BIM技術在大型建筑安裝工程中的應用

上海市安裝工程集團有限公司 上海 200080

1 BIM技術概況

所謂BIM，即英文“ Building Information Modeling”的簡稱，也就是建筑信息模型[1]，其實更準確的解釋應該是“利用數字、信息化技術對于建筑前期項目設計、中期工程施工、后期物業運營等階段進行管理、協調的過程”。

BIM技術的核心是由計算機三維模型所形成的數據庫，并在建筑過程中實現動態變化，數據信息能夠及時更新和關聯共享，加快決策進度，降低工程成本。

BIM技術需要借助應用軟件才能實現，軟件可以分成很多類，包含建筑物從規劃設計、施工到運營管理整個生命周期，每個階段都有與之對應的BIM軟件，如BIM建模軟件、BIM機電分析軟件、BIM綜合碰撞檢查軟件、BIM造價分析軟件、日照分析軟件、結構分析軟件、MEP等等[2]。

國內比較常見的是Autodesk公司的系列軟件，Revit Architecture、Revit Structure、Revit MEP分別是建筑、結構和機電的建模軟件。

2 BIM技術的發展現狀

2.1 國外發展的情況

BIM技術起源于美國，后來逐步擴展到歐洲、日本等發達國家和地區。美國的BIM應用已經十分廣泛，在2006年就發布了其BIM國家標準 （NBIMS），應用十分規范，凡是政府投資項目必須全面應用BIM技術[3]。

日本早在上世紀90年代，就開發了一系列的BIM軟件，很多項目都在建造的過程中不同程度地采用了日本的BIM軟件[4]。

2.2 國內發展的情況

在香港地區，BIM技術已經是一項比較成熟的技術。香港房屋公署規定：2014年以后所有政府投資項目都要求采用BIM技術。

內地是在2002年以后，才出現BIM技術的概念。目前，比如上海虹橋商務能源中心、上海中心、北京“中國尊”、天津萬達中心等項目都已經使用或正在使用BIM技術。一些香港或國內大型開發商，在招標過程中就要求使用BIM技術。

與此同時，國內一些企業或科研院所也開始著手BIM技術的應用研究，比如中國建筑、上海建工、清華大學等機構都在開展BIM的應用研究，并取得了一定的成果。

3 BIM技術在建筑安裝工程上的實際應用

2009年以來，國內建筑安裝行業的BIM技術已經在快速發展，各類安裝單位，都不同程度地意識到了BIM技術的重要性，但其應用主要還停留在較低層面，主要用在項目投標過程，其次是簡單的碰撞檢測操作。對管線綜合設計、系統平衡校核、預制件價格、工程量統計、施工模擬及進度控制等涉獵不深。

我公司很早就進行了BIM技術的研究應用，取得了一些經驗，下面僅以上海虹橋商務核心區能源中心項目為例，介紹BIM技術在建筑安裝工程上的實際應用情況。

3.1 工程概況

項目名稱：虹橋商務核心區（一期）區域供能能源中心及配套工程。

項目地址：上海嘉閔高架路以東、菘澤高架揚虹路以南的匝道環形繞道區間內。

項目概況：地上建筑170 萬m2、地下建筑20 萬m2，建成綠色低碳示范區域。區域內建立南、北2 個區域能源中心及配套供能管網，為分布式能源中心，采用燃氣、冷熱、電三聯供技術，滿足核心區（一期）內用戶的全部空調冷熱負荷、生活熱水負荷和部分電負荷需求。

本項目施工現場空間狹小，工期非常緊張，由于機電系統繁多，故各類機電關系異常復雜，管道密如蛛網。為了縮短工期，保證施工質量，本項目進行了BIM技術的嘗試。

3.2 BIM技術實施情況

工程伊始，我們即利用Autodesk Revit Architecture軟件，對項目進行三維建模，如圖1、圖2所示。分別構建了建筑、結構、水、電、暖等各專業BIM模型，然后根據統一標準將各專業模型鏈接在一起，獲得完整的建筑模型，如圖3所示。最后用Autodesk Navisworks軟件，進行管線碰撞檢測，如圖4～圖7所示。

圖1 建筑整體模型示意

圖2 建筑模型剖面示意

圖3 模型導入后的機電管線碰撞檢測示意

圖4 風管與橋架碰撞示意

圖5 噴淋與結構梁的碰撞示意

圖6 空調水管與結構梁的碰撞示意

圖7 風管與結構梁的碰撞示意

3.3 取得的效果

在深化設計階段，我們通過將各專業模型鏈接一起后，應用碰撞檢測功能，快速檢測到空間管線是否存在碰撞點，可直觀地觀察布局效果，如圖8所示，從而可以為設計師快速定位和調整管路提供了方便，從而大大提高了工作效率。

圖8 碰撞檢測后調整好的模型示意

在預制加工階段，我們又以深化設計階段所擁有的BIM模型為基礎，把它導入Autodesk Inventor軟件中，通過必要的數據轉換、機械設計以及歸類標注等工作，將BIM模型轉換為預制加工設計圖紙，以指導工廠預制加工。在保證高品質管道制作的前提下，減少了現場的管道制作加工。

在施工階段，BIM技術也發揮了很大的作用，由于建模前期已經分別進行了參數檢測、現場勘測、管線綜合以及碰撞檢測等工作。模型本身也具有大量的信息：其中包括設備及管線的參數、安裝高度、安裝方式等，而這些能為管理團隊提供施工方案、物資供應、勞動力調配等工作的決策幫助。

正是由于本項目采用了BIM技術，從而減少了60%現場制作量，減少了90%的現場焊接、膠粘等危險與有毒有害作業，實現了70%管道制作預制率。施工質量、施工進度得到了保證，并且降低了現場的施工噪聲，使施工管理水平得到提高，受到業主及監理的好評。

目前我公司承建的上海中心項目，也正在使用BIM技術進行指導施工。

4 BIM技術應用中的主要問題

盡管通過在實際工程上的應用，已經能體現BIM技術的巨大作用，但是，國內建筑業界對于BIM技術的使用仍存在如下問題：

（a）目前，國內施工領域使用的BIM軟件大都停留在解決單項問題層面，尚缺少支持項目級和企業級管理提升所需要的BIM軟件，涉及面還不夠深入。

（b）受現行工程建設法律法規及工程實施模式的制約，在設計階段、施工階段使用BIM技術成果時，還缺少相應的標準和規范配套。

（c）除一些大型國企和地方特級企業外，大部分企業對BIM技術的認識不足，片面認為這僅僅是一種投標技術，還沒有上升到用以促進施工管理水平提高的境界。

5 BIM技術應用的前景分析

大量的工程實踐證明：“工程模塊化施工是今后工程建設的發展趨勢”。而工程模塊化施工必然離不開預制和裝配2 個重要環節，因此，BIM技術在預制加工方面具有明顯的優勢[5]。

我們欣喜地看到：國內對BIM技術在工程管理上的作用正逐步重視，不少企業都認識到這是創建技術信息、管理信息、共享信息的數字化方式，是建筑行業數字化管理的發展趨勢。它對于整個建筑行業來說，必將產生更加深遠的影響。

BIM技術的推廣使用，有利于提高建筑安裝行業施工技術和管理水平，尤其是對于大型國企來說，也許這是一次實施技術創新和管理突破的好機會。

但是，由于BIM技術在國內應用還剛剛起步，仍然需要我們從深度和廣度方面進行努力[6-8]：

（a）在政府層面，應進行政策宣傳和支持，建立相應科研基金，以促進BIM技術在整個建筑行業應用。

（b）主管部委或地方政府應牽頭制定規范及標準，保證實施與提高BIM技術的應用成果。

（c）行業協會應該利用自有的平臺優勢，進行引導示范，鼓勵應用。

（d）有條件的企業或科研院所應帶頭積極進行推廣，并提高應用的深度和廣度。