朱 亮

隨著建筑工程行業(yè)整體技術(shù)水平的提高，在建設(shè)項目多元化發(fā)展的背景下，對于大型工程項目的設(shè)計、施工及后續(xù)管理均具有一定的挑戰(zhàn)，多種新型技術(shù)能夠保障建筑工程行業(yè)的健康發(fā)展。其中，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)作為適用范圍廣泛、綜合優(yōu)勢多樣的技術(shù)形式成為最具發(fā)展?jié)摿Φ男屡d技術(shù)。利用BIM 技術(shù)在建設(shè)工程項目全生命周期中開展完善的管理，有助于工程項目全面管理目標的落實。

1 BIM 技術(shù)概述

BIM 技術(shù)是一項信息化管理的技術(shù)形式，核心應(yīng)用特點是將建筑工程項目二維設(shè)計方案轉(zhuǎn)化為三維模型，并在此基礎(chǔ)上開展一系列的管理工作。此技術(shù)形式并不簡單局限于工程項目的某個階段，從項目前期決策設(shè)計到施工管理以及施工完成后的使用與維護，均可提供較為完備的解決方案。BIM 技術(shù)具有一系列的優(yōu)勢和特點，能夠從多個角度為項目的多種問題提供解決思路和切入點[1]。

實際上，行業(yè)內(nèi)對于BIM 技術(shù)的提出和應(yīng)用已經(jīng)具有較為悠久的歷史，與之相關(guān)的軟件開發(fā)、行業(yè)認證體系等也較為健全。但全過程采取BIM 技術(shù)進行管理的工程項目仍屬于少數(shù)，更多應(yīng)用僅停留在工程項目的前期設(shè)計及項目預(yù)算階段。從項目全過程管理角度來看，BIM技術(shù)所具有的諸多能力均符合行業(yè)發(fā)展需求，在項目前期階段應(yīng)用BIM 技術(shù)開展工程管理，能夠完善各個管理指標。

2 案例概況

柳州市柳東新區(qū)文化廣場項目位于新區(qū)核心區(qū)龍湖北側(cè)，其中，總用地面積為6.9 萬m2，建筑面積19.3 萬m2。用地南北長約400 m，東西長約190 m，規(guī)劃要點中建筑北面和東面退用地紅線20 m，南面和西面退5 m。主要建筑包括青少年宮、科技館和群藝館3 個功能用房，以及融合管理、科教、金融、商貿(mào)及會展等多功能為一體的大型文化中心。作為當?shù)氐氖痉豆こ蹋陂_發(fā)過程中就提出了全過程應(yīng)用BIM技術(shù)的管理對策。

3 BIM 技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢與評價

3.1 直觀性

BIM 技術(shù)是通過建筑三維模型開展一系列的管理工作，具有直觀性的優(yōu)勢。從案例工程實際應(yīng)用的角度進行分析，其設(shè)計需求較為復(fù)雜、細節(jié)內(nèi)容較多，采用二維圖紙進行工程設(shè)計很難全面了解需求，而且繁雜的設(shè)計內(nèi)容也會對工程管理造成不利影響。目前，在BIM 技術(shù)的保障下，已經(jīng)有相當一部分應(yīng)用平臺和軟件具有三維建模能力。直接在三維模型上開展深化設(shè)計或進行各項工程布置更加清晰具體，能減少不同設(shè)計方案帶來的問題，加強細節(jié)問題的關(guān)注。同時，因其具有直觀性的特點，能夠降低對方案評判的專業(yè)性需求，更多地從建筑需求者和使用者的視角選取方案[2]。

3.2 準確性

對于大型工程項目而言，準確性也是設(shè)計過程中應(yīng)當明確的核心需求。以本文引用的工程項目為例，在設(shè)計過程中需要考慮各個環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)因素較多的特質(zhì)，對于鋼結(jié)構(gòu)部分和外墻幕墻部分，連接角度與曲線曲率均是毫無規(guī)律，通過人工計算的形式會產(chǎn)生多次誤差累積，最終可能導致生產(chǎn)構(gòu)件在實際應(yīng)用中出現(xiàn)質(zhì)量問題。BIM 技術(shù)能夠直接結(jié)合商業(yè)模型，以結(jié)果為導向開展計算工作；同時，所有數(shù)據(jù)的處理和保留均由計算機自動進行，對于復(fù)雜的計算也能夠保證結(jié)果的精準性，從而提高工程質(zhì)量，降低負面影響因素。在行業(yè)高速發(fā)展的需求下，BIM 技術(shù)所具有的準確性特質(zhì)也能為復(fù)雜造型和建筑的個性化風格提供保障。

3.3 協(xié)同性

協(xié)同性是BIM 技術(shù)的優(yōu)勢之一，也是當下行業(yè)內(nèi)經(jīng)常忽略的特性。對同一個工程項目而言，在不同管理階段，均可參照同一套三維模型開展工程管理。考慮到有相當一部分工程項目采取分項工程專業(yè)分包的形式完成施工作業(yè)，通過BIM 技術(shù)的協(xié)同性，能夠完善設(shè)計環(huán)節(jié)。例如在設(shè)計階段和施工階段，參照同一套三維模型開展管理工作能夠減少技術(shù)錯誤；在分項工程的設(shè)計過程中，參與深化設(shè)計的單位均在同一套模型上開展作業(yè)，也可避免未來各方存在設(shè)計方案沖突，出現(xiàn)再次調(diào)整或?qū)е率┕なд`的情況。此外，協(xié)同性的優(yōu)勢也可體現(xiàn)在遠程互聯(lián)、大體量信息遠程交互等方面。

3.4 智能性

在該工程項目應(yīng)用中，充分發(fā)揮了BIM 技術(shù)的智能性優(yōu)勢。隨著建筑工程行業(yè)的不斷發(fā)展，BIM 技術(shù)能夠為復(fù)雜問題提供完善的解決方案。例如，BIM 技術(shù)可結(jié)合具體數(shù)據(jù)庫內(nèi)容及預(yù)設(shè)工程指標，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行自動拆分和尺寸優(yōu)化；對于復(fù)雜機電管線設(shè)備的布置需求，能夠自動完成碰撞檢查并進行相應(yīng)的優(yōu)化改良。同時，其智能化能力可在一定程度上代替從業(yè)人員進行簡單反復(fù)的工作，實現(xiàn)自動審核、避免低級錯誤。例如，對于工程量的初步計算以及工程資源投入情況等，可提供相應(yīng)的預(yù)案[3]。

4 BIM 技術(shù)在案例中的應(yīng)用

4.1 工程項目建筑設(shè)計

相較于其他工程項目，此案例工程具有較多的特殊要點?？紤]到項目自身的應(yīng)用特質(zhì)以及極為復(fù)雜的外形，使用傳統(tǒng)工程圖紙形式很難清晰表述各個工程細節(jié)。同時，由于整體造型復(fù)雜，在進行建筑結(jié)構(gòu)施工及分項工程深化設(shè)計的過程中，均面臨一定的挑戰(zhàn)。因此，提出了利用BIM 技術(shù)進行工程項目設(shè)計工作的策略。

在進行外觀形態(tài)設(shè)計的過程中，主要應(yīng)用Rhino 軟件。對于外形的設(shè)計，除了考慮審美需求和個性化裝飾需求外，還應(yīng)明確設(shè)計方案應(yīng)具有的實際應(yīng)用價值。因此，要同步在Revit 軟件中完成施工圖設(shè)計，確保設(shè)計方案能夠全面落并具有可執(zhí)行意義。外觀形態(tài)設(shè)計過程演示如圖1 所示。

圖1 外觀形態(tài)設(shè)計過程演示（來源：作者自繪）

對于項目整體土建的施工需求，可使用BIM 技術(shù)進行深化設(shè)計工作。針對此工程項目復(fù)雜的外部造型及內(nèi)部空間格局，在三維模型的輔助下，能夠確保各個細節(jié)位置的正確設(shè)計，也可避免在后續(xù)的圖紙識讀過程中造成干擾。從剖面圖角度來看，案例工程若想展現(xiàn)全部細節(jié)，則需要通過縱橫向共計70 余張剖面圖紙才能展示清晰；而應(yīng)用BIM 技術(shù)后，無需逐個圖紙進行內(nèi)容細化，可直接完成深化方案。

對于案例工程的外立面位置，同樣采取BIM 技術(shù)輔助進行設(shè)計工作。在設(shè)計過程中，采取參數(shù)化設(shè)置的形式下，結(jié)合建筑外立面的形狀需求，通過信息化技術(shù)的輔助，科學精準計算出各個幕墻構(gòu)件的實際尺寸和線型指數(shù)，理論上使技術(shù)的誤差趨近于0。按照該尺寸進行工程構(gòu)件設(shè)計，能夠全面滿足工程項目需求，避免傳統(tǒng)方式多次計算造成的誤差累積。

從室內(nèi)空間處理的角度來看，案例工程具有滿足使用要求、提高建筑品質(zhì)的核心需求，針對多種室內(nèi)空間布局提案，通過BIM 技術(shù)在特定空間處理上的盡善盡美，達到建筑內(nèi)外形象的融合與統(tǒng)一。同時，在Rhino 平臺的輔助下，能夠?qū)⒐こ陶Z言轉(zhuǎn)化為三維模型，使建筑的決策者和使用者更加清晰明了各個方案具體的指向內(nèi)容[4]。

4.2 工程項目結(jié)構(gòu)設(shè)計

結(jié)構(gòu)設(shè)計是保障工程項目整體安全性且與建筑建造工作整體存在較強關(guān)聯(lián)性的設(shè)計工作，案例工程自身結(jié)構(gòu)形式較為復(fù)雜，內(nèi)部使用功能各異，因此在進行工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中具有多樣化的難點問題。針對該案例工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計需求，應(yīng)充分應(yīng)用BIM 技術(shù)所具有的智能化能力以及高速運算能力，在計算機平臺的輔助下，確保設(shè)計工作的順利推進。

考慮到此案例工程整體形狀不規(guī)則，在設(shè)計過程中應(yīng)通過參數(shù)化設(shè)計和實施調(diào)整的形式，確保結(jié)構(gòu)在保障自身安全穩(wěn)定的同時順應(yīng)外形需求，追求工程個性化與結(jié)構(gòu)安全之間的平衡，打破傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計中“提出方案-驗算-調(diào)整”的工作模式，減少了設(shè)計工作中的返工。

在進行工程項目外圍結(jié)構(gòu)斜柱設(shè)計過程中，需要考慮整體傾斜角度以及平面定位等相關(guān)問題。由于此位置關(guān)聯(lián)構(gòu)件數(shù)量多，現(xiàn)行指標確定復(fù)雜，在BIM技術(shù)的輔助下，可生成節(jié)點的動態(tài)調(diào)整模型。經(jīng)過多次調(diào)整，最終確定入口大跨度連廊的結(jié)構(gòu)選型、形式優(yōu)化以及桿件標高數(shù)據(jù)，而后導入Revit 中進行深化設(shè)計[5]。

4.3 機電設(shè)計與碰撞分析

案例工程中的機電工程部分是整體設(shè)計的難點，而且該工程綜合需求較多，整體品質(zhì)定位較高，部分功能的實現(xiàn)和品質(zhì)體現(xiàn)都由機電工程提供基礎(chǔ)保障和支持。相較于其他同類建筑，機電工程的整體數(shù)量更多、設(shè)計更為繁雜，在機電工程設(shè)計過程中，需要考慮復(fù)雜管線管道工程施工以及各個設(shè)備安裝對于建筑整體造成的影響。

對此，BIM 技術(shù)能夠提供較為完備的解決方案。對于較為復(fù)雜的機電工程，在傳統(tǒng)工程項目深化設(shè)計過程中，會由各個分項工程分別設(shè)計，然后再進行兼容性檢查與調(diào)整。針對案例工程項目整體工作量大、內(nèi)容多樣化的特點，在設(shè)計過程中明確需求后，可利用BIM 技術(shù)智能性的特點，完成多套具有應(yīng)用優(yōu)勢的解決方案。同時，該技術(shù)支持各分包的施工單位在同一套三維模型中進行實時調(diào)整，避免深化設(shè)計的沖突問題。

此外，在機電設(shè)計方案完成后，還應(yīng)進行標高檢查和碰撞檢查，考慮相關(guān)管道敷設(shè)或設(shè)備安裝后，是否會影響建筑內(nèi)部的使用功能，是否會占用較多的室內(nèi)空間或造成其他不利影響。同時，對于機電工程之間的管道管線碰撞以及機電工程與其他工程形式之間的矛盾關(guān)系，都能夠在BIM 技術(shù)的指引下進行檢查。案例工程利用BIM 技術(shù)對機電管線進行管綜排布和路徑優(yōu)化共1 645 處，提前發(fā)現(xiàn)276 處凈高不滿足功能使用要求的部位，確保機電管線整齊美觀、節(jié)約成本，調(diào)整后實現(xiàn)更好的使用功能。

4.4 可視化模型的應(yīng)用

可視化模型是BIM 技術(shù)的核心能力體現(xiàn)，將工程項目整體方案轉(zhuǎn)換為三維模型，也是BIM 技術(shù)的基本應(yīng)用之一。案例工程在全過程管理中，充分應(yīng)用可視化模型輔助各項管理工作的開展。

第一，室內(nèi)空間格局設(shè)計及建筑外觀的模型漫游。在平行選取多套提案的過程中，將各個方案轉(zhuǎn)化為三維模型進行同步對比，相較于工程圖紙，其對于設(shè)計方案的感知更加直觀，同時也能夠關(guān)注到細節(jié)問題。在進行方案調(diào)整的過程中，無需參與者具有較強的圖形識讀和專業(yè)技術(shù)能力，能夠從工程整體效果層面做出更為真實明顯的反饋。

第二，工程項目的質(zhì)量交底工作。針對案例工程復(fù)雜的施工需求，在進行工程項目施工管理的過程中，提出了交底先行的技術(shù)管理形式。施工工作開始前，在BIM 技術(shù)的輔助下，利用計算機軟件向施工工人演示施工內(nèi)容和施工次序，同步明確施工技術(shù)，講解驗收要求。相較于傳統(tǒng)說教方式和觀看視頻的方式，這種交底形式更加明確清晰，也能夠做到所見即所得。

第三，工程項目可視化進度跟進。在可視化模型的保障下，能夠有效拆解現(xiàn)場具體的施工內(nèi)容；同時，通過同步模型錄入的形式，可將現(xiàn)場真實的施工進度全面反映在三維模型上，實現(xiàn)工程進度的精準測算。另外，在BIM 技術(shù)的保障下，可確?，F(xiàn)場各項資源統(tǒng)籌管理更加清晰，具有更為完善的參考體系，輔助材料管理及進度管理等工作合規(guī)進行。

5 結(jié)語

本文從案例工程實際情況進行分析，其具有外觀形態(tài)復(fù)雜、工程質(zhì)量影響因素多以及工程施工難度大的特點，因此工程項目創(chuàng)新性地提出了BIM 技術(shù)的應(yīng)用。該技術(shù)具有直觀、準確的特性，彌補了傳統(tǒng)圖紙設(shè)計的局限性和低效率，同時在工程項目設(shè)計過程中也能夠確保各個方案的同步更改以及平行方案的科學選取，充分發(fā)揮BIM 技術(shù)的智能化特性。相信在BIM 技術(shù)的輔助下，未來對于大型工程項目的復(fù)雜管理需求會有更為完善的解決方案。