淺談BIM技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用

孫祥磊++姜龍飛++高宇

摘 要：BIM技術(shù)與土木工程相結(jié)合，讓土木工程行業(yè)在信息化領(lǐng)域有更大的發(fā)展空間?？偨Y(jié)了在土木工程行業(yè)中運(yùn)用BIM技術(shù)所具有的優(yōu)點(diǎn)；對(duì)比傳統(tǒng)土木工程，并結(jié)合個(gè)別工程項(xiàng)目，對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)地綜述與分析；指出了運(yùn)用BIM技術(shù)過(guò)程中亟需解決的幾類問(wèn)題；文章中還對(duì)BIM技術(shù)在未來(lái)的土木工程中的應(yīng)用提出了建議和期望。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；土木工程行業(yè)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）06-0120-01

1 BIM技術(shù)簡(jiǎn)述

BIM，Building Information Modeling，也稱為建筑信息模型。BIM技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD、Revit等）創(chuàng)建一個(gè)虛擬的建筑，并根據(jù)工程項(xiàng)目真實(shí)信息不斷完善建筑模型，實(shí)現(xiàn)仿真模擬建筑物，從而得到多維建筑信息模型。正是由于BIM技術(shù)是將傳統(tǒng)的二維建筑信息轉(zhuǎn)變成三維數(shù)字化建筑信息模型，所以將其運(yùn)用到工程項(xiàng)目的前期規(guī)劃、勘察，中期的設(shè)計(jì)、施工和后期的運(yùn)營(yíng)維護(hù)中，以此搭建建筑工程的集成管理平臺(tái)，創(chuàng)建工程項(xiàng)目集成管理環(huán)境。在項(xiàng)目中期的施工階段中，項(xiàng)目施工者對(duì)實(shí)際項(xiàng)目的任何改動(dòng)，會(huì)首先在虛擬建筑上進(jìn)行分析模擬，充分利用BIM技術(shù)的可視化和協(xié)同管理的優(yōu)勢(shì)，得到最優(yōu)方案，從而提高工作效率，縮短工期，避免現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題發(fā)生，保證建筑項(xiàng)目在整個(gè)進(jìn)程中以“高效率，低風(fēng)險(xiǎn)”的狀態(tài)進(jìn)行。

基于在土木工程行業(yè)中擁有無(wú)可比擬的優(yōu)越性，BIM技術(shù)在中國(guó)被大力推廣。如在住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)的“2011年～2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要”中，曾經(jīng)明確指出，“十二五”期間，基本實(shí)現(xiàn)建筑企業(yè)信息系統(tǒng)的普及應(yīng)用，加快建筑信息模型（Bim）、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作等技術(shù)在工程中的應(yīng)用?？梢夿IM技術(shù)的應(yīng)用既符合建筑科技的發(fā)展方向，又符合國(guó)家政策導(dǎo)向[1]。

2 BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)土木工程不管是在教學(xué)還是在實(shí)際工程項(xiàng)目中，側(cè)重于采取二維繪圖工具繪制二維建筑結(jié)構(gòu)施工圖，存在很多弊端。在運(yùn)用BIM技術(shù)之后，在三維技術(shù)的基礎(chǔ)上搭建一個(gè)綜合性系統(tǒng)平臺(tái)，著重將全部施工信息聚集在一起，建成三維數(shù)字化建筑信息模型，向項(xiàng)目投資者、規(guī)劃設(shè)計(jì)者、施工建設(shè)者等不同的業(yè)內(nèi)者提供足以覆蓋工程項(xiàng)目的整個(gè)周期性的各類信息。

在BIM系統(tǒng)中，可以將Sketchup、Rhino和FromZ的信息輸入BIM核心建模軟件之中，也可以直接使用BIM核心建模軟件實(shí)現(xiàn)模型的建立。多種建模軟件聯(lián)合使用，將在不影響單個(gè)軟件使用靈活性的同時(shí)，提供更全面的信息，有益于創(chuàng)建完整的工程項(xiàng)目信息模型，保證工程項(xiàng)目信息的一致性和完整性。除此之外，綜合運(yùn)用多種建模軟件，能夠使三維模型在建筑設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)能耗分析智能化。

以下工程項(xiàng)目，可以充分體現(xiàn)BIM技術(shù)在土木工程領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)：

2.1 上海中心大廈

上海中心大廈項(xiàng)目的總高度為632米，總面積接近57萬(wàn)平方米。塔樓部分總共是121層，由下往上分成了九個(gè)區(qū)段，第一個(gè)區(qū)段是精品商業(yè)；第二至第六個(gè)區(qū)段是24小時(shí)甲A級(jí)辦公區(qū)；第七至第八區(qū)段是超五星級(jí)酒店以及精品辦公區(qū)；第九區(qū)段為觀光平臺(tái)。

由于該項(xiàng)目施工信息量龐大，各項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)彼此之間進(jìn)行施工信息傳遞交流的難度不斷增加，在此情況下，需要將施工信息匯總，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)宏觀調(diào)控；另外該項(xiàng)目建設(shè)周期較長(zhǎng)，很大程度影響了工程項(xiàng)目的成本控制，對(duì)成本的控制亟待提高，所以在設(shè)計(jì)初期就引入了BIM技術(shù)。BIM技術(shù)充分將施工信息匯總，合理安排各部分的施工進(jìn)度，更好的控制工程成本[2]。

2.2 南京青奧中心

南京青奧中心由三座建筑構(gòu)成，包括一棟68層高塔樓五星級(jí)酒店、一棟58層高塔樓會(huì)議酒店及配套設(shè)施和一棟6層會(huì)議中心。兩棟超高層建筑公用5層配套用房，與會(huì)議中心在15米、21.12米處通過(guò)空中走廊聯(lián)通。

由于南京青奧中心造型復(fù)雜，無(wú)標(biāo)準(zhǔn)化單元，沒(méi)有一個(gè)部分是相同的，施工難度增加，所以在施工前必須運(yùn)用BIM技術(shù)搭建三維數(shù)字化模型，根據(jù)三維模型明確各部分構(gòu)件樣式和尺寸等等。除此之外，由于各部分構(gòu)件造型多樣，管線施工也必須提前在BIM技術(shù)構(gòu)建的模型里進(jìn)行排布，之后再現(xiàn)場(chǎng)施工，這樣才能避免現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題發(fā)生。

3 運(yùn)用BIM技術(shù)需要解決的問(wèn)題

（1）土木工程作為一個(gè)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，在現(xiàn)代高速發(fā)展的社會(huì)中，其轉(zhuǎn)型升級(jí)迫在眉睫。以BIM技術(shù)為代表的信息化和數(shù)字化，成為土木工程行業(yè)的發(fā)展方向。技術(shù)的創(chuàng)新，將土木工程行業(yè)由二維向三維數(shù)字化轉(zhuǎn)變。就BIM技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展情況而言，從接受新理念到在實(shí)踐中普及，是需要經(jīng)歷一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。我們對(duì)待新技術(shù)，不應(yīng)該將其束之高閣，而應(yīng)該采取積極的態(tài)度加以推廣。上海市曾頒發(fā)“上海市人民政府辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)市建設(shè)管理委關(guān)于在本市推進(jìn)建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)意見的通知”，要求做好工程項(xiàng)目對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用、交流和技術(shù)推廣。所以，在我們的教學(xué)和實(shí)際工程項(xiàng)目中，都要循序漸進(jìn)地引入BIM技術(shù)，做好BIM技術(shù)培訓(xùn)與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的交流；

（2）現(xiàn)如今的土木工程行業(yè)，普遍適應(yīng)二維設(shè)計(jì)的思路，并且將二維圖紙作為建筑行業(yè)最終交付的設(shè)計(jì)成果也已經(jīng)成為常態(tài)。二維設(shè)計(jì)存在的不足，也已經(jīng)被當(dāng)前市場(chǎng)所容忍。解決二維設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致的施工問(wèn)題，所需成本也相對(duì)較低。綜合各種原因，業(yè)內(nèi)者更偏向于二維設(shè)計(jì)。所以，要加快BIM技術(shù)在中國(guó)的推廣，讓業(yè)內(nèi)者更加清楚地了解BIM技術(shù)對(duì)工程施工的作用；

（3）運(yùn)用BIM技術(shù)，通常需要用到Revit、ArchiCAD、Tekla等新型軟件，這就需要設(shè)計(jì)院引進(jìn)相應(yīng)的的技術(shù)人員，或者對(duì)已有的設(shè)計(jì)師進(jìn)行相應(yīng)軟件培訓(xùn)，對(duì)于設(shè)計(jì)院來(lái)說(shuō)，這也是一次革新。但是多數(shù)設(shè)計(jì)院很難實(shí)現(xiàn)這些條件，也成為國(guó)內(nèi)BIM技術(shù)實(shí)施的一個(gè)不利因素；

（4）運(yùn)用BIM技術(shù)，是將項(xiàng)目設(shè)計(jì)、工程施工、項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)和后期維護(hù)等各個(gè)方面的信息匯總到一起，也就是從不同專業(yè)角度，把數(shù)據(jù)匯總后進(jìn)行分析，對(duì)于工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)初期，是有一定難度的，實(shí)施時(shí)間也比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)所需時(shí)間長(zhǎng)，這種現(xiàn)象恰好與業(yè)內(nèi)者追求高效率相反。

4 BIM技術(shù)在土木工程行業(yè)的前景

在中國(guó)，BIM技術(shù)的理念正逐步為土木工程行業(yè)所了解，而從全球化的發(fā)展角度來(lái)看，BIM技術(shù)已經(jīng)成為一種發(fā)展主流。當(dāng)前，中國(guó)正在大規(guī)模地推進(jìn)城市化進(jìn)程，土木工程行業(yè)將會(huì)迎來(lái)前所未有的發(fā)展。隨著工程項(xiàng)目規(guī)模日益擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)形式愈加復(fù)雜，尤其是超大型工程項(xiàng)目層出不窮，使企業(yè)和項(xiàng)目都面臨著巨大的投資風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和管理風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)用BIM技術(shù)，從根本上解決建筑生命期各階段和各專業(yè)系統(tǒng)間信息斷層問(wèn)題，從設(shè)計(jì)、施工技術(shù)到管理全面提高信息化水平和應(yīng)用效果，已成為建設(shè)企業(yè)的迫切需求[3]。

另外，我們可以在BIM技術(shù)原有基礎(chǔ)上，加入新興的信息技術(shù)。比如在BIM技術(shù)中引入混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)（即MR），在工程項(xiàng)目實(shí)施之前，甲方戴上HoloLens（全息透鏡）眼鏡，就能身臨其境地走進(jìn)由BIM技術(shù)構(gòu)建好的三維效果圖里，察看建筑的每一個(gè)細(xì)節(jié)，甚至可以實(shí)現(xiàn)施工方不用看圖紙，只要戴上這個(gè)眼鏡就可以精準(zhǔn)地按照設(shè)計(jì)組織施工。尤其是在2016年7月18日，中建一局聯(lián)合天寶公司與北京麥格天寶科技股份有限公司簽約并發(fā)布聲明：將攜手探索MR技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域的深入應(yīng)用。這標(biāo)志著中建一局成為中國(guó)工程建設(shè)領(lǐng)域第一家采用混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的企業(yè)，這一舉動(dòng)，也推動(dòng)BIM聯(lián)合其他新型信息技術(shù)在我國(guó)更進(jìn)一步的推廣深入。

5 結(jié)語(yǔ)

總體來(lái)說(shuō)，BIM技術(shù)作為土木工程行業(yè)的一個(gè)充滿活力的發(fā)展方向，會(huì)逐步被業(yè)內(nèi)者接受并發(fā)展。當(dāng)前計(jì)算機(jī)等高新技術(shù)發(fā)展迅速，BIM也會(huì)聯(lián)合其他信息技術(shù)，提高土木工程行業(yè)的信息化程度。在我國(guó)，土木工程行業(yè)需求量龐大，對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用也會(huì)日益增加，我國(guó)土木工程行業(yè)將會(huì)在信息化的道路上邁出重要一步。

參考文獻(xiàn)

[1]姜曦，談BIM技術(shù)在建筑工程中的運(yùn)用[J].山西建筑，2013（02）：109-110.

[2]凌械，關(guān)于中國(guó)BIM應(yīng)用前景的思考[J].現(xiàn)代裝飾（理論），2012（04）：152.

[3]張冰，項(xiàng)目管理中BIM技術(shù)的應(yīng)用與推廣[J].四川水泥，2015（12）：197.