BIM技术在打叶复烤项目中的应用

(玉溪市工程建设监理公司,云南 玉溪 653100)

BIM是建筑行业的新型技术，是实现建筑信息化的有效方法.目前，北美的建筑行业一半以上的机构在使用建筑信息模型(BIM)或与BIM相关的工具;在欧洲、日本及我国香港地区，BIM技术已被广泛应用于各种类型的房地产开发;在中国内地，一些先进的建筑设计团队和地产公司纷纷成立BIM技术小组，其中包括清华大学建筑设计研究院、中国建筑设计研究院、中国建筑科学研究院等.在许多大型项目中，包括策划、设计、招投标、施工、租售、运营维护和改造升级等阶段，BIM技术的应用都取得了较大的突破.现在,BIM技术已被住房城乡建设部列为“十二五”期间的重点攻关项目.随着大型复杂建筑项目的兴起以及BIM应用软件的不断完善，相信会有越来越多的项目参与方更加关注和采用BIM技术，BIM技术在设计和项目管理的涵盖范围和领域也会越来越广泛.

在本文中,笔者以打叶复烤项目为例，介绍BIM建模及应用情况.实践过程中,笔者采用Revit系列软件作为BIM建模软件，并组织有经验的项目施工管理人员对该项目的建筑、结构以及机电安装等进行建模.从实际应用的效果看，相比传统的设计方法，BIM技术能够在很大程度上提高设计质量，而且当数据发生变化时，修改数据操作简单方便，能够保持模型的实时更新和统一性.另外,通过BIM技术的碰撞检查、实时漫游等功能，我们能预知施工阶段存在的场地冲突、管线碰撞等问题，并使其在设计阶段就能得到提前解决，这在很大程度上降低了成本，减少了资源浪费.

1 BIM的内涵

BIM的概念最早是1975年由美国乔治亚技术学院的查克·伊斯曼(ChuckEastman)博士提出的,其定义为:“建筑信息模型综合了所有的几何模型信息、功能结构要求和构件性能，将一个建筑项目整个生命周期内的所有信息整合到一个单独的建筑模型中，而且还包括施工进度、建造过程、维护管理等的过程信息”[1].之后,这一概念又经过了多次改进，目前美国国家BIM标准对BIM的定义为“BIM是一个三维数字化技术，是集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，BIM是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达”[2].从此概念可以看出,在BIM技术中,建立虚拟的建筑工程信息模型是关键，但其应用的核心价值不仅仅在于建立模型和三维效果，更在于对建筑工程丰富信息的全面掌握，并带给参与工程项目所有角色不同的应用价值.

因此,综合来讲，BIM技术具有可视化(所见即所得)、协调性(可进行碰撞检查)、模拟性(可以模拟建筑模型及各种操作)、优化性(可以进行方案优化和特殊设计优化)、出图性(可根据协调、模拟、优化后的模型帮助输出相关图纸)等基本特点.利用BIM中的完整建筑信息指导建设工程项目的进程，可加强建设工程项目的前期控制管理，在一定程度上提高建设工程项目的质量.

而从当前我国许多大型建设项目的设计和施工情况看,其往往具有投资规模大、建设周期长、参建单位多、项目功能要求高以及信息量大等特点，建设项目工程管理工作极具复杂性，传统的信息沟通和管理方式已远远不能满足要求.实践表明，信息错误传达或信息不完整是造成众多索赔与争议事件的根本原因.对此,BIM技术通过三维的共同工作平台以及三维的信息传递方式，为设计、施工、管理及运行一体化提供良好的技术平台，我们完全可以依赖这个平台，解决以往工程项目建设过程中协调性差、整体性不强的问题.

2 BIM技术应用在打叶复烤项目

打叶复烤项目是某国有大型烟草企业的一个建设项目，整个项目包括联合工房、倒班宿舍、食堂、综合业务楼及其他附属建筑共计117 956 m2,仓库及周边场地292 000 m2.为了保证项目工期和质量，笔者充分利用BIM设计建筑模型、结构模型、给排水模型、电气专业模型、智能专业模型、暖通专业模型、工艺管道及工艺桥架模型.工程竣工以后，笔者又根据竣工图绘制了复烤及仓储项目所属工程的BIM竣工图，以便为项目运营管理及后继升级改造提供更为完备的技术支持.在项目实施过程中,通过建立各专业系统BIM模型、模拟施工、提供解决交叉碰撞的意见、指导各专业组织施工等措施，不仅减少了不必要的工程变更，而且缩短了工程工期，节约了工程投资，确保了复烤及仓储项目的顺利进行.由于本项目涉及相关建筑、结构、机电安装等专业，因此其是一个比较具有代表性的BIM技术应用范例.下面，笔者从四个方面来说明BIM技术在该项目中的应用.

三维建模BIM的三维建模可视化，就是设计者将以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们面前.BIM提到的可视化是一种能够同构件之间形成互动性和反馈性的可视，在BIM建筑信息模型中，由于整个过程都是可视化的，所以可视化的结果不仅可以用效果图来展示，也可以生成报表.更重要的是，项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都可以在可视化的状态下进行.

很多工程设计师都用过CAD，我们都知道CAD中不具备BIM技术的模拟、优化功能.只有在业主提出绿色建筑的要求时，CAD做的项目才会单独对项目模拟优化，这必将延长整个项目的实施周期，并且很难保证单独模拟的准确性.而自带三维可视化模型的BIM技术却使模拟优化变得顺其自然，而且更加简单.另外，CAD技术有一个致命的问题，就是在多数情况下，它只会按照相关规范要求进行简略的计算，如结构和能耗等，且有时所获得的数据与实际情况相差极大.但应用BIM技术，我们则可以构建与真实项目差不多相同的模拟方案，从而对建筑物进行建筑性能分析、采光分析、日照分析、能耗分析、疏散分析、建筑物周围及内部流场分析等，而且与CAD技术相比，BIM技术得到的数据要更加精确实用.

图1为打叶复烤项目工房外景的三维模型.由图1可见，在项目设计时，通过BIM的三维可视化建模技术能建立形象直观的三维立体图像.相对于传统的二维图，在三维模型中更容易发现设计问题,也更有利于结合不同阶段的需求来制订符合工程特点的实施标准，并对模型精度、模型标准等进行规定.参建单位之间据此协商，这种方式也能最大程度地减少设计变更.除此之外，通过立体的三维模型还可实时查看结构构件的相对位置关系、检查水电管线的分布并获取整个虚拟建筑物的所有信息，同时还能将施工现场情况与三维模型进行实时对比，以及时发现施工过程中的错误或可能出现的问题.

图1 工房三维可视化建模

碰撞检查BIM技术碰撞检查功能就是在模型建立以后，在各专业模型之间进行碰撞检测，寻找建模失误或图纸设计问题，并生成碰撞报告.通过碰撞检查，我们可以检测出设计图中存在的问题，以便在施工之前提前修改设计，做出合理实施方案，以节约因返工、延期造成的浪费.在传统的设计中，设计者普遍采用二维制图软件(如CAD)来进行制图.但二维设计软件本身存在信息量少，可视能力差的局限性，这使得设计人员必须要有很强的空间想象能力和专业知识.即便如此，在实际工程中也不可避免地会出现错误、遗漏、交叉碰撞等情况.而在深化设计图纸向下流转的过程中，各专业还需反复开会讨论、修改、再讨论，直至最终定稿，这一繁杂的过程意味着将浪费更多的人力、时间，并且效果差，同时还会有一些碰撞和设计不合理的地方因图纸的可视能力差而被遗漏.BIM技术在碰撞检测中的应用无疑是非常实用和成功的，各专业图纸汇总到一起后，应用BIM的碰撞检测功能，可快速检测到空间某一点的设计问题，并且可高亮显示，直观反应碰撞位置(如图2)，同时由于模型是三维可视化的，因此在碰撞发生处可以实时变换角度进行全方位、多角度地观察，便于讨论并进行修改.

图2 碰撞检测发现管线冲突

打叶复烤项目是一个大型工业项目，不仅结构形式复杂，而且管线也比较多.但就是这样的大型工业项目,通过BIM碰撞检测同样能够快速定位建模失误或图纸设计问题，特别是管线综合方面的一些很难被发现的问题，如管线的最低标高不符合净空高度要求、管线所处位置堵到了空调风口以及需要维护的部位维护人员无法到达等情况.发现碰撞以后，如何来解决冲突也是关键.对此,笔者采取的方案是,在完成整体模型的碰撞检测工作后，召集建设方、设计方、总包方和专业分包方相关负责人召开会议，结合碰撞报告和三维模型对综合管线的碰撞情况进行汇报,由各方协商确定出基本的综合管线调整原则，包括各楼层区域的净空要求、管线避让原则及安装标准等.显然，与传统方法相比，BIM碰撞检查技术在发现问题、避免漏洞方面具有较为显著的优势，它不仅操作直观、简单、方便，而且可以大大提高工作效率，降低深化设计的工作强度.

安全控制安全管理是工程项目的重要内容，以往的操作办法是由施工单位针对施工环境编写相关安全措施，然后据此执行.在实际应用中，笔者发现这种方法往往存在针对性不强，疏漏较多，安全事故频频发生等问题.而该项目的安全控制中,由于BIM技术的应用，这种状况得以大大改善.其主要体现在：第一，利用BIM软件平台合理规划物料的进场时间、堆放地点、取料路径，对于临时用水用电位置特别布置，以消除安全隐患，确保施工现场在各个阶段有序地进行，提高施工效率;第二，利用BIM实时漫游技术结合施工进度和现场物料的布置情况，有针对性的对某些存在安全隐患的部位设置安全消防设施.再通过BIM模拟火灾情况的逃生路线，在逃生路径上布置临时消防装置，以最大限度保证人员的安全撤离和减少物料的损失;第三，对施工现场动火作业进行监管，施工现场有很多需要进行电焊、切割、气割等动火作业工作，以往的方法是开具“施工现场动火证”来对现场的动火工作进行控制，并有专人监管负责操作过程的安全管控,其管理过程麻烦且隐患较多.而通过BIM模型与安全管理、进度控制相配合，我们能够在动火作业开始之前把握施工现场各个工作界面上的动火作业点的分布，并严格管控“施工现场动火证”的开具数目和期限，以方便监管人员随时抽查现场.从该项目实际应用的效果来看，采用BIM对项目进行安全控制明显比传统方法更加便捷有效，各项工序也更容易协调.

成本控制项目成本控制是项目管理过程中的重要任务，传统的二维施工图纸由于信息量少，造价工程师需要重新建模，然后汇总并通过造价软件计价，进而得出项目成本.在这样的情况下,往往会由于信息的缺失、经验不足或操作失误等原因，使项目成本的准确度上很难掌控.并且,在图纸的流转和工程进行中所引起的信息丢失、设计调整、变更也都会产生额外的费用，这更增加了项目成本控制的难度.在施工中,经常会遇到结算时才发现实际发生费用远大于计划时费用的情况.对此,在该项目中,笔者采用BIM技术从以下四个方面来解决上述问题：

其一，通过预算进行成本控制.BIM技术模型和传统二维图纸一个很大的区别就是能够把建筑、结构、机电等信息完整有效地保存下来，并且能快速准确的统计工程量，生成分析报告.传统的平面图纸中没有这么丰富的信息量和功能，经常丢失信息和引起误解，这在成本控制上是难以接受的.BIM模型中由于每一个构件都是和现实中的实际物体一一对应，所含的信息也都是可以直接拿来运算的，因此计算机在BIM模型中可以根据构件本身的属性(种类、材质、型号、尺寸、单价等)进行快速识别分类，当需要进行工程量统计时，例如墙体、门窗、风管，BIM能根据不同的分类迅速做出自动统计，准确率和速度都远远超过传统的统计方法，大大降低了造价工程师的工作强度，提高了工作效率.

其二,避免额外费用产生.在施工过程中,对于局部涉及专业过多，管线复杂的地方，各专业一般都是只顾自己的工期要求按图纸施工，如果不进行综合管线的深化设计和模拟安装，极有可能造成返工，增加额外的施工成本.采用BIM技术,我们能提前进行碰撞检测和施工模拟，并提前告知各专业负责人员合理安排施工的先后顺序，这样可以有效降低因不得不事后配合调整而造成额外成本的风险.

其三,工程变更.在施工过程中,经常会遇到因为错误或某些需要而进行的一些调整.对此,BIM技术可以通过更改模型快速地统计出变更后的工程量，比如尺寸、材质、数量，与此同时,统计表格中的尺寸，材质和数量也会自动根据所做的改动而做出调整，使统计表中的数据与模型所含的信息量始终保持一致，这大大降低了统计过程中出错的几率.在实际应用中，笔者还遇到有几种备选变更方案的情况，同样可以通过变更BIM模型就能快速地统计出几种变更方案的工程量,以供设计师进行比较，进而选择性价比较好的方案.

其四,工程款的支付.该项目的工程款支付是按照施工进度分阶段支付的，项目的成本随着施工进度的变化而变化.传统的项目成本控制中，在施工进度和工程量的掌控上往往很难准确地按阶段给予确认，但应用BIM技术，我们只需在3D模型的基础上加上进度时间轴和费用轴，就能据此完成项目工程量及各项详尽费用的计算，与传统的方法相比，这显然能够更快捷更准确地掌控项目成本.

3 结 语

可以说,BIM技术的应用对于整个建筑行业的发展具有划时代的意义.以本文项目为例，通过BIM技术的三维可视化、信息集成化、4D模拟、实时漫游、碰撞检查及各种软件操作平台的应用，我们有效地达到了降低成本、缩短工期的目的，大大减少了工程资源的浪费.本项目工程完工后的最终统计结果表明，与常规设计相比，BIM技术的应用使该项目减少设计变更达到78%，缩短工期67天，充分证明了BIM技术在工程项目管理过程中的重要应用价值.

[1]清华大学BIM课题组.设计企业BIM实施标准指南[M].中国建筑工业出版社，2013:215-216.

[2]何光培.BIM总论[M].中国建筑工业出版社，2013:189-192.

[3]郑国勤,邱奎宁.BIM国内外标准综述[J].土木建筑工程信息技术，2012(3):32-35.

[4]杨震卿,张莉莉.BIM技术在超高层建筑工程深化设计中的应用[J],中国建筑，2014(2):115-118.

[5]支家强,杨志勇.BIM技术在天津体育中心自行车馆网架施工中的应用[J].施工技术，2014(12):45-49.

[6]史育童,方项伟.BIM技术在某大型商业综合中心工程中的应用[J].建筑技术,2013(10):98-100.

[7]刘占省,赵明.BIM技术在我国的研发及工程应用[J].建筑技术,2014(10):893-897.

[8]刘照球,万福磊.BIM内涵及其在设计与施工中的价值分析[J].建筑科学,2014(7):112-115.

[9]杨震卿,姜薇.BIM技术在模板数据验证中的应用[J].建筑技术,2012(4):361-363.