施工阶段BIM模型精细化应用研究

乔景彬/QIAO Jing-bin

（中国建筑第八工程局有限公司，上海 200000)

BIM 技术的应用建立在模型不断发展的基础上，模型的精度以及信息量的提高是在各个阶段应用中逐步实现的。施工阶段的BIM 技术精细化应用，可以增加项目的效益，确保建筑工程的进度、质量、成本和安全。单一阶段BIM 模型的精细化应用与研究，有利于促进建筑全生命周期BIM 技术应用与发展。

1 BIM模型的创建及精度确定原则

BIM 模型是参数化的信息模型。一个构件所有实体和功能特征都参数化并以数字形式储存于数据库中，整个建筑模型和整套设计文件是个集成的数据库，所有信息都是参数化和相互关联的。目前，国内的施工阶段BIM 建模标准以及相应的规则按照AIA 的BIM 建模LOD 等级分类标准进行，并不完全适应于不同形式，不同阶段的施工模型的创建。施工阶段基于设计院CAD 二维施工图纸的BIM 建模是二次翻模的过程，按照不同的使用程度存在3D、4D、5D 等应用形式，一般民用建筑而言，3D 模型主要应用于专业之间的碰撞，复杂节点深化等；4D 模型在增加时间维度的情况下，可以实现虚拟施工模拟施工进度计划；5D 模型主要应用于施工，不同阶段、不同形式的工程量统计和成本核算等。

本文对施工阶段BIM 模型创建的精度确定原则：针对施工阶段模型的不同使用形式，创建不同信息量、不同精度的实体信息模型。3D 模型的应用，在建模的过程中，主要控制建筑的几何尺寸、倍置等符合施工图，确保不同专业之间碰撞数据的真实性，复杂节点的深化能够指导现场施工。4D 模型的应用，不考虑增加时间因素之前，在3D 模型应用的基础上继续提高模型实体信息的精度。对于土建专业的BIM 模型，要实现不同形式的进度计划的模拟，就要相应的增加模型实体信息，包括钢筋信息、模板、脚手架等相关信息，不同专业模型的整合，要确保综合模型能够符合拟建建筑的实际情况。5D 模型的应用，要确保工程量统计满足不同形式成本核算的要求，在建模的过程中，对于BIM 模型实体信息的精度要求相应提高。建筑、结构模型的单一模型工程量的统计与模型整合之后工程量的统计结果是不同的，某些构件的工程量信息差别甚至很大。原因主要包括建模软件的缺点，建模人员对于施工图的理解程度，施工工艺的做法不明确，不同类型的建筑工程建模的困难程度等。5D 模型对于不同形式的成本核算，采取相应的建模精确度，要确保综合模型工程量统计的准确性，必须对单专业模型进行实体信息的精细化处理，满足本专业模型信息要求的同时，也要满足不同专业之间整合模型信息的要求。

2 BIM模型的轻量化及共享平台的搭建

BIM 模型包含建筑物的实体信息和非实体信息，模型即建筑信息的储存库。大型复杂项目BIM 模型涉及建筑、结构、钢结构、水暖电、幕墙、精装以及智能家居等专业模型，不同建筑面积的单专业模型的创建，随着建筑信息的增加，模型的信息量会越来越大，要求计算机的配置会相应增加。对于综合模型，一般的计算机很难满足模型查看与应用的要求，不利于不同专业的施工人员对模型的利用，也无法实现模型的应用价值。

要实现计算机以及移动终端设备查看BIM 模型的方便性，必须对BIM 模型进行轻量化处理。Autodesk360 可以实现BIM 模型的轻量化应用，但是，国内施工阶段BIM 技术的应用及实际情况，对于Autodesk360 的应用不是很普遍，这主要由于软件自身的缺点和国内施工企业不同切入点的原因所导致。开发一个适合国内施工企业特点的轻量化模型处理软件，是目前解决BIM 模型轻量化的主要方法，利于施工阶段BIM 模型的精细化应用及BIM 技术发展。基于revit 软件在建模的过程中利用工作集或者中心文件的形式搭建协作平台进行单专业建模，不仅可以保证建模的工作效率，也有利于不同专业之间的模型整合。

在nD 形式的模型应用方面，开发基于网络的BIM 应用协作平台，可以有效地提高施工阶段项目不同参与方、不同专业、不同部门之间的工作效率。通过协作平台使BIM 真正成为跨领域、涵盖各专业各学科的nD 集成模型，支持项目施工阶段以及后期运维管理、拆除阶段的各种复杂模式的应用。此时的信息模型将商务智能化、精益建设理念、绿色施工、成本费用等相关研究的核心理念融汇在内，而且各领域主体的协作也围绕这个海量信息的统一共享数据模型而展开。

3 BIM模型不同跨度的应用

3.1 BIM模型的纵向应用

当前，BIM 技术应用着眼于BIM 模型的精细化应用，在于工程项目施工阶段的纵向和横向不同跨度的应用。

对于一个建筑工程项目而言，分为两个层次：第一，以施工方为主导的项目各参与方，主要包括建设方及其顾问团队、监理方等；第二，施工方项目内部组织部门的应用，主要包括工程部、技术部、合约部、计划管理部等。其中，第一个层次的BIM 应用，建立基于局域网的项目级BIM 协同工作平台，项目各参与方依据BIM模型进行相关的工作以及数据等信息的传递。按照BIM 模型指导施工的原则，BIM 模型的创建要在施工开始之前完成，并且时间节点要留有一定的缓冲空间，以方便处理模型与施工图纸的不符之处。基于协作平台，施工方与建设方顾问团队之间可以进行施工图纸会审及深化的往来工作联系。基于协作平台建立单专业BIM模型共享文件，各单专业共享文件的维护与权限，由施工方各专业部门人员进行管理。在各专业建模的基础上，进行综合模型的创建与维护管理。按照不同用途，不同精度的建模原则，对于碰撞检查，复杂节点深化，施工方案模拟，钢结构、机电、幕墙等的构件加工过程的模拟，虚拟施工进度模拟以及不同成本核算形式的工程量统计等，所要求的模型的精度是不同的。针对施工阶段的实际情况，按照不同的使用形式对BIM 模型进行相应精度的建模，既满足模型的使用效果又可以提高建模的工作效率、成本效益，实现施工阶段BIM 模型的纵向精细化应用。

3.2 BIM模型的横向应用

施工阶段BIM 模型的横向跨度应用，主要针对不同使用阶段，不同使用程度的nD 模型应用。施工阶段模型的创建是对设计院二维图纸的二次翻模，不同的工程项目在施工合同中对BIM 使用阶段的要求也不同。施工阶段的BIM 模型，在不同精度的3D 模型的基础上，逐渐增加模型的信息，提高模型的维度。

BIM 3D 模型针对不同的参与方、不同的专业部门以及职能部门之间进行不同精度、维度的应用。碰撞检查是3D 模型的一个常用功能，针对不同的工程项目，专业模型的精度也不同，土建模型混凝土梁、柱等构件的精度要求尺寸及倍置完全符合施工图纸要求，而不考虑内部钢筋的排布及混凝土的使用标号等；对于采用型钢（钢管)混凝土框架结构，做综合模型碰撞必须考虑构件的材料信息，防止钢板混凝土构件的开洞而影响结构的稳定性。

随着3D 模型信息量的增加，逐渐应用到4D模型阶段，4D 模型主要用于虚拟施工过程，模拟施工进度计划的合理性。4D 模型的应用，实现了施工阶段可视化、计划性的施工进度控制模拟，在模型的环境下，实现进度计划的输出，确保施工工序的合理性，如图1。

图1 BIM 4D技术实现工作流程

5D 模型主要应用于不同形式的成本分析、核算、控制，达到成本控制的目的。以单倍工程为核算依据的施工图预算和以分部分项工程为核算依据的施工预算是施工阶段成本控制的两种主要形式。基于BIM 技术应用，针对不同的成本核算形式创建不同精度的BIM 模型，目前，国内施工图预算主要基于广联达、鲁班等软件进行的工程量统计模型的创建，和基于BIM 建模软件等进行的模型工程量统计不同形式的存在偏差。

对于偏差分析，可以通过开发基于BIM 建模软件的符合国内工程量计算规则的插件；在BIM建模的过程中，精确控制模型的构件、各系统，确保模型创建的准确度。对于土建专业在BIM建模的过程中，梁板柱等混凝土消耗量较大的构件，进行精确的模型创建，控制由于软件的缺陷和建模人员自身的原因所导致的精度的偏差。施工阶段5D 模型的应用，可优化施工组织设计，快速实现进度款支付管理，动态成本分析以及工程变更管理等，有利于做好项目精细化预算及施工过程造价的动态管理。

4 结语

施工阶段BIM 模型的精细化应用，提高了BIM 建模的工作效率，实现了BIM 模型的轻量化应用；搭建项目级BIM 协作平台，提高了BIM模型的综合应用价值；模型的纵向应用，通过项目不同参与方、不同专业、不同职能部门的BIM应用，促进了项目全员BIM 应用；模型的横向应用，针对性地解决了施工阶段BIM 建模精度问题，促进了nD 模型应用管理概念的发展。