BIM技术在市政工程设计阶段造价管理的应用

刘明

目前，随着市政工程规模的不断扩大，各类施工技术水平不断提升，建筑业发展迅速。在此基础上，应用 BIM技术对建筑业的发展起到了积极的推动作用。本文着重从BIM技术的特点、工程造价管理的革新、技术的应用等方面，对BIM技术在城市工程造价管理中的应用进行了深入的探讨，以期为工程造价管理提供借鉴。

在我国城市化进程中，市政建设是一个非常关键的环节。在市政工程中，项目造价的管理是一个非常关键的环节，运用BIM技术可以提高项目造价的科学性和造价效益，并能有效地解决项目造价中的风险问题。因此，将BIM技术运用到市政工程造价管理中，对于城市发展有着极为重要的现实意义。

一、BIM技术概述

BIM是Building Information Modeling（建筑信息模型）的简称，目前，BIM最常用的建筑信息包括三维信息、造价、进度信息。此外，市政工程还应该包括地理位置、方位空间信息、局部气象信息、物料特性等。模型是以三维数字技术为依据，对建筑项目的各个阶段、运营和使用过程中的所有工程信息进行立体的表示。

全球建筑行业对BIM的含义理解有很多种说法，其中麦克格劳·希尔对于BIM的说法较为简洁：“BIM是利用计算机建立数字模型帮助建筑设计、建造施工、维护运营的过程”。与之相对，美国制定的BIM标准中定义比较全面、完整：“Building Information Modeling是一个搭建建筑计算机模型的行为，目的为工程及冲突分析、可视化、规范标准检查、竣工的产品、预算编制、工程造价等等其他许多用途”。

国内对BIM的定义也围绕着其数据存储、资源共享等方面展开，比如朱溢铭在其著作中提出：BIM是一个建筑工程在物理世界的关于其特性的数字化表达，是共享的信息资源，是应用于建筑物设计和建造过程中、运营维护的一种达成协同工作和数字化管理的方法，也是一种需要计算机软件支撑的信息化技术，国内对BIM的定义引入了软件支持的部分。

二、BIM技术特点与优势

（一）可视化

BIM技术与传统的二维CAD模型相比，其最大的区别是可视化，也是BIM技术的一个重要特点。近年来，我国大中城市大规模建筑工程数量激增，建筑造型、结构日趋复杂，平面图不能直观地反映出设计信息，已不能满足施工阶段的简单视图要求；BIM技术为设计图纸的审查提供了一种新的方法，使二维的线型构件可以用三维的实体图形直观地呈现出来。可视化是一种更简化的项目发展方式，它能够降低技术和经验上的差异，BIM模型中被更多的项目参与者所采用，主要原因在于其不仅包含了建筑的几何信息，而且也涵盖建筑的构造，这一切都是视觉化的。在设计中，项目管理人员可以利用相关软件来进行BIM的三维建模，从而实现对施工过程的可视化分析。

（二）协调性

BIM技术在工程设计过程中的协调作用主要表现在两个方面：第一，BIM模型可以协调不同学科间冲突，并能有效地解决不同学科间信息不对称、沟通不畅的矛盾。其次，项目施工中的协调工作贯穿于工程的全过程，难度较大，涉及诸多部门、人员，唯有持续交流与配合，方能保证工程的顺利进行。BIM技术可以为不同项目的利益相关者提供信息、进行有效的协调、提高沟通效率、提供精确的信息，突破信息障碍，营造更和谐的工作氛围，保证工程建设规范化，才能保证工程建设顺利进行。

（三）模拟性

采用常规方法进行模拟，不但所需资料收集困难，而且耗时耗精力，造价较高，而且仅限于简单的动漫或漫游，对工程的实际应用没有多大的帮助。BIM技术可以通过构建一个工程的3D建模和一个简易的工程场景模拟，对工程中复杂的工程流程进行模拟，方便工程可视化。在工程建设中可以模拟主要内容有：三维动画模拟、建筑施工模拟、建筑性能模拟、项目进展及造价模拟、安全逃生模拟。

三、市政工程设计阶段工程造价控制特点

（1）复杂性和广泛性。市政工程涉及多个行业，在实际工作中具有较大的复杂性：在建筑外形、结构形式、施工方式等方面，其造价也会有一定的差别。以上所提及的市政项目种类繁多，且建设周期较长，从某种意义上说明市政建设造价的复杂与广泛。由于市政工程涉及多个专业，在实际工作中具有一定的复杂性，需要多个专业的协同工作，在不同的外形、结构、施工方式等条件下，其造价也会有很大的差别。（2）差异特征。不同的市政工程，由于用途和规模的不同，其外观和构造形式也不同，不同市政工程在不同的用途和规模下，其外观和构造形态也存有一定差异。同时，由于不同地质条件，桩基的设计也有一定的差别，从而导致工程造价浮动。

四、BIM技术在我国现代化建筑工程中的实际应用

BIM技术是近几年在国内许多大型工程中得到广泛运用的一种方法，并取得了较好的效果。中国尊和珠海大剧院，则是将BIM技术运用于复杂的建筑工程。在该工程施工中，BIM技术的核心是在设计模型阶段，利用BIM专业组件库，为该工程设立了300多个组件，涵盖幕墙、装饰装修、电梯、机电等领域。在BIM模式下，该项目已完成19个阶段的全面协作，通过碰撞检测等方法，发现和解决了5600多个问题，提高了工程设计的质量。珠海大剧院是国内仅有的一座日月貝外形的大型歌剧院。天津117大厦、苏州中南中心等工程，充分反映了BIM技术在大型、复杂、超高层工程中的应用。天津117大厦是一座596.5米高的建筑工程，是由广联达公司自主研发的BIM数据中心和工程管理平台。苏州中南大厦总楼729米，项目业主与广联云公司建立了BIM协作平台，确保BIM协同作业跨专业、跨组织的顺利进行。上海中心大厦和凤凰传媒中心，充分反映了BIM技术在工程建设过程中的运用。上海中心大楼的设计、施工、安装一体化，是业主首次提出BIM技术在设计、施工、安装等方面的一体化运用方案，以BIM技术实施全生命周期管理的大型工程。凤凰传媒中心在施工期间，构建的BIM模型可以用于运营期的安全控制、能耗分析等。在工程完工后，施工单位向业主提交了该模式，从而有效地提升了运营期管理者的工作效率和管理过程。

五、BIM技术在市政工程设计阶段造价管理中的应用分析

（一）基于BIM技术的规划方案模拟

在工程建设中，由于规划方案与工程实际情况有出入，往往会导致工程造价的下降， BIM技术的应用可以有效地解决这一问题。以前的平面图都是用二维的平面图来表示，在相对简单的工程中，二维的平面、竖面和剖面图能够很好地传达出设计的信息。随着项目的集成化、规模化发展，项目中的数据和信息也会随之增加，仅靠平面图向业主和施工单位传递设计信息时，会出现误读、失真等问题，这对他们的专业知识是一种挑战。BIM技术的三维虚拟模拟功能的价值立竿见影， BIM技术可以将图纸的信息进行立体化，构建出每个梁、板、柱构件的三维可视模型、尺寸、材料等信息，使设计方案更清楚、更直观，便于业主及施工人员阅读。通过 BIM模型的相关性，可以在模型中直接调整数据，并根据实际情况自动生成修正后的平面图、竖面图和剖面图，使出图过程达到最优。

（二）基于BIM技术的协同设计

在常规设计方式中，建筑、结构、管线综合等多个学科按设计次序进行设计，不仅需要时间，还需要各个学科的沟通，从而导致各个学科间的矛盾；总平面设计的专家要多次进行协调。采用BIM技术进行参数化建模，既能使各个学科并行，又能完成建筑、结构、管线综合等学科的综合，并能及时协调或解决各种不同的问题，并通过相应的参数进行相应的调节，而其他不相关的内容则基本不改变，极大地加快了编辑的速度和交流的效率。同时，业主还可以利用这个平台的资料，对设计深度、进度和阶段性费用进行控制，从而提高工程的设计质量。

（三）基于BIM技术的专项设计

一些工程在达到国家或地区节能设计指标时，必须对某些工程进行特殊的指标分析，而常规的方法往往过于简练和粗糙，难以对其进行精确的分析。在BIM技术的基础上，应用BIM技术对建筑的性能进行了分析和计算，在BIM模型中，可以模拟出各种物理特性，例如：材料的受力、耐火等级、导热系数等；如环境模拟、防火模拟、能源消耗模拟等。BIM技术建立的建筑节能模型既可以对建筑的强制能源需求进行分析，又可以最大限度地减少能源消耗，同时保证建筑物的安全性；同时，也达到了符合我国可持续发展战略的绿色建筑标准。

六、BIM在某市政工程中设计阶段造价管理中的应用

（一）工程概况

该项目占地5.38公顷，占地150，000平方米，地上960，000平方米，地下54，000平方米。该工程的地面为2层，层高4.2m、5.8m，均为筏式基础，结构为框架剪力墙。在仿真施工阶段，只对地下工程进行了实例分析，并与BIM系列软件平台相结合，构建施工模型和各个专业模型。

在建筑工程的前期，要制定各种具体项目，并对项目进行深入的分析，最终确定最优的项目。BIM技术在市政工程中运用，可以使有关部门在最短的时间内获得更为完整的数据，从而为工程的顺利进行打下坚实的基础。建筑工程涉及多个領域，在具体的工程建设中，不可避免地会出现各种各样的问题。BIM技术在城市建设中的运用，可以提高对数据的准确采集，提前发现潜在问题，为工程的顺利进行打下基础。如果出现了个别的问题，那么在大量的信息支持下，将会变得更为简单。过去在施工项目中，大部分的设计图纸都是手工编制，存在着相当大的偏差。而运用BIM技术，可以根据模型来确定建筑的具体情况，并能更准确地解决细节问题，并将每一种损失都清楚地标明；它能很好地弥补传统工作中各种缺陷。工作效率大幅提高，精确度提高，对员工人数的要求也显著下降。将 BIM技术引入市政项目，可以根据实际情况定制个性化的建筑模型，实现对建筑现场的真实再现，从而获得整个项目的结构体系。通过对项目施工现场的仿真，可以真实地反映出各个施工阶段的造价损失，从而使造价估算更加精确。

（二）初步设计

在初步的设计中，通过BIM技术建立了一个初步的方案，把所有的零件资料都录入到了系统的软件中；完成了数据和建模的无缝衔接，基础数据的快速汇总，然后利用广联达的报价进行市场报价，编制出比较精确的估算。利用BIM技术的明细表，对各类型的数据进行分类、表示。因各方面的工程造价数据比较多，所以仅对其中的一些项目进行了汇总。使用BIM等有关的插件，对工程量进行了汇总和输出，并将该文档输入广联达造价管理系统；该方法可有效地减少人工输入差错，使工作效率大为提升。该清单具体到各个梁、板、柱、壁等结构，能够准确、高效地获取工程中的基本数据，为下一步的工程提供准确的数据支撑。

（三）施工图设计

从初步设计向施工图的转变，基于BIM技术可视化的特点，使设计者可以通过 BIM的可视化能力，将其全部的设计结果及设计意向传达给用户，其中包含了每一份工程详图、结构构件的详细信息。基于该模式，造价管理人员对建筑、机电，消防、装修等各个行业的具体部件进行了细化，比如装修细节、材料做法细节等。采用BIM技术，将各个专业建模引入相应的软件中，通过碰撞的探测，可以直观地发现问题处理问题；降低由其引起的后续再加工。应用 BIM技术对该工程进行了能源消耗仿真，将BIM建模引入能源消耗计算软件中，通过对结果的分析，提出了减少能源消耗的对策；这将有助于改善工程的设计品质，改善施工效率。BIM技术在能源消耗研究中的广泛运用，对建筑业的可持续发展起到了很好的促进作用。为了改善建筑物的节能效果，保证建筑物的光照符合设计的需要，采用BIM技术对工程进行光照仿真。

结语：

结合目前市政工程的实践情况，BIM技术在工程实践中的应用价值极高，且由于其具有较强的优越性，能够实现对建筑工程相关信息的采集与集成，使其具有较高的实效性。在确定项目方案、合理的工期、提高问题的处理能力等方面都有很大的促进作用，使城市建设整体水平得到了提高。随着技术的发展，传统人工造价管理方式必然会成为历史，BIM技术也会在实际应用中得到不断的优化与创新，并逐渐成为整个行业发展方向。