BIM技术在既有建筑项目改造中的应用分析

王华阳

(九江职业大学，江西 九江 360428)

当前我国建筑保有量基本可满足市场需求，建筑业整体由新建筑建造转向对既有建筑的维修管理。我国既有建筑普遍存在缺少定时维修管理、日常运行过程中能耗较高、抗震性能较差、应用功能较差等问题，应对既有建筑进行改造。本研究引入BIM技术以解决既有建筑改造过程中数据信息无法实现集中共享、利用效率低下、整体改造难度较大、缺少科学的运维管理等问题。

1 BIM技术

BIM以三维数字技术为基础，是一个融合建筑项目中各类信息的工程数据模型，也是一种可以运用到各类设计、工程改造、项目管理中的数字化技术。国际标准组织设施信息委员会拟定了一个较为精准的定义：BIM是处于一个敞开的工业标准下实现设施的物理和功能属性及其与项目相关的全过程周期信息的以可计算、可运算的形态呈现，进而提供决策支持，以更好地达成项目的价值。

2 BIM技术特点

BIM技术是可应用于建筑行业内的一项新技术，并且给建筑行业带来了前所未有的变化。具有下列几个特点。

其一，BIM是通过计算机三维模型产生的数据库，在此数据库中实现了对建筑的设计阶段、施工过程以及完工之后的全过程周期信息的存储。

其二，建筑项目全过程周期中相关信息的连接，在三维模型数据库中如果对某一信息数据进行修改，会导致和该信息有联系的其他信息的修改。

其三，BIM支持协同工作。BIM技术通过开放的数据标准即IFC标准，实现对建筑行业相关应用系统相互间数据交换和建筑物全周期的数据管理。

3 既有建筑项目的工程概况、改造范围及BIM技术的应用

3.1 工程概况

该工程项目为5层的混凝土钢结构的办公楼，建筑高23m，占地面积1 017m2，建筑面积5 123m2。该办公大楼已使用20年左右。由于建筑结构、部件和设备出现不同程度老化，建筑所有人希望通过对其进行改造以提高建筑的品质。

3.2 改造范围

该建筑使用年限为30年，应该在充分考虑该建筑能耗需求的情况下，对建筑围护采取有效措施，以提升建筑的节能性，让其室内环境有所提升，具体内容如下。

其一，结构加固。对建筑框架梁柱与填充墙的连接点进行系统性加固处理，如：在建筑屋顶增设部分防水箱、在各电梯层间或周围受力构件加大其承载能力；增加楼梯的抗震能力，加固竖向承载构件，将楼梯区域改造成乙级防火门，对楼梯间封闭部分进行防护，对重点区域开展监控。

其二，节能改造。拆除原有建筑物的分离空调安装系统，装配集中式空调通风系统；对现有排水系统进行更换，将原有的铸铁水管管道改为PVC管道，并使用节水型卫生器具；对围护结构，如屋顶、外墙等进行保温处置，更换门窗，使用封闭性能更好的门窗。

其三，升级改造建筑内的消防系统，屋顶增加消防水箱以达到室内消防需求及生活用水所需，升级给水系统的技术。

本项目改造范围大，涉及范围广，作为设计部门要进行合理安排，尽可能降低对现有建筑结构的损伤并达到建筑空间要求及室内环境要求。施工改造期间难免遇到交叉作业，工程材料量多而复杂，再加上场地受限，材料存放及管理难度加大。使用BIM技术，采用数据模型开展多专业协同设计，深层次优化设计方案，可降低各专业间的交叉；利用BIM技术事先对施工改造流程进行仿真模拟，可优先用于组织设计及管理资源设置；交付的竣工模型，利用运维管理平台还可以为以后的物业管理提供方便。

3.3 BIM技术在既有建筑改造中的应用

3.3.1 BIM技术在项目规划阶段的应用

BIM项目信息数据模型为各专业的协同设计提供了数据集成平台。利用BIM数据共享平台，可以在建筑结构内科学设置机械设备和管线位置。利用软件的虚拟性能，专业设计人员可以在虚拟情境下对建筑结构的各个位置的尺寸进行测量，有利于设计人员对设计图纸进行相关修改，进而提升图纸的质量。此次改造的建筑规模较小，可将既有建筑物改造的各专业的协同设计整合到文件夹中，将文件夹安放于服务器平台中，参与建筑改造的各方人员都可以下载到本地的电脑中，利用对文件的共享和更新功能实时掌握建筑改造的信息。文件夹中有各自的单独的工作集，各个工作集可以根据需求有针对性地开放，如，水管改造设计人员有权限查看有关建筑结构方面的内容，但是不能进行文件修改。

BIM技术的可视化使各专业的设计师之间的沟通更为便捷有效，极大地提升了团队合作效率。基于BIM技术的数据模型能够使承包、分包团队及供应商、客户等各方快速了解和熟悉建设项目的信息，减少信息讨论与协商时间，并明确责任划分。以BIM技术可视化设计为前提进行的相关设计可以使各个专业设计人员详细了解建筑的构造和布局，可以在建筑三维形态下设计。建筑的构造信息、建筑的空间位置信息都可以随时进行查看。

3.3.2 基于BIM技术的管线优化设计

基于BIM技术，让设计人员在模拟的三维环境中对整个建筑物的构造与位置进行查看，便于把建筑中的楼板、设备等位置更好地布局到BIM上，便于查看。使用Autodesk Navisworks软件能模拟建筑物的具体结构和机电专业的模式，让他们彼此之间能进行硬性叠加和软性碰撞。使用这种专业碰撞的方式能让施工的效率大大提高，专业工程人员能根据具体的检测结果对碰撞部位的位置进行调整，减少施工变更，避免延误施工期限。根据碰撞检测能获悉具体的管道碰撞情况，可以在适度调节管道的同时，优化管道排布。这样做既能让管道更为合理与美观，也能对建筑空间进行净空高度的优化，使用户的舒适程度大大提升。

3.3.3 BIM技术在项目施工阶段的应用

BIM系统模式包括了建筑项目中所有的数据信息，将各类信息集合到一起，进而实现对建筑项目的集成管理。

由于施工现场场地复杂，通过BIM可视化模拟对施工场地的实际情况进行模拟，同时借助BIM技术，对改建项目的原有部分、拆除部分和新建部分分别标注，并进行工程量计算或导入其他造价软件进行统计计算。BIM技术为合理设计和优选方案提供了便捷的数据支持。利用revit建筑模型对既有建筑围护结构的材质物理属性及组合厚度、通风空调系统方案等进行更改，能快速优化能耗评估方案。本次项目的建筑功能为办公楼，按照通风空调设计标准，换气频率为每小时1.5次。更换后的中央空调系统在同等条件下比分户式空调系统能耗降低约10%，且中央空调系统能够有效保证室内的空气质量。此次改造项目改造前后的建筑年度耗电量从2 850 577kW·h降低到2 267 748kW·h，减少了582 829kW·h。

3.3.4 BIM技术在建筑项目施工进度与资源管理中的应用

BIM的信息模型与RFID技术的物流管理信息系统可以对建筑数据信息模型进行全方位跟踪与管理，实现了建设项目施工进度和资源管理的有效控制。在此次既有建筑项目改造过程中，利用BIM建筑模型构建4D数据信息模型，模拟此次改造建筑的信息，保证设计方案的可行性。对改造过程中的材料实行信息记录追踪，对材料的质量进行实时跟踪，实现了全方位监督施工质量。在改造施工期间对施工进度进行实时监测，BIM模型通过比较计划与实际工程进度，对施工相关类目进行统筹调度、优化配置。根据改造工程实际施工质量，对于存在质量问题的构件或子项目进行记录，进而实现施工质量的动态控制。BIM技术的引入能更好地发挥工程管理的作用，实现项目进度目标、成本目标和质量目标效益的最大化。

3.3.5 BIM技术在建筑项目运维管理中的应用

此次进行改造的既有建筑项目中,以BIM技术为核心，以工程技术管理为根本，将

BIM技术应用到建筑项目的运维管理过程中。通过使用BIM模型的三维可视化方式将既有建筑改造过程中的建筑的空间属性信息直观地显示并保存记录，能快速地预测建筑的空间需求、识别未充分利用的建筑空间、简化建筑空间分析及搬迁管理过程，能对建筑空间的使用计划与实际使用情况进行对比。除此之外，对建筑改造期间还可以利用BIM三维竣工模型对机械设备、暖通、给排水和强弱电等建筑设备进行准确定位，还可以同时传递或呈现运维管理相关的技术数据信息，极大地提升了设施设备运维的工作效率。将BIM与物联网等相关技术相结合，实现了实时查看、维护和控制既有建筑相关的设备。如当施工过程中室内外温差、室内有害气体含量等达到设定值时，系统会自动发出信号报警，运维管理人员可及时采取适当措施。通过利用BIM技术进行建筑项目的运维管理实现了设备的智能化、人性化管理，提升了设施设备运维管理的效率，降低了在查询、定位及查找设备相关信息等过程中所损耗的劳动人员成本。

4 结论

其一，在既有建筑改造中，利用BIM技术进行可视化协同设计，可优化管线设计、减少能耗，能全面协调施工组织与进度，保证了施工质量，缩短了施工时间。

其二，BIM技术通过采用数据化模型实现了多专业三维可视化协同设计，降低了专业内的错误相撞。利用Autodesk Navisworks软件实行专业之间的碰撞检测,能保证装置的施工距离，并能优化管线排布，提高净空高度。

其三，在此次既有建筑项目改造中，通过优化原建筑的围护构造及更换门窗，室内空气质量符合标准，建筑年度耗电量减少了582 829kW·h。

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