韓瑩 HAN Ying

（武漢星啟置業(yè)有限公司，武漢 430000）

0 引言

建筑工程領(lǐng)域的BIM 技術(shù)近年來(lái)受到廣泛關(guān)注和應(yīng)用。BIM 技術(shù)以其在數(shù)字化建模、數(shù)據(jù)管理和協(xié)同設(shè)計(jì)方面的優(yōu)勢(shì)，為建筑行業(yè)帶來(lái)了革命性的改變。在這一數(shù)字化時(shí)代，越來(lái)越多的建筑項(xiàng)目采用BIM 技術(shù)來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)、提高效率和降低風(fēng)險(xiǎn)[1]。本文將對(duì)建筑工程中BIM 技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行深入探索與分析，重點(diǎn)關(guān)注其在設(shè)計(jì)階段、施工管理、成本控制以及項(xiàng)目協(xié)作中的表現(xiàn)。

1 BIM 技術(shù)的定義和特點(diǎn)

1.1 BIM 技術(shù)的定義

BIM 技術(shù)是一種基于數(shù)字化建筑信息模型的綜合性技術(shù)，通過(guò)可視化和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)整合建筑設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維過(guò)程。它以三維建筑模型為基礎(chǔ)，集成了建筑元素的幾何、材料和構(gòu)造信息，并包含了時(shí)間和成本等相關(guān)數(shù)據(jù)。BIM 技術(shù)通過(guò)實(shí)時(shí)協(xié)作和數(shù)據(jù)共享，為建筑項(xiàng)目的各個(gè)階段提供一致且精確的信息，優(yōu)化項(xiàng)目管理和決策過(guò)程。借助BIM 技術(shù)，建筑專(zhuān)業(yè)人員可以在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維過(guò)程中，進(jìn)行協(xié)同合作、資源優(yōu)化和風(fēng)險(xiǎn)控制，以提高工程效率、降低成本并使項(xiàng)目質(zhì)量得到提升。

1.2 BIM 技術(shù)的特點(diǎn)

1.2.1 可視化

可視化是指通過(guò)數(shù)字化建模，將建筑項(xiàng)目以三維形式可視化展現(xiàn)的過(guò)程（如圖1）。BIM 模型呈現(xiàn)了建筑的幾何形狀、空間結(jié)構(gòu)、構(gòu)件、設(shè)備等信息。這種可視化具有高度精確性，讓設(shè)計(jì)師、工程師和利益相關(guān)者能夠更清晰地理解建筑設(shè)計(jì)[2]。BIM 的可視化特點(diǎn)還包括交互性，用戶可以自由瀏覽和導(dǎo)航模型，以便全面了解設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。碰撞檢測(cè)功能可及早發(fā)現(xiàn)不同模型之間的沖突，減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和施工風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)可視化，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)能更好地協(xié)作和溝通，促進(jìn)項(xiàng)目的高效管理和成功交付。這使得BIM 技術(shù)在建筑行業(yè)中日益受到重視和廣泛應(yīng)用。

圖1 可視化

1.2.2 協(xié)調(diào)性

在建筑和工程項(xiàng)目中，協(xié)調(diào)性是非常重要的，因?yàn)橐粋€(gè)項(xiàng)目通常涉及眾多專(zhuān)業(yè)和領(lǐng)域的參與者，包括建筑師、結(jié)構(gòu)工程師、機(jī)械電氣工程師、供應(yīng)商、施工隊(duì)等。協(xié)調(diào)性在項(xiàng)目的各個(gè)階段都至關(guān)重要[3]。在設(shè)計(jì)階段，各專(zhuān)業(yè)必須密切合作，確保設(shè)計(jì)方案的各個(gè)方面相互兼容，避免沖突和誤差。在施工階段，需要對(duì)施工進(jìn)度、材料供應(yīng)等進(jìn)行協(xié)調(diào)，以保證工程按時(shí)順利進(jìn)行。在現(xiàn)代建筑中，BIM 技術(shù)在提高協(xié)調(diào)性方面發(fā)揮了重要作用。BIM 模型集成了多個(gè)專(zhuān)業(yè)的信息，可以進(jìn)行碰撞檢測(cè)和沖突解決，幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)及早發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題，從而提高項(xiàng)目的執(zhí)行效率和質(zhì)量。通過(guò)有效的協(xié)調(diào)性，建筑項(xiàng)目能夠更加高效地進(jìn)行，減少成本和資源浪費(fèi)，最終實(shí)現(xiàn)成功的交付。此外，BIM 技術(shù)還能將建筑信息進(jìn)行集成和共享，讓各個(gè)建設(shè)單位能夠?qū)崟r(shí)、直觀地了解自己的項(xiàng)目。

1.2.3 模擬性

模擬性指的是它在數(shù)字環(huán)境中對(duì)建筑和工程項(xiàng)目進(jìn)行虛擬建模和仿真的能力（如圖2）。通過(guò)BIM，可以創(chuàng)建高度精確的三維模型，并在其中模擬項(xiàng)目的各個(gè)方面，如設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)階段。這種模擬性使得BIM 成為一個(gè)強(qiáng)大的工具，可以在項(xiàng)目的不同階段進(jìn)行全面的預(yù)測(cè)和評(píng)估。設(shè)計(jì)師可以優(yōu)化設(shè)計(jì)概念，施工團(tuán)隊(duì)可以預(yù)測(cè)施工過(guò)程中的問(wèn)題，并規(guī)劃最優(yōu)的流程，同時(shí)在運(yùn)營(yíng)階段預(yù)測(cè)設(shè)施的運(yùn)行和維護(hù)需求[4]?？傮w而言，BIM 技術(shù)的模擬性為建筑和工程項(xiàng)目提供了全方位的預(yù)測(cè)和分析能力，有助于提高項(xiàng)目的效率和質(zhì)量。

圖2 施工工藝模擬展示

1.2.4 優(yōu)化性

BIM 技術(shù)的優(yōu)化性指的是其能夠通過(guò)整合和分析信息，實(shí)現(xiàn)建筑和工程項(xiàng)目的優(yōu)化設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)，以提高效率和減少資源浪費(fèi)。BIM 模型的豐富信息使得項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)可以更好地預(yù)測(cè)和解決問(wèn)題，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，規(guī)劃最優(yōu)施工流程，并在運(yùn)營(yíng)階段實(shí)現(xiàn)設(shè)施的高效管理和維護(hù)[5]。通過(guò)BIM 的優(yōu)化性，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)能夠更快速地做出明智決策，減少錯(cuò)誤和重復(fù)工作，從而提升整體項(xiàng)目效率和可持續(xù)性。

1.2.5 可出圖性

繪畫(huà)能力指在建筑設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，根據(jù)BIM 技術(shù)制作的建筑信息模型，能夠提供建筑設(shè)計(jì)效果圖和完整的施工圖[2]。通過(guò)BIM，可以快速、精確地生成平面圖、立面圖、剖面圖等，并輸出施工圖、材料清單和成本估算等文件。這種可出圖性使得項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)能夠更方便地與各方共享信息，并促進(jìn)項(xiàng)目的順利實(shí)施。

2 BIM 技術(shù)在實(shí)際建筑工程案例中的應(yīng)用

2.1 項(xiàng)目概況

本文以JZ 醫(yī)療中心項(xiàng)目為例，這是一個(gè)規(guī)模龐大的建筑項(xiàng)目，總建筑面積達(dá)到20.31 萬(wàn)平方米，最高單體樓層為21 層，總高度為96.6米，采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。該項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)施工設(shè)計(jì)圖如圖3。BIM 技術(shù)在該項(xiàng)目的具體應(yīng)用如表1。

表1 JZ 醫(yī)療中心項(xiàng)目BIM 的具體應(yīng)用

圖3 施工設(shè)計(jì)圖

2.2 施工建造階段分析

2.2.1 施工圖紙會(huì)審中的應(yīng)用

在基于BIM 的施工圖紙會(huì)審環(huán)節(jié)中，針對(duì)JZ 醫(yī)療中心項(xiàng)目，發(fā)現(xiàn)了大量圖紙錯(cuò)誤，共計(jì)2149 項(xiàng)。這些錯(cuò)誤包括柱平面位置錯(cuò)誤、梁截面和標(biāo)高錯(cuò)誤、結(jié)構(gòu)尺寸錯(cuò)誤、機(jī)電和結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)之間的碰撞沖突以及墻體洞口預(yù)留位置偏差等問(wèn)題（見(jiàn)表2）。

表2 BIM 在施工圖紙會(huì)審中的應(yīng)用

通過(guò)BIM 技術(shù)的應(yīng)用，能夠在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決錯(cuò)誤，這為項(xiàng)目帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，通過(guò)BIM 技術(shù)的幫助，成功地防止了2149 項(xiàng)圖紙錯(cuò)誤在施工階段造成的問(wèn)題。這些糾正和修復(fù)工作不僅節(jié)省了大量的人力、時(shí)間和材料資源，還避免了重建或破壞已經(jīng)施工的部分的需要。綜合考慮，估計(jì)通過(guò)預(yù)防這些錯(cuò)誤所產(chǎn)生的成本節(jié)約約為51 萬(wàn)余元，這對(duì)項(xiàng)目的整體經(jīng)濟(jì)效益有著積極的影響。值得一提的是，BIM 技術(shù)的應(yīng)用能夠更準(zhǔn)確地評(píng)估和規(guī)劃各項(xiàng)施工工作，從而有效地降低了施工風(fēng)險(xiǎn)和錯(cuò)誤的發(fā)生概率。通過(guò)在圖紙會(huì)審環(huán)節(jié)中的及時(shí)糾正和優(yōu)化，能夠最大限度地提高項(xiàng)目的質(zhì)量、效率和安全性。因此，BIM 技術(shù)在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中的應(yīng)用不僅為項(xiàng)目帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)效益，還為施工過(guò)程提供了更高水平的控制和管理。在未來(lái)的工程項(xiàng)目中，將繼續(xù)積極推廣和應(yīng)用BIM 技術(shù)，以進(jìn)一步提升項(xiàng)目的整體效益。

2.2.2 鋼結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用

基于BIM 技術(shù)，在鋼結(jié)構(gòu)加工全過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了信息的有效獲取與存儲(chǔ)。通過(guò)建立鋼結(jié)構(gòu)的數(shù)字化模型，以3D模型的形式呈現(xiàn)，并將具體的參數(shù)信息輸入到模型中，實(shí)現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)、制作、生產(chǎn)加工、運(yùn)輸和安裝等整個(gè)生命周期的信息集成化管理。這樣的應(yīng)用能夠防止因?yàn)樾畔G失或傳遞不暢而導(dǎo)致施工受阻。為了探究BIM 技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)數(shù)字化加工與安裝過(guò)程中的應(yīng)用價(jià)值，融合了本工程實(shí)際案例進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)已建工程結(jié)構(gòu)模型的分析，利用Revit 軟件的明細(xì)表統(tǒng)計(jì)功能，對(duì)各個(gè)構(gòu)件的需求量進(jìn)行了準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)。然后，將統(tǒng)計(jì)得到的工程量和其他工程數(shù)據(jù)錄入到廣聯(lián)達(dá)計(jì)價(jià)軟件中，并根據(jù)我國(guó)建筑業(yè)現(xiàn)行的計(jì)價(jià)規(guī)范，計(jì)算出了該部分工程的預(yù)算費(fèi)用。根據(jù)表3 顯示，該部分工程的預(yù)算費(fèi)用為5037767.97 元。

表3 單位工程造價(jià)費(fèi)用匯總表

通過(guò)以上分析，可以清晰地看到BIM 技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)施工中的價(jià)值。它能夠高效地獲取和管理工程相關(guān)信息，從而提高施工過(guò)程的效率和準(zhǔn)確性。通過(guò)數(shù)字化模型的應(yīng)用，能夠更好地掌握工程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)構(gòu)件的精準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)和預(yù)算，為項(xiàng)目的管理和決策提供了可靠的依據(jù)。

2.2.3 機(jī)電安裝工程中的應(yīng)用

BIM 技術(shù)在工程領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用中，尤其在機(jī)電安裝深化設(shè)計(jì)方面，具有顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。以JZ 醫(yī)療中心項(xiàng)目為例，利用Navisworks 軟件進(jìn)行機(jī)電專(zhuān)業(yè)部分的碰撞檢查與設(shè)計(jì)優(yōu)化。根據(jù)碰撞報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，共發(fā)現(xiàn)了1837 余處沖突，涉及機(jī)電各專(zhuān)業(yè)管線。其中，機(jī)電專(zhuān)業(yè)與土建專(zhuān)業(yè)發(fā)生了148 處碰撞，橋架與橋架碰撞290 處，橋架與管道碰撞255 處，橋架與風(fēng)管碰撞191 處，管道與管道碰撞696處，風(fēng)管與風(fēng)管碰撞257 處。更多詳細(xì)信息可參見(jiàn)表4。

表4 機(jī)電安裝工程中的BIM 應(yīng)用

根據(jù)表中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可以得知該項(xiàng)目的分部工程存在1837 處碰撞問(wèn)題。通過(guò)使用BIM 技術(shù)，可以在施工前期盡早發(fā)現(xiàn)并解決碰撞問(wèn)題，從而避免后期調(diào)整和額外的施工成本。據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)推算，這種優(yōu)化措施可以幫助項(xiàng)目節(jié)省相當(dāng)可觀的費(fèi)用，約為15.74 萬(wàn)元。

通過(guò)該項(xiàng)目的實(shí)施，可以深入了解到BIM 技術(shù)在工程領(lǐng)域中的流程，并發(fā)現(xiàn)它在該工程中所帶來(lái)的影響和價(jià)值。具體研究結(jié)果顯示，通過(guò)利用BIM 技術(shù)，在設(shè)計(jì)階段能夠減少總工期33%；圖紙錯(cuò)誤導(dǎo)致的變更降低約85%；成本測(cè)算時(shí)間縮短了80%；圖紙深化設(shè)計(jì)時(shí)間減少約60%；各專(zhuān)業(yè)之間的協(xié)同工作和交流時(shí)間減少了25%；施工整體質(zhì)量提升了83%；建筑物資的節(jié)約達(dá)到了8%；人工成本減少10%；施工工期縮短了8%。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，BIM 技術(shù)作為一種領(lǐng)先的數(shù)字化技術(shù)，在建筑工程中的應(yīng)用已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可和應(yīng)用。它的可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性等特點(diǎn)使其在建筑項(xiàng)目中發(fā)揮著重要的作用。同時(shí)通過(guò)案列分析，BIM 技術(shù)在JZ 醫(yī)療中心項(xiàng)目中的應(yīng)用顯示出了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和工程管理優(yōu)勢(shì)。通過(guò)持續(xù)的努力，未來(lái)BIM 技術(shù)將不斷推動(dòng)建筑行業(yè)向著更高效、智能和可持續(xù)的方向發(fā)展。