張青艷 聶寶磊

1.寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院/應(yīng)用力學(xué)研究所 浙江 寧波 315800；2.嘉興南洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院 浙江 嘉興 314000

1 什么是BIM

BIM的研究和應(yīng)用在美國(guó)起步較早。BIM概念、標(biāo)準(zhǔn)較多，常見(jiàn)的解釋有：①Building Information Model，中文可以稱(chēng)之為“建筑信息模型”。②Building Information Modeling，中文可稱(chēng)之為“建筑信息模型應(yīng)用”。③Building Information Management，中文可稱(chēng)之為“建筑信息管理”。

我國(guó)對(duì)BIM的定義是：“在建設(shè)工程及設(shè)施全生命期內(nèi)，對(duì)其物理和功能特性進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，并依此設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)的過(guò)程和結(jié)果的總稱(chēng)?！?/p>

BIM是土木工程信息化建設(shè)的一個(gè)新階段，它提供了一個(gè)全新的生產(chǎn)方式，運(yùn)用數(shù)字化的方式來(lái)表達(dá)項(xiàng)目的物理特征和功能特征，對(duì)項(xiàng)目中不同階段的信息實(shí)現(xiàn)集成和共享。它是一種基于三維模型的智能流程，能讓建筑設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)流程中各方專(zhuān)業(yè)人員深入了解項(xiàng)目并高效地規(guī)劃、設(shè)計(jì)、構(gòu)件和管理建筑。

美國(guó)大多數(shù)建設(shè)項(xiàng)目都已應(yīng)用BIM技術(shù)，并且在政府的引導(dǎo)推動(dòng)下，形成了各種BIM協(xié)會(huì)、BIM標(biāo)準(zhǔn)；加拿大、英國(guó)、荷蘭、新加坡、澳大利亞等國(guó)家對(duì)BIM標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)研究和制定也愈發(fā)深入。

我國(guó)BIM技術(shù)目前正處于推廣、使用階段，政策支持的力度也相當(dāng)大。隨著國(guó)家及各地政府對(duì)BIM技術(shù)的不斷推進(jìn)，越來(lái)越多關(guān)于BIM的推進(jìn)政策將會(huì)陸續(xù)推出[1]。

2 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 模型信息化

BIM以信息的方式進(jìn)行傳達(dá)，具有信息完備性、關(guān)聯(lián)性和一致性等特征。BIM除了對(duì)工程三維幾何信息進(jìn)行描述外，還包括對(duì)工程信息的完整體現(xiàn)，如建筑材料、工程性能結(jié)構(gòu)類(lèi)型等設(shè)計(jì)信息；施工工序、施工進(jìn)度、成本控制、質(zhì)量控制等施工信息；工程安全性能、材料耐久性能等維護(hù)信息。這些模型信息之間是可識(shí)別并互相關(guān)聯(lián)的，若模型中的某個(gè)對(duì)象發(fā)生變化，與之關(guān)聯(lián)的所有對(duì)象都會(huì)隨之更新，保證了模型的整體性及一致性。信息是BIM技術(shù)的核心要素，如果沒(méi)有信息或者信息不準(zhǔn)確，BIM技術(shù)的其他特點(diǎn)也就不能很好的體現(xiàn)。

2.2 模型可視化

在計(jì)算機(jī)上，將原有用平面圖紙表達(dá)的工程項(xiàng)目轉(zhuǎn)變?yōu)槿S立體模型展示在用戶(hù)面前，用戶(hù)可以實(shí)時(shí)查看或修改三維模型的信息參數(shù)，以達(dá)到設(shè)計(jì)、檢查、建造模擬的目的。這樣，在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的溝通、討論、決策均在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行。將以往的二維平面圖紙轉(zhuǎn)換為三維模型，在進(jìn)行設(shè)計(jì)方案溝通，施工過(guò)程管理中都直觀可見(jiàn)，表述清晰準(zhǔn)確，基本消除了二維圖紙交付及使用過(guò)程中的理解偏差。

2.3 協(xié)調(diào)性

在以往的設(shè)計(jì)過(guò)程中，各專(zhuān)業(yè)工程師之間信息溝通不及時(shí)或不到位，往往導(dǎo)致設(shè)計(jì)的成果出現(xiàn)諸多碰撞、缺漏等問(wèn)題，對(duì)實(shí)際施工造成不利影響。例如，布置管道時(shí)未考慮清楚其他項(xiàng)目工程的布置情況，導(dǎo)致布置管道不合理的情況發(fā)生。BIM的載體是模型，但靈魂是信息，重點(diǎn)應(yīng)用是在協(xié)作。在BIM中各方參與人員在設(shè)計(jì)階段可以基于一個(gè)中心文件進(jìn)行平行工作，再將各專(zhuān)業(yè)模型整合到一個(gè)整體中進(jìn)行檢查，這樣可以較大程度地減少不必要的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。

2.4 模擬性

BIM不僅可以模擬具體的建筑物，還可以模擬在真實(shí)世界中進(jìn)行的項(xiàng)目推進(jìn)過(guò)程。在設(shè)計(jì)階段可以為設(shè)計(jì)所需進(jìn)行模擬分析，如日照分析、節(jié)能分析熱能傳導(dǎo)分析等；在施工階段可以進(jìn)行4D、5D模擬，根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)來(lái)模擬施工，從而確定和優(yōu)化施工方案及材料準(zhǔn)備計(jì)劃；在運(yùn)營(yíng)階段可以對(duì)物業(yè)進(jìn)行維護(hù)管理，如在使用期間發(fā)生管道或管件損壞情況，可以通過(guò)查看模型查找問(wèn)題的原因，并獲得具體參數(shù)進(jìn)行維修。

2.5 優(yōu)化性

BIM強(qiáng)調(diào)的是工程項(xiàng)目全生命周期的應(yīng)用，整個(gè)項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到運(yùn)營(yíng)管理過(guò)程實(shí)際上是不斷優(yōu)化的過(guò)程，受“信息”“復(fù)雜程度”"時(shí)間”三方面的影響，準(zhǔn)確的信息為合理優(yōu)化的結(jié)果提供了基本依據(jù)。BIM提供了建筑物的準(zhǔn)確信息，這些信息可用于進(jìn)一步優(yōu)化復(fù)雜的項(xiàng)目。

2.6 可出圖性

BIM技術(shù)有效聯(lián)結(jié)了二維圖紙和三維模型，進(jìn)而聯(lián)系到時(shí)間進(jìn)度和材料計(jì)劃。通過(guò)BIM三維模型，可以快速得到二維圖紙，并且這些圖紙中構(gòu)件的關(guān)系與模型實(shí)體始終保持關(guān)聯(lián)，當(dāng)模型發(fā)生變化，圖紙也隨之變化，保證了圖紙的正確性[2]。

3 BIM技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用

3.1 項(xiàng)目概況

本道路工程位于浙江嘉興，沿線涉及一條現(xiàn)狀河流，河道需要拓寬，并在河上新建一條3跨10m簡(jiǎn)支梁橋跨過(guò)。道路全線為“直線+圓弧”線型，其中圓弧段半徑為1000m。該項(xiàng)目位于嘉興市某物流園內(nèi)，是本區(qū)域路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，等級(jí)為城市次干路，設(shè)計(jì)時(shí)速40Km/h。道路寬32m，具體分幅為32m=4m（人行道）+10.5m（車(chē)行道）+3m（中分帶）+10.5m（車(chē)行道）+4m人行道。如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目整體概況

3.2 橋梁BIM模型的建立

本項(xiàng)目有路有橋，建模的重點(diǎn)在橋梁部分。其中橋梁部分建模精度要求高，需精確表達(dá)出橋梁支座的安裝、預(yù)制板的安裝、人行道板的安裝、欄桿的安裝、結(jié)構(gòu)層等，如圖2。設(shè)計(jì)階段對(duì)主要結(jié)構(gòu)（預(yù)制板結(jié)構(gòu)、橋頭搭板結(jié)構(gòu)、橋臺(tái)結(jié)構(gòu)等）進(jìn)行了深化設(shè)計(jì)。

圖2 橋梁BIM模型

3.3 道路BIM模型

本項(xiàng)目道路部分比較簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，有個(gè)別地方需要做地基處理。所以建模的重點(diǎn)時(shí)放在結(jié)構(gòu)層的精確建模，以滿(mǎn)足工程量統(tǒng)計(jì)的需要。比如人行道施工，進(jìn)行了精確的排磚設(shè)計(jì)，方便編制行道磚的材料計(jì)劃和施工組織。如圖3-2所示。

圖3-1

圖3-2 道路BIM模型

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)分流制排水，實(shí)行雨污分流，并分別接入城市管網(wǎng)，與既有城市管網(wǎng)合理銜接；同時(shí)本道路需要跨越河流，污水管的設(shè)計(jì)需要在河道兩側(cè)設(shè)計(jì)兩個(gè)沉井進(jìn)行連接。通過(guò)三維建模設(shè)計(jì)，有效避免了返水、管道碰撞的問(wèn)題。

3.4 圖紙審核與沖突檢查

通過(guò)BIM模型的建立，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，及時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)人員反饋，確保BIM技術(shù)能夠真正服務(wù)于施工。例如本道路橋梁人行道的下方設(shè)計(jì)預(yù)留管道，方便布設(shè)城市電網(wǎng)，但是在橋臺(tái)位置的預(yù)留洞口位置不夠合理。這些問(wèn)題都在設(shè)計(jì)階段通過(guò)BIM技術(shù)及早發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行了糾正[3]。

3.5 工程量統(tǒng)計(jì)

本項(xiàng)目通過(guò)BIM模型的建立，為統(tǒng)計(jì)工程量提供了便捷的途徑，為項(xiàng)目部管理建筑材料、編制材料計(jì)劃等提供了幫助。

3.6 BIM-VR技術(shù)應(yīng)用

本項(xiàng)目應(yīng)用先進(jìn)的BIM-VR技術(shù)。通過(guò)該技術(shù)，方便實(shí)施三維交底、指導(dǎo)施工。將相關(guān)部位制作VR全景視頻，并制作鏈接二維碼，如圖4。每個(gè)人只要掃一掃二維碼就能提前看到自己要做的工程三維模型、節(jié)點(diǎn)模型等內(nèi)容，方便、快捷。該技術(shù)應(yīng)用，對(duì)推廣BIM技術(shù)發(fā)揮了重大的作用，真正意義上實(shí)現(xiàn)了BIM技術(shù)指導(dǎo)工程施工。

圖4 BIM-VR技術(shù)

3.7 BIM技術(shù)在三維場(chǎng)布中的應(yīng)用

通過(guò)BIM三維場(chǎng)布，建立原有地形三維模型，通過(guò)與擬建道路比較分析，得到原地形的填、挖方情況，并根據(jù)分析結(jié)果合理布置施工現(xiàn)場(chǎng)，定好項(xiàng)目部的位置、土方出土、回填的組織規(guī)劃等[4]。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合具體項(xiàng)目分析了BIM技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用。隨著技術(shù)的不斷成熟和人才隊(duì)伍的不斷壯大，未來(lái)信息化在工程項(xiàng)目的應(yīng)用將越來(lái)越受到各個(gè)單位的青睞。

這幾年在國(guó)際化的信息交互背景下，我國(guó)BIM技術(shù)的推廣和應(yīng)用的速度與成效還是令人欣喜的。一些大型的房地產(chǎn)企業(yè)、設(shè)計(jì)院、大型施工單位已經(jīng)陸續(xù)開(kāi)展了BIM結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目的研究與應(yīng)用；國(guó)內(nèi)軟件商也開(kāi)始對(duì)BIM軟件進(jìn)行研發(fā)，并產(chǎn)生了實(shí)際的效益；部分高校也開(kāi)始了BIM課題的研究，并將BIM技能列入專(zhuān)業(yè)課程中，作為學(xué)生畢業(yè)前必須掌握的技能之一。

BIM技術(shù)的發(fā)展是要逐步實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目全生命周期的應(yīng)用，在項(xiàng)目的全生命周期中發(fā)揮作用。隨著計(jì)算機(jī)硬件與軟件功能的進(jìn)一步發(fā)展，BIM技術(shù)將不斷與其他先進(jìn)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，靈活應(yīng)用。BIM技術(shù)在與3D掃描技術(shù)、3D打印技術(shù)、VR虛擬交互技術(shù)、遙感技術(shù)等諸多先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合將為建設(shè)行業(yè)帶來(lái)巨大的影響。