BIM技術在施工企業中應用方式的探究

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1 BIM技術概述[1-6]

BIM(Building Information Modeling)即建筑信息模型，是通過工具軟件將建筑內全部構件、系統，賦予相互關聯的參數信息，并直觀地以三維可視化的形式進行設計、修改、分析并形成可用于方案設計、建造施工、運營管理等整個建筑生命周期的信息集合體。

國內對BIM的理論、技術和應用的研究也取得了很大的進展，并逐漸形成了較為完善的理論系統，何關培先生主編的《BIM技術應用叢書》就是其中的代表。國內的大型施工企業和建設單位在方案策劃和投標階段的應用也已經較為成熟，但其在實際施工中的應用仍處于探索階段。從現階段看，機電安裝企業對于BIM技術的應用需求是非常巨大的。如在管線綜合排布中，利用BIM技術可以基本解決碰撞沖突的問題，并對施工后建筑內空間的使用情況進行有效的控制。

BIM 技術起源于美國，2008年底，美國建筑科學研究院已擁有一系列應用標準。此外，在日本、韓國以及歐洲各國對BIM技術的應用已上升到政府推進的層面。國內相關部門也已經將BIM 技術納入國家“十一五”科技支撐計劃、“十二五”建筑信息化發展綱要的研究內容。

但是，無論國外還是國內，目前BIM的應用更多集中在項目的設計、投標階段，主要用于校核設計、各種類型的模型展示或是加入時間軸以后的施工階段的進度演示，真正貼近施工一線需求的應用嘗試還比較少。

2 工程概況及工程難點

創維半導體設計大廈位于深圳市南山高新區南區地塊，南臨高新四路、北接高新三路、東西分別與科技南十路和科技南八路相鄰，是一座以研發、辦公為主的現代化研發樓。工程由東西2 棟高100 m的辦公塔樓和連接2 座塔樓的高24 m的裙房組成，塔樓高99.8 m、裙房高23.8 m。項目總建筑面積12.4 萬m2，地上部分24 層。地下室3 層。

工程本身系統比較齊全，管線排布復雜，很多部位存在管道交錯碰撞、機電管線必須整體下移，而其地下室部分的有效使用空間本身就有限，地下2層、3層梁下凈空均不足3 m。這就要求在深化設計的過程中必須將機電管線所占的垂直空間最大限度地壓縮。因此，只依靠二維圖紙進行深化、調整，基本無法形成有保障的排布方案。

鑒于此，利用BIM為平臺進行該項目機電工程的深化設計和現場管理，以解決上述問題。

3 BIM技術應用內容及成果

項目BIM模型的構建主要包括建筑內部的機電管線（包括生活水系統、消火栓系統、噴淋系統、排水系統、排煙通風系統、電纜橋架），設備房（生活水泵房、消防泵房）及相應建筑結構（圖1）。

圖1 綜合管線排布效果圖

在模型建立后，利用軟件進行了管線的碰撞檢測，并由模型導出碰撞點的標記圖（圖2）。根據這些標記，模型構建人員和項目管理人員，共同討論優化方案，逐個排除碰撞點，完成了對BIM模型的深化調整。

圖2 碰撞沖突檢測截圖

因為最終的深化方案中管道翻折處非常多，對工程量影響也比較大。在深化方案確定的同時，利用BIM軟件工程量統計功能，嘗試導出了工程量統計表，作為項目商務人員算量的參考資料。

在最終的排布方案中，個別部位并沒有滿足業主最初的要求，所以應會同項目人員，向業主、專業分包商展示了最終的深化成果，并說明相關原因。以地下2層局部最低點（圖3）為例。

圖3 關鍵部位三維透視圖（地下2層局部最低點）

該點位于地下2層西側的風機房處，由于排煙管道的主管（1 600 mm×450 mm）由該處經過且上方有標高僅為+2.80 m的梁。該點的水管線只能通過下行繞開風管的方式進行排布，所以產生了局部的最低點，但是該點靠近風機房，西側為單車道，所以雖然不能滿足標高要求但是對使用功能和美觀程度不會造成影響，建議業主采納。通過這樣模型、平面圖、剖面圖相結合的方式，全面闡述了最終排布方案的可行性。

以BIM模型作為方案討論的媒介，使得整個討論過程中完全沒有溝通障礙，項目各方的優化建議，通過模型構建人員的修改立刻就能在三維空間中體現出來，其效果一目了然。

4 應用過程的分析和優化

4.1 應用過程的分析

4.1.1 工作方式

項目采用節點參與的方式，即根據業主要求，在項目施工進度的特定的時間點上，對特定的部位開展深化設計工作。

對于施工企業剛剛建立的BIM團隊及各方面應用條件而言，顯然無法采用沿程參與（與項目進程同步）的方式?？s短單個項目深化設計的運行時間，可以在現有條件下為更多的項目服務。當然與沿程參與相比，這樣無法使BIM應用覆蓋項目施工的全過程。也無法滿足對深化設計有更高層次要求的大業主，應通過項目人員的參與來彌補這一不足。

4.1.2 運作流程

在項目的準備階段，部門以系統為依據進行分工，對各系統分別建立模型。項目啟動后，本著尊重原設計的原則，邊建模邊調整，以期通過該方式首先解決各專業內部管線的碰撞及綜合排布問題。之后，由駐現場的設計人員進行組合、排布、出圖。

首先項目把深化工作分為2 個階段，在赴現場之前就基本完成了各系統的建模，非常有效地縮短了在現場的時間，提高了效率。但是，根據最終的調整情況來看，整個過程中也存在2 個比較突出的問題：

（a） 各設計人員使用的標高形式、項目文件名稱、存儲結構不一致，使得最后模型組合時，出現了諸如參照層標高無法對應、組合模型的儲存結構樹混亂等問題；

（b） 項目前期，采用了分系統邊建模邊調整的方式。各系統設計人員僅考慮本系統內的情況進行調整，使得模型組合時各系統之間有時會很混亂，甚至會導致整個系統的返工。例如，地下2層電纜橋架在建模時，根據地下2層最大梁高為1.0 m（梁底標高+2.6 m），設計人員將整個系統的標高調整為+2.55 m，就系統內部而言，這樣調整不存在任何問題。但是當進行模型組合的時候，發現電纜橋架系統與通風管道大面積重合，不得不根據原圖紙重新對橋架建模，然后再進行深化調整。

此外，經調整后再將各系統組合起來，通過軟件碰撞檢測時，檢測出的碰撞點不僅包括原設計圖紙中就存在的那些，而且有相當數量是建模時調整造成的。這樣就無法統計在深化設計過程中對原設計產生的工程量變化。進一步講，由于各系統已經發生了變化，也不利于設計人員在完整模型中，選擇碰撞點深化調整的最優方案。

4.1.3 展示方式

三維模型、平面圖、剖面圖相結合的這種展示方式，能夠很好地向業主展示深化成果，并且能讓業主直觀具體地了解其關心的問題。以創維項目為例，業主最為關心各層的使用空間情況。通過三維模型可以讓業主直觀的看到深化后各層的空間情況，輔以局部剖面圖進一步量化準確地將深化成果展示出來。在這一基礎上，再使用漫游視頻、工程量清單和沖突碰撞點清單應該可以取得更好的效果。

4.2 建議BIM應用模式

（a） 在接到深化設計任務后，首先指派項目負責人，然后由其負責建立項目文件、文件存儲結構樹，選定標高形式、標注樣式、線寬線型等一系列制圖標準。以此避免由于標準不統一、個人習慣不同造成的混亂。

（b）根據深化設計任務的具體要求，以樓層、部位或是系統分工開始建立BIM，在此過程中，嚴格要求按照項目圖紙進行建模，嚴禁進行調整或變動，確保原始模型與圖紙的精確對應。

（c） 完成原始模型后，統計工程量、檢測碰撞點；編制工程量清單、填寫沖突碰撞點清單相關內容。

（d） 設計人員赴施工現場，協同項目相關人員根據現場實際情況，開始對模型進行深化調整，并將各點的深化方案、產生的工程量變化記錄在沖突碰撞點清單上。此階段，項目人員的參與十分關鍵，因為現在采用節點參與的模式，設計人員是無法長期跟蹤項目進程的，這就需要項目人員通過參與BIM深化的過程，了解模型的基本使用方法、變更的位置和產生原因等具體情況。這樣當設計人員撤出后，在具體施工過程中，施工人員依然可以利用模型指導施工，解決業主提出的相關問題和要求，將該項目的BIM應用繼續深入下去。通過這種兩級配合的方式，使得BIM應用工作可以覆蓋項目施工的整個過程。

（e） 在完成BIM的深化后，再次統計工程量，編寫深化設計后的工程量清單，繪制具體的施工圖紙。圖紙可覆蓋總平面圖、各專業平面圖、復雜部位的局部大樣圖，設備房大樣圖、管井大樣圖等。在施工過程中，具體到個別特殊部位也需要安裝詳圖時，參與調整模型的項目人員，就可以直接通過模型，自行出圖滿足現場要求。

（f ) 鑒于很多時候需要將深化設計的過程和結果向業主、監理等展示，可使用Navisworks等軟件制作模型漫游視頻，在三維模型、平面圖、剖面圖相結合的基礎上，配合深化過程中產生的工程量變化數據，立體、形象、量化、全面地將深化設計成果展現出來。

5 BIM技術在施工企業中應用的思索探究

相對于傳統設計施工分離的方式，設計施工一體化（design building，DB）無論是在理論分析和工程實踐中，都被證明是非常有效的承發包模式，也將是大型建筑施工企業未來的前進方向。BIM作為一種貫穿于建筑全生命周期的信息集成工具正是這一模型實現的良好技術平臺。從整個建筑產業鏈來看，BIM技術未來的最大收益者和最強有力的主導者應該是業主。所以無論從業主的需求還是自身的生存來看，施工企業都必須對自己的施工管理方式進行BIM化改造。

從現在工程應用案例的情況來看，施工企業的BIM化改造，應著眼于三方面：第一，BIM中心團隊的構建，這是推進企業BIM應用水平提升的動力來源，也是未來施工企業信息化革新的研發核心；第二，著力提升企業自身的模型構建能力（模型構建精度的提升）。因為高精度的BIM模型是實現BIM技術各方面應用價值的關鍵所在；第三，必須培植起一個廣闊的應用基礎，也就是必須對企業一線的施工管理人員進行普及性的培訓，逐步使得BIM模型能夠作為真正的施工依據為項目管理人員使用。

通過BIM技術在項目中的應用可知，對于施工企業自身BIM團隊來說可在以下三個方面作為工作開展的切入點：第一，建立的模型展示了現有圖紙施工后現場的真實情況，所有管線、末端、設備都能在空間意義上精確定位，加快施工進度，根本上杜絕了由施工方自己造成的返工；第二，由于模型中各管件材料都有詳細的信息，閥門附件設備都有尺寸和資料。通過模型能夠產生精確的工程量統計；第三，可以量化施工過程中產生的變更。

施工階段的BIM應用，從模型構建到使用流程都有別于設計階段。在實踐應用中，逐漸形成適合施工企業自己的BIM建模、優化、使用、移交程序，才能將BIM技術所帶來的效益充分體現出來，為未來BIM在整個建筑產業鏈的應用提供有利的基礎。

6 結語

關于BIM技術的理論和應用方式可謂恒河沙數，BIM作為后工業時代傳統建筑行業信息化的媒介工具，必然對于整個建筑產業鏈的各個環節都具有應用意義。但是對于企業來說，盲目追求BIM應用功能數量的增加，并不具有實際的價值，也無法獲取BIM技術帶來的真正效益。所以，從現場的實際應用效果看，施工企業的BIM應用從其可視化、信息化兩大特性入手，利用BIM模型進行準確空間的定位和工程信息的自動收集。深入發掘在深化設計及現場質量和成本管控等方面的應用，應該是更為明智的選擇。