BIM技术优势及应用——以柳东新区文化广场项目为例

朱 亮

随着建筑工程行业整体技术水平的提高，在建设项目多元化发展的背景下，对于大型工程项目的设计、施工及后续管理均具有一定的挑战，多种新型技术能够保障建筑工程行业的健康发展。其中，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术作为适用范围广泛、综合优势多样的技术形式成为最具发展潜力的新兴技术。利用BIM 技术在建设工程项目全生命周期中开展完善的管理，有助于工程项目全面管理目标的落实。

1 BIM 技术概述

BIM 技术是一项信息化管理的技术形式，核心应用特点是将建筑工程项目二维设计方案转化为三维模型，并在此基础上开展一系列的管理工作。此技术形式并不简单局限于工程项目的某个阶段，从项目前期决策设计到施工管理以及施工完成后的使用与维护，均可提供较为完备的解决方案。BIM 技术具有一系列的优势和特点，能够从多个角度为项目的多种问题提供解决思路和切入点[1]。

实际上，行业内对于BIM 技术的提出和应用已经具有较为悠久的历史，与之相关的软件开发、行业认证体系等也较为健全。但全过程采取BIM 技术进行管理的工程项目仍属于少数，更多应用仅停留在工程项目的前期设计及项目预算阶段。从项目全过程管理角度来看，BIM技术所具有的诸多能力均符合行业发展需求，在项目前期阶段应用BIM 技术开展工程管理，能够完善各个管理指标。

2 案例概况

柳州市柳东新区文化广场项目位于新区核心区龙湖北侧，其中，总用地面积为6.9 万m2，建筑面积19.3 万m2。用地南北长约400 m，东西长约190 m，规划要点中建筑北面和东面退用地红线20 m，南面和西面退5 m。主要建筑包括青少年宫、科技馆和群艺馆3 个功能用房，以及融合管理、科教、金融、商贸及会展等多功能为一体的大型文化中心。作为当地的示范工程，在开发过程中就提出了全过程应用BIM技术的管理对策。

3 BIM 技术的应用优势与评价

3.1 直观性

BIM 技术是通过建筑三维模型开展一系列的管理工作，具有直观性的优势。从案例工程实际应用的角度进行分析，其设计需求较为复杂、细节内容较多，采用二维图纸进行工程设计很难全面了解需求，而且繁杂的设计内容也会对工程管理造成不利影响。目前，在BIM 技术的保障下，已经有相当一部分应用平台和软件具有三维建模能力。直接在三维模型上开展深化设计或进行各项工程布置更加清晰具体，能减少不同设计方案带来的问题，加强细节问题的关注。同时，因其具有直观性的特点，能够降低对方案评判的专业性需求，更多地从建筑需求者和使用者的视角选取方案[2]。

3.2 准确性

对于大型工程项目而言，准确性也是设计过程中应当明确的核心需求。以本文引用的工程项目为例，在设计过程中需要考虑各个环节关联因素较多的特质，对于钢结构部分和外墙幕墙部分，连接角度与曲线曲率均是毫无规律，通过人工计算的形式会产生多次误差累积，最终可能导致生产构件在实际应用中出现质量问题。BIM 技术能够直接结合商业模型，以结果为导向开展计算工作；同时，所有数据的处理和保留均由计算机自动进行，对于复杂的计算也能够保证结果的精准性，从而提高工程质量，降低负面影响因素。在行业高速发展的需求下，BIM 技术所具有的准确性特质也能为复杂造型和建筑的个性化风格提供保障。

3.3 协同性

协同性是BIM 技术的优势之一，也是当下行业内经常忽略的特性。对同一个工程项目而言，在不同管理阶段，均可参照同一套三维模型开展工程管理。考虑到有相当一部分工程项目采取分项工程专业分包的形式完成施工作业，通过BIM 技术的协同性，能够完善设计环节。例如在设计阶段和施工阶段，参照同一套三维模型开展管理工作能够减少技术错误；在分项工程的设计过程中，参与深化设计的单位均在同一套模型上开展作业，也可避免未来各方存在设计方案冲突，出现再次调整或导致施工失误的情况。此外，协同性的优势也可体现在远程互联、大体量信息远程交互等方面。

3.4 智能性

在该工程项目应用中，充分发挥了BIM 技术的智能性优势。随着建筑工程行业的不断发展，BIM 技术能够为复杂问题提供完善的解决方案。例如，BIM 技术可结合具体数据库内容及预设工程指标，对结构构件进行自动拆分和尺寸优化；对于复杂机电管线设备的布置需求，能够自动完成碰撞检查并进行相应的优化改良。同时，其智能化能力可在一定程度上代替从业人员进行简单反复的工作，实现自动审核、避免低级错误。例如，对于工程量的初步计算以及工程资源投入情况等，可提供相应的预案[3]。

4 BIM 技术在案例中的应用

4.1 工程项目建筑设计

相较于其他工程项目，此案例工程具有较多的特殊要点。考虑到项目自身的应用特质以及极为复杂的外形，使用传统工程图纸形式很难清晰表述各个工程细节。同时，由于整体造型复杂，在进行建筑结构施工及分项工程深化设计的过程中，均面临一定的挑战。因此，提出了利用BIM 技术进行工程项目设计工作的策略。

在进行外观形态设计的过程中，主要应用Rhino 软件。对于外形的设计，除了考虑审美需求和个性化装饰需求外，还应明确设计方案应具有的实际应用价值。因此，要同步在Revit 软件中完成施工图设计，确保设计方案能够全面落并具有可执行意义。外观形态设计过程演示如图1 所示。

图1 外观形态设计过程演示（来源：作者自绘）

对于项目整体土建的施工需求，可使用BIM 技术进行深化设计工作。针对此工程项目复杂的外部造型及内部空间格局，在三维模型的辅助下，能够确保各个细节位置的正确设计，也可避免在后续的图纸识读过程中造成干扰。从剖面图角度来看，案例工程若想展现全部细节，则需要通过纵横向共计70 余张剖面图纸才能展示清晰；而应用BIM 技术后，无需逐个图纸进行内容细化，可直接完成深化方案。

对于案例工程的外立面位置，同样采取BIM 技术辅助进行设计工作。在设计过程中，采取参数化设置的形式下，结合建筑外立面的形状需求，通过信息化技术的辅助，科学精准计算出各个幕墙构件的实际尺寸和线型指数，理论上使技术的误差趋近于0。按照该尺寸进行工程构件设计，能够全面满足工程项目需求，避免传统方式多次计算造成的误差累积。

从室内空间处理的角度来看，案例工程具有满足使用要求、提高建筑品质的核心需求，针对多种室内空间布局提案，通过BIM 技术在特定空间处理上的尽善尽美，达到建筑内外形象的融合与统一。同时，在Rhino 平台的辅助下，能够将工程语言转化为三维模型，使建筑的决策者和使用者更加清晰明了各个方案具体的指向内容[4]。

4.2 工程项目结构设计

结构设计是保障工程项目整体安全性且与建筑建造工作整体存在较强关联性的设计工作，案例工程自身结构形式较为复杂，内部使用功能各异，因此在进行工程结构设计的过程中具有多样化的难点问题。针对该案例工程的结构设计需求，应充分应用BIM 技术所具有的智能化能力以及高速运算能力，在计算机平台的辅助下，确保设计工作的顺利推进。

考虑到此案例工程整体形状不规则，在设计过程中应通过参数化设计和实施调整的形式，确保结构在保障自身安全稳定的同时顺应外形需求，追求工程个性化与结构安全之间的平衡，打破传统结构设计中“提出方案-验算-调整”的工作模式，减少了设计工作中的返工。

在进行工程项目外围结构斜柱设计过程中，需要考虑整体倾斜角度以及平面定位等相关问题。由于此位置关联构件数量多，现行指标确定复杂，在BIM技术的辅助下，可生成节点的动态调整模型。经过多次调整，最终确定入口大跨度连廊的结构选型、形式优化以及杆件标高数据，而后导入Revit 中进行深化设计[5]。

4.3 机电设计与碰撞分析

案例工程中的机电工程部分是整体设计的难点，而且该工程综合需求较多，整体品质定位较高，部分功能的实现和品质体现都由机电工程提供基础保障和支持。相较于其他同类建筑，机电工程的整体数量更多、设计更为繁杂，在机电工程设计过程中，需要考虑复杂管线管道工程施工以及各个设备安装对于建筑整体造成的影响。

对此，BIM 技术能够提供较为完备的解决方案。对于较为复杂的机电工程，在传统工程项目深化设计过程中，会由各个分项工程分别设计，然后再进行兼容性检查与调整。针对案例工程项目整体工作量大、内容多样化的特点，在设计过程中明确需求后，可利用BIM 技术智能性的特点，完成多套具有应用优势的解决方案。同时，该技术支持各分包的施工单位在同一套三维模型中进行实时调整，避免深化设计的冲突问题。

此外，在机电设计方案完成后，还应进行标高检查和碰撞检查，考虑相关管道敷设或设备安装后，是否会影响建筑内部的使用功能，是否会占用较多的室内空间或造成其他不利影响。同时，对于机电工程之间的管道管线碰撞以及机电工程与其他工程形式之间的矛盾关系，都能够在BIM 技术的指引下进行检查。案例工程利用BIM 技术对机电管线进行管综排布和路径优化共1 645 处，提前发现276 处净高不满足功能使用要求的部位，确保机电管线整齐美观、节约成本，调整后实现更好的使用功能。

4.4 可视化模型的应用

可视化模型是BIM 技术的核心能力体现，将工程项目整体方案转换为三维模型，也是BIM 技术的基本应用之一。案例工程在全过程管理中，充分应用可视化模型辅助各项管理工作的开展。

第一，室内空间格局设计及建筑外观的模型漫游。在平行选取多套提案的过程中，将各个方案转化为三维模型进行同步对比，相较于工程图纸，其对于设计方案的感知更加直观，同时也能够关注到细节问题。在进行方案调整的过程中，无需参与者具有较强的图形识读和专业技术能力，能够从工程整体效果层面做出更为真实明显的反馈。

第二，工程项目的质量交底工作。针对案例工程复杂的施工需求，在进行工程项目施工管理的过程中，提出了交底先行的技术管理形式。施工工作开始前，在BIM 技术的辅助下，利用计算机软件向施工工人演示施工内容和施工次序，同步明确施工技术，讲解验收要求。相较于传统说教方式和观看视频的方式，这种交底形式更加明确清晰，也能够做到所见即所得。

第三，工程项目可视化进度跟进。在可视化模型的保障下，能够有效拆解现场具体的施工内容；同时，通过同步模型录入的形式，可将现场真实的施工进度全面反映在三维模型上，实现工程进度的精准测算。另外，在BIM 技术的保障下，可确保现场各项资源统筹管理更加清晰，具有更为完善的参考体系，辅助材料管理及进度管理等工作合规进行。

5 结语

本文从案例工程实际情况进行分析，其具有外观形态复杂、工程质量影响因素多以及工程施工难度大的特点，因此工程项目创新性地提出了BIM 技术的应用。该技术具有直观、准确的特性，弥补了传统图纸设计的局限性和低效率，同时在工程项目设计过程中也能够确保各个方案的同步更改以及平行方案的科学选取，充分发挥BIM 技术的智能化特性。相信在BIM 技术的辅助下，未来对于大型工程项目的复杂管理需求会有更为完善的解决方案。