極易造成此處需要返工或者現(xiàn)場臨時做出設(shè)計變更調(diào)整。如果在臨時調(diào)整前還必須經(jīng)過重新設(shè)計來確認梁的荷載及具體做法，這樣往往會打亂現(xiàn)場施工節(jié)拍，導(dǎo)致局部施工放緩，還沒有考慮進度延誤引起的間接費用、財務(wù)費用、管理費用等。若是在關(guān)鍵節(jié)點上，必將導(dǎo)致工期的損失及索賠的發(fā)生，這是建設(shè)單位及施工單位都不愿意發(fā)生的事。若我們能借助三維信息建模，形成如下直觀圖紙，就能將上述問題點扼殺在萌芽里，為后期施工做好鋪墊。由此可以看出，BIM 的提前預(yù)警和協(xié)同共享的價值所在。

2、三維信息建模在建筑設(shè)計及施工中較2D平面設(shè)計的對比

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顯而易見，對比以上信息，我們不難發(fā)現(xiàn)三維建模較傳統(tǒng)的2D 圖型更能滿足現(xiàn)代建筑對項目設(shè)計及施工提出的更高要求。BIM 具有如下優(yōu)勢：模擬建筑直觀性、尺寸把控精準性、綜合碰撞檢測性、動畫漫游可視性?；谏鲜鰞?yōu)勢，BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計和施工過程中合理加以應(yīng)用，則會使其更好地服務(wù)于現(xiàn)代建筑。

3、BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計的應(yīng)用

3.1 直觀表達，將可視化和動漫化相結(jié)合

BIM 技術(shù)一般都是基于CAD 平面技術(shù)發(fā)展而來，在平面基礎(chǔ)上對各種信息的高度集中化和整合化，能為用戶提供各種參數(shù)，在設(shè)計上更直觀更生動的表達出設(shè)計意圖。所見即所建，并可結(jié)合動漫技術(shù)，對建筑設(shè)計作品做科學(xué)性、合理性、實用性及美觀性的審查，將原本平面呆板的表現(xiàn)形式變得清晰生動。

可視化和動漫化的直觀表達

3.2 全局把握，精度控制層高及吊頂高度

運用BIM 技術(shù)，可以將各專業(yè)在同一視圖界面呈現(xiàn)，可以非常直觀的將各個區(qū)域的樓層高度體現(xiàn)出來，可為后期裝修設(shè)計與施工在層高上做很好的參考。更是在全局上對裝修樓層高度的把控，若后期裝修高度達不到理想效果或建設(shè)方要求，則可以進一步利用BIM 碰撞技術(shù)來對安裝管線做調(diào)整，若安裝管線在優(yōu)化設(shè)計后還是達不到要求，那建筑設(shè)計師就需要從整體上來考慮原設(shè)計層高及樓層問題，做出更加合適的調(diào)整。

3.3 細部精作，任意位置切出剖面或局部3D 視圖

在整體設(shè)計考慮的基礎(chǔ)上，利用BIM 技術(shù)可對項目細節(jié)做更深入的優(yōu)化，可選擇任意角度、任意部位切入，輔助設(shè)計師在空間做出更優(yōu)處理。也在空間思維上解放了一部分精力，讓設(shè)計師把更多精力和時間用于各專業(yè)的精耕細作上，創(chuàng)作出更優(yōu)秀的作品。

細部精作，局部3D 視圖

3.4 尺寸把握，利用真實尺度建模

利用真實尺度建模

在傳統(tǒng)的2D 圖紙中很多地方標(biāo)注的細部尺寸為了便于繪制，大都采用單線來表示，無法體現(xiàn)其真實尺寸。如上圖所示，直徑700mm 的2根管道進入管道井后，從傳統(tǒng)的CAD 平面所見并無表達的問題所在，但是在實際BIM 建模之后，就會發(fā)現(xiàn)實際豎井的尺寸就偏小了，這時設(shè)計師可以提前調(diào)整結(jié)構(gòu)與建筑圖紙，避免碰撞的發(fā)生。 同樣舉一反三，在各專業(yè)其他部位，可將隱藏在平面中的真實尺寸體現(xiàn)出來，給項目建筑設(shè)計局部細節(jié)調(diào)整做好有力的數(shù)據(jù)支撐。

4、BIM 技術(shù)在施工過程中的應(yīng)用

4.1 模擬建造化，利于識別重大危險源，防患于未然

采用BIM 技術(shù)建模后，可對工程項目進行模擬建造，在此過程中，可以結(jié)合虛擬的環(huán)境，對BIM 模型在前期設(shè)計過程中進行方案上的優(yōu)化，深化設(shè)計，減少設(shè)計變更，對施工過程中的存在的重大安全隱患進行識別（如深基坑，高支模等），可引起項目部的重視，提前制定出切實可行的預(yù)警方案和應(yīng)對措施，提高施工現(xiàn)場安全管理水平，最大程度上保證施工安全。

4.2 施工精細化，可全面提升施工品質(zhì)，打造精品工程

運用BIM 技術(shù)可對現(xiàn)場進行可視化交底，工程師能運用建好的三維模型來交底，更能生動形象地將施工前準備工作、施工過程中應(yīng)該注意的細節(jié)及技術(shù)要求、施工過程的質(zhì)量通病等直接結(jié)合模型加以闡述，易于施工技術(shù)人員理解及把握施工技術(shù)要點，只有做好了技術(shù)交底，才能從全方位來提升施工質(zhì)量，打造出一個個精品工程。

4.3 碰撞檢測化，有利于各專業(yè)協(xié)同配合，提升經(jīng)濟效益

利用三維模型軟件，能做到各專業(yè)相互碰撞檢測，并提取出有效的碰撞點，逐點優(yōu)化，有利于專業(yè)與專業(yè)之間協(xié)調(diào)配合工作，特別能減少設(shè)備專業(yè)之間、設(shè)備專業(yè)與建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)之間的相互碰撞，既能優(yōu)化管線走向又能減少后期因碰撞引發(fā)的設(shè)計問題從而避免返工造成的間接費用，因此達到提升經(jīng)濟效益的目的。

4.4 裝配數(shù)量化，可管控施工材料與現(xiàn)場，節(jié)約現(xiàn)場成本

通過BIM 技術(shù)可以進行場外預(yù)制配件的即時組合及安裝，建筑中的許多裝配式構(gòu)件可以選擇場外加工，然后運輸至建筑施工現(xiàn)場，再進行吊裝組合至建筑內(nèi)部（例如風(fēng)水管、門窗、電氣橋架和鋼結(jié)構(gòu)等構(gòu)件）。通過數(shù)字化3D 制造，可以自動在工廠中完成建筑物構(gòu)件的預(yù)制，這些通過場外批量加工出來的構(gòu)件不僅提升了產(chǎn)品質(zhì)量，降低誤差同時還能大幅度提高構(gòu)件制造的生產(chǎn)效率，節(jié)約了現(xiàn)場加工場地和建筑施工時間。

4.5 管理信息化，可降低施工難度系數(shù)，提高施工效率

21世紀是信息化時代。在大數(shù)據(jù)的時代，也要求建筑行業(yè)必須適應(yīng)這個時代的主旋律，運用科學(xué)的管理手段，不斷提升施工技術(shù)水平。BIM 技術(shù)基于建筑信息為基礎(chǔ)，涵蓋了各專業(yè)信息數(shù)據(jù)，可借助三維圖一步施工到位，大大降低了施工難度系數(shù)。運用模擬建造技術(shù)，預(yù)先調(diào)整施工計劃，可提前將進度計劃加以完善，避免施工中可能發(fā)生的沖突，減少工時的情況從而把握項目關(guān)鍵節(jié)點，提升施工效率，降低施工成本。

結(jié)語：

我國的物質(zhì)文化水平逐年攀升，人們對建筑工程品質(zhì)的要求也在與日俱增，這就要求我們必須掌握好BIM 等先進技術(shù)，讓它更好地服務(wù)于建筑設(shè)計與施工，讓施工質(zhì)量和技術(shù)水平更上一層樓，保證建筑企業(yè)健康發(fā)展，讓我國的建筑經(jīng)久不衰。