山東省文化中心項目BIM應用實踐

趙靈敏 岳廣飛

(濟南柏慕營特工程咨詢有限公司，濟南 250014)

1 引言

BIM給我國建筑業帶來的不僅是簡單的操作工具的改變，也不僅是工作效率的提高，它更是一種集技術、管理和方法論的統一，是整個行業操作模式的徹底革命，是我國建筑數字化、信息化的先驅［1］。目前，業內人士對BIM的理論、技術和應用方法的研究取得了不錯的進展，結合我國實際情況，逐漸形成較為系統的理論體系。如何關培先生主編的《BIM技術應用叢書》，從BIM理論到實踐應用，做出了較為深刻的闡述，對從事BIM研究、管理與應用等人員具有較好的參考價值［2］。

相對于理論方面的進步，BIM在實際項目的應用則顯得相去甚遠。據統計，2010年BIM在我國工程建設行業中的使用率只有6%［3］。盡管如此，一些較大的設計院開始組建自己的BIM團隊，并將BIM應用到實際項目中。如中建西南院、上海現代、清華大學建筑設計研究院、中建國際等，在我國當前建設的大型項目中大量應用了BIM技術。2010年，濟南西客站地下廣場項目引入BIM，在該項目中，僅設備及管線的碰撞檢測就節省400多萬元，保障了施工質量和工期。鑒于此，濟南市西區投融資管理中心將BIM技術引用于山東省文化中心建設項目。筆者結合該項目BIM應用實例，從BIM應用范圍、技術流程、價值體現等方面對其加以闡述，并提出一種以項目利益為重的BIM應用評價理念，對BIM應用過程中存在的問題和困難加以剖析，結合我國建筑數字化、信息化進程，給出合理建議。

2 BIM在山東省文化中心建設項目的應用

山東省會文化藝術中心大劇院工程選址于濟南西客站核心區臘山河以東，日照路以北，威海路以南，總占地面積約 23公頃，總建筑面積約12．9萬m2，總投資約24．75億元。主要建設內容包括大劇院、中心廣場、市政配套設施、地下車庫及室外景觀工程，其中大劇院7．5萬m2，包括1 800座歌劇廳、1 500座音樂廳、500座多功能廳及其他輔助設施;中心廣場約 2．4萬 m2;市政配套設施長496m;地下車庫約3萬m2。見圖1。

該項目方案由法國著名設計大師安德魯設計，結構較復雜，涉及專業多達20多種，施工難度較高，規模龐大，工期要求緊。業主方提出三個要求，即:時間上保障在2013年4月底竣工(2011年1月開工);投資上要盡量避免超支現象，減少變更處理帶來的損失;質量要合格，能夠拿到魯班獎。這便從客觀上強調了設計質量的重要性，在這么短的時間內如何保證設計質量成為關鍵問題。對此，項目指揮部決定應用BIM。

圖1 山東省會文化中心平面及三維效果圖

2．1 BIM應用內容

該項目BIM應用包括兩部分，即大劇院、中心廣場工程和地下車庫、室外綜合管線工程。本文只以大劇院、中心廣場工程的BIM咨詢為例詳細闡述。下面對大劇院、中心廣場工程的BIM服務內容做簡要介紹:建筑、結構及設備管線模型搭建及碰撞檢查;室內外設計三維可視化表達，樣板間及關鍵部位三維透視圖;玻璃及金屬幕墻加工與安裝指導;主要材料工程量統計，工程量分階段統計;四維施工模擬;鋼結構及重點部位施工順序模擬;模型跟蹤修改(每月修改一次);竣工模型搭建。

2．2 BIM應用技術路線

該大劇院項目所涉及到的初步設計和施工圖設計是由北京某建筑設計院提供，由于工期要求緊迫，項目對出圖效率和質量要求非常高。業主方提出要將一切施工階段可以避免的問題盡量在招投標之前——“紙上談兵”階段解決掉，這也是基于項目輸出成本在設計、施工等不同階段的比例因素所考慮的。對此，該BIM應用采用了以下技術路線。

(1)資料收集，接收施工圖。資料收集主要是收集文化中心項目的整體規劃藍圖、設計方提供的方案和施工圖或者修改后的施工圖等、業主方提出的各種要求以及相關法律法規。

(2)三維模型搭建或修改、可視化表達。結合設計院給出的施工圖或者施工圖修改方案，搭建或修改大劇院的BIM三維模型。

(3)建筑、結構及設備管線碰撞檢測，生成碰撞檢測報告，提出施工圖優化方案。在這個階段要將施工圖優化方案等材料存檔，作為BIM咨詢的一項成果。

(4)主材料工程量統計、施工分階段工程量統計、室內外設計可視化表達(主要玻璃和金屬幕墻以及加工及安裝指導)、四維施工模擬(鋼結構和重點重點部位施工工序表達)。此階段所涉及文檔、模型、視頻等文件作為BIM咨詢成果提交給相關單位。

(5)模型跟蹤修改。由于BIM咨詢服務對設計階段的作用主要是對施工圖的檢查，而非直接采用BIM設計，所以BIM模型就被動地跟隨施工圖紙的變更而修改。除了采用BIM檢測出來的設計方主觀錯誤之外，還有包括審圖中心等單位提出的修改意見，但這些修改并未形成成果提交給業主方。

(6)竣工模型搭建。待設計方提供的設計圖紙全部完善后，將建筑、結構及管線設備等模型統一到一個模型里，并對室內室外設計效果有所體現，形成完善的竣工模型。

技術路線如圖2所示。在圖2中，技術路線分三層。第一層為技術流程層，該層次展現了BIM咨詢的主要內容和主要流程，即上述所講的6項內容;第二層是項目成果層，BIM咨詢過程中和后期所形成的成果提交需提交到下一層，項目參與方層。

2．3 BIM建模及其它應用過程

項目應用的軟件屬于Autodesk的產品，Revit系列。由于Revit軟件與二維軟件CAD具有數據的兼容性，BIM工程師可以將二維CAD施工圖導入到Revit建筑或管線軟件中，進而開始基于二維圖形構建三維模型。二維施工圖往往是十分復雜的，識圖過程要求非常仔細，如管線及設備的施工圖，交叉縱橫的現象非常多，這便要求BIM工程師在搭建三維模型時要有較強的識圖能力。

總體來說，基于二維圖形搭建三維模型可分為三步進行:一是對CAD施工圖進行識別，了解建筑、結構及管線設備的大致結構，體味二維圖形所涵蓋的設計思想;二是將CAD文件導入到Revit軟件中，依照圖中給出的圖元、軸網、標高等信息，合理利用Revit里面所含有的三維模型構件，沿著二維圖形的分布畫出Revit軟件里的二維圖形，說白了就是用Revit描畫二維CAD施工圖，進而生成三維圖形;三是所有CAD圖的內容描完之后，打開Revit三維視角，便可看見基于二維施工圖的三維模型了。筆者將這種方法稱作“描二成三”法(在此屬特定稱謂，并非筆者故弄玄虛要造什么名詞，只為好記)。

大劇院項目主要涉及到建筑、結構和管線設備等模型。在實現手法上采用了上述“描二成三”法。圖3～圖5給出了大劇院的建筑、結構及管線等三維模型。

圖2 大劇院BIM咨詢項目技術路線圖

BIM咨詢方通過上述方法建立三維信息模型，接下來便是對模型中出現的交、叉、錯、漏、碰等不合理或者錯誤的地方形成碰撞檢測報告。在一個較大且復雜的項目中，設計方采用二維CAD作圖難免會出現主觀上的疏漏與錯誤，有時這種錯誤的數量是龐大的。有些在審圖過程中得以改正，有的沒有被查出來，便在施工過程中制造了麻煩。BIM在審圖這個環節便起到了人工難以無法實現的作用，除非技術因素，否則模型中所有交錯碰漏的點都能查找，效率很高。如此，BIM工程師依據自身的專業知識以及所收集到的資料信息，提出施工圖優化建議和意見，形成報告，與碰撞檢測結果一并交與設計方，以供其及時修改糾正。待設計方將修改后的圖紙交與BIM咨詢方(柏慕營特)后，后者根據其修改的內容而修改BIM模型，從而達到模型跟蹤修改的目的，直至在技術上和主觀上均無錯誤，工程量統計、竣工模型等成果便輕而易舉地生成了。如圖6、圖7所示，BIM模型發現的設計錯誤及工程量統計操作界面。

3 BIM在該項目中應用所體現的價值

盡管BIM在我國建設項目中多用于設計和施工階段，但其水平同歐美等發達國家還有不小的差距。該大劇院項目所應用到的內容就更少了。即便如此，BIM給該項目帶來的價值也是非常可觀的。目前，同行業里人對BIM應用價值的評價都集中在對項目的參建各方獲益上。

在施工圖碰撞檢測中，BIM輔助設計方掃清了施工圖中幾乎所有的主觀性錯漏;幫助完成高質量的施工圖;工程量統計為該項目概預算節省了大量的勞動力和時間，提高了工作效率和數據準確性;四維施工模擬為將來的施工提供了指導作用，讓施工人員更加直觀地了解施工工序，使施工過程更加有序性、科學性;樣板間及重要部分的可視化增加了施工后產品的直觀性，也為重要部分施工提供了視覺上的參考，更加明晰建筑構造和設計布局;BIM竣工模型一方面直觀表達業主對產品的需求，另一方面為產品日后的運行與維護提供充足的信息依據。

筆者認為BIM的價值應該體現在項目體系上，這個項目體系既包括項目本身，又包括項目參建各實體，還包括各種機械設備、材料以及相關數據。從業人員應將注意力聚焦在項目實施過程和產品輸出質量方面，而不僅僅是自身的利益。當業主方與項目利益發生沖突時，要以項目利益為重;當規劃設計方與項目發生利益沖突時，要以項目利益為重;當施工方與項目發生利益沖突時，要以項目利益為重;當管理方與項目利益發生沖突時，要以項目利益為重;當參加方之間發生利益沖突時，要以項目利益為重。然而，在大型項目面前，項目參與方少則幾百，多則上千，項目組織和管理工作可謂繁冗復雜，千絲萬縷。在推進項目實施過程中所遇到的問題更是數不勝數。甚者，各參與方都處在不同的地理位置，分落在不同城市，甚至不同國家，盡管目前我們可以采取信息手段解決一些項目問題，但這些解決的辦法不是考慮片面，顧此失彼，就是效率低下，推進緩慢。從而建設項目中的“信息孤島”扮演了相當的角色，以項目利益為重的建設理念難以有效發揮作用。為此，數字技術在項目的全方位、全生命周期和全領域中能夠將信息集中在一起，可視化、準確而完備的信息、虛擬現實的表達方式讓項目各參與方可以低成本地將注意力集中在整個項目本身，進而實現項目利益的最大化。BIM正是這樣的一種技術、管理和方法的統一，使以項目利益為重的價值觀得以體現。BIM就是項目實體的化身或者代表。

由此可知，BIM在大劇院項目所體現的價值主要還在于項目本身。

4 BIM在應用中遇到的困難及存在的問題

4．1 對BIM的認可度不一

參與方對BIM應用的認可是其發揮最大效用的關鍵。這便要求各方對BIM都有一定的認知，能夠看到BIM應用給自己帶來什么樣的價值，這樣才能將注意力集中到BIM上。該大劇院BIM咨詢服務中，業主方在聽過BIM應用的匯報方案后，認識到它將會給自己帶來好處，對其持認可態度;但其它參建單位并未持同樣看法，如設計方在看到BIM模型后認為這些模型可以用犀牛等專業的建模軟件搭建，效果并不一定差，而廢了這么大功夫建的BIM模型，只起碰撞檢測作用，這些檢測出來的錯誤他們自己也能查看出來，因此沒必要使用BIM。這是典型的以己方利益為重的觀點，并未考慮BIM為施工和運行維護以及組織管理帶來的價值。同時，也使得在圖2中的BIM咨詢服務流程在執行過程中受阻。

4．2 軟件不兼容

受制于行業標準影響，Autodesk的Revit系列軟件與國內許多行業軟件無法形成數據共享。如國內概預算、建模、可視化、綠色建筑分析、方案設計及相關項目管理軟件等，它們與Revit系列軟件只能形成單向或者不能實現信息交互。行業里已經習慣了這些軟件的使用，要接受Autodesk軟件，就必須付出較大成本，改變工作模式等，這便大大削弱了BIM在我國的應用廣度和深度。在該大劇院項目中，從設計到施工再到運行與維護，BIM幾乎是“孤軍奮戰”。

4．3 “描二成三”法造成重復勞動

Revit系列軟件在設計方面顛覆了傳統思想，可以二、三維協同設計，它的應用要始于設計的開始，即直接采用三維設計而不再需要CAD軟件的摻和，才能發揮最大效用。但目前國內絕大多數設計單位還是采取的CAD二維設計，BIM若想在其中分一瓢羹，就必須迎合二維設計的成果，即對二維成果的兼容。這一點Revit已經做到，但基于二維施工圖搭建三維模型的方法要依靠“描二成三”法，工作量太大，增加了人力成本，本來簡單、智能的工具，卻顯得有些“大材小用”了。這是軟件本身的原因，如果再提高Revit的智能化水平，讓CAD圖導入后，只需要人工簡單的調整標高及軸網便可自動形成三維模型，那么BIM在中國就會得到迅速的應用與推廣。

5 感想及展望

通過該大劇院BIM應用可以看出，BIM在建設領域的應用范圍非常窄，應用層次也非常淺。但其具有強大的發展潛力，隨著我國數字化、信息化進一步推進，BIM定能成為將來建筑業的主流。

我國的數字建筑處在起步階段，從城市規劃到微觀設計，從項目周期到運營管理，再到可持續建筑和建筑業工業化，每個領域都有數字化技術的支撐，使得各個領域的工作效率和質量以及管理模式受益匪淺。但隨著項目規模的增大，其包含的信息量也成指數型增加，各領域、各階段和各專業之間需要及時、可靠、準確以及標準的信息交流，然而目前我國現有的技術難以滿足這一要求，造成了時間、經濟等方面的浪費及環境的破壞。BIM的出現迎合了上述需求，打破了建筑業傳統作業模式、管理模式及方法論，它引發了建筑業的變革，在推進我國建筑業信息化發展、打造數字建筑中將起到不可磨滅的作用。

［1］何關培．BIM在建筑業的位置、評價體系及可能應用［J］．土木建筑工程信息技術，2010，2(1):109-116．

［2］何關培等．BIM總論［M］．北京:中國建筑工業出版社，2011．

［3］李剛超．風物長宜放眼量——BIM應用現狀及趨勢展望［J］．中國建筑信息，2010，8．

［4］黃亞斌．企業級BIM應用實踐實施步驟(一)［J］．土木建筑工程信息技術，2011，3(2):56-62．