BIM技術在建設項目全過程應用價值分析

楊文娟

（甘肅建筑職業技術學院，甘肅 蘭州 730000）

1 BIM的內涵

關于BIM的概念，國內外眾多學者提出了多種不同的描述，就其字面理解，BIM即建筑信息模型（Building Information Modeling)，而2009年美國麥克格勞.希爾提出的概念簡單直觀：BIM技術是利用數字模型對建設項目進行設計、施工、運營和管理的過程。如果用一個形象的公式來定義BIM的內涵，則應該這樣表達：

BIM=3d圖形+Nd參數信息+應用

BIM的基礎是三維圖形模型，人類世界的建筑都是以三維的形態存在于三維空間，因此三維是BIM的技術基礎，只有基于三維，才能完整地將建筑的造型、構件關系和三維空間狀態表達出來。但是，對于建筑，我們關心的不僅是它的造型與空間狀態，還想通過模型盡可能多地讀到其他信息，這些信息要在建筑物不同階段被不同使用主體提取，并利用各種軟件加以分析和應用，這些信息包括三維形狀，也包括各種參數化信息。應用BIM技術，將建筑數字模型賦予各類信息，并且能在整個建設項目的建設和運維全過程便捷使用，快速智能地解決工程中的技術問題和管理問題，這應該是BIM技術的內涵。

2 BIM信息

BIM技術應用的基礎是BIM模型，而BIM模型的價值在于其所承載的信息量，所以BIM模型的質量取決于BIM信息，一個BIM模型可以記錄的信息很多，包括宏觀信息和微觀信息。

2.1 宏觀信息

BIM宏觀信息包含的范圍比較廣，比如建筑的地理信息、空間信息、氣象信息等。其中地理信息包括建筑物經緯度、海拔高度；建筑的空間信息包括建筑在城市中所處的位置、周邊的配套交通設施、周圍原有建筑信息等；氣象信息包括所在城市的濕度、溫度、風速、太陽高度以及小區環境的光照遮擋、溫度、周邊噪音風速等。

2.2 微觀信息

BIM微觀信息是在專業化的基礎上細分的，比如，建筑構件的幾何信息（長寬高尺寸），建筑構件的專業信息，包括構件名稱、構件分類、構件編號、構件分組等，建筑構件的空間信息，包括軸網位置、定位點、放置向量等。這些BIM信息都可以輸入模型中，方便提取和利用。

3 BIM技術在建設項目全過程的應用

BIM技術不僅僅是建立一個模型，更重要的是使用BIM模型在建設項目的每個階段解決一些問題。BIM技術的應用，可以貫穿建筑的全生命周期，從方案設計階段開始，創建BIM方案模型，然后根據工作流程，經過初步設計、技術設計、施工圖設計、工程招投標、建設實施、交付使用及后期運維，每個階段在其上游工作傳遞的BIM模型的基礎上進行數據加載，依次形成設計模型、算量模型、施工模型、竣工模型、運維模型。通過模型傳遞，到最終的運維模型應該是一個完整集合了建筑全生命周期信息的數字模型，這也是BIM的內涵在建筑物中的完整信息表達方式。通過對建設項目全生命周期范圍內容易遇到的問題和BIM技術的融合，形成了BIM技術在建設項目全過程中的應用點。

3.1 可視化設計

多年來，建筑設計師傳統設計均為平面設計，建筑三維表達通過制圖規則采用平面、立面、剖面相結合的方式進行。無論是最初的圖板制圖，還是后來“甩圖板”的基于CAD設計，設計成果呈現方式一直都是平面表達，這種方式信息傳遞比較慢，尤其是在工程項目比較復雜或者設計工期緊張的情況下，非常容易出現前后設計文件不一致或數次改圖，為后期的施工變更埋下了隱患。BIM技術的出現將建筑設計三維表達變為現實，模型將設計細節一覽無余，無論是設計師自身的設計直觀性還是各專業設計師之間的配合都因為可視化而變得輕松、直觀，更能使設計師使用三維思考方式來完成建筑設計，同時也使業主（最終用戶）真正擺脫技術壁壘限制，讓業主和設計師可以通過模型順暢溝通，很好地解決了業主看不懂設計圖紙而帶來的溝通隱患。

3.2 專業協同設計

建筑工程項目設計一個最大的特點是涉及專業多，各專業工程師需要共同協作完成一個工程項目設計，這就是“協同設計”。當傳統設計基于CAD平臺進行，各專業工程師為下游專業提資時，因為CAD通用文件格式僅是對圖形的描述，無法加載附加信息，導致專業間數據不具有關聯性，不能充分實現各專業間信息交流。而BIM模型設計軟件解決了這一問題，通過中心文件或工作集的方法，使上游專業設計師的任何設計改動與中心文件聯動，使“協同”不再是簡單地通過文件參照進行，很好地避免了反復修改圖紙的問題，同時也實現了各專業設計師可以在不同地方通過網絡協同展開設計工作，增加了工作的靈活性，為后期成本控制奠定了基礎。

3.3 建筑性能分析

目前新型綠色節能建筑是發展趨勢，利用BIM技術，建筑各專業設計師在設計過程中賦予所創建的建筑模型以大量建筑信息（幾何信息、材料性能、熱工屬性等），根據設計需求，只要將BIM模型導入相關性能化分析軟件（如綠建分析、風環境檢測等），就可得到相應分析結果，有些分析軟件還提供多種優化設計方案，使建筑性能分析更科學，設計更合理。

3.4 工程量統計

BIM模型各構件均為參數化設計構件，利用計算機的運算優勢，可快速提取各專業構件的實物數量，如構件的長度、個數、面積、體積等，為工程造價確定提供原始數據，以及進行三維空間位置分析，并自動進行統計分析生成實物工程量清單報表，目前的難點在于BIM模型標準化與各品類造價軟件之間的無縫對接。因為工程量計算需要的計算規范并沒有載入revit基礎建模軟件中，也就是統計的實物工程量清單和計價工程量清單之間存在偏差。針對這一現象，目前各造價軟件開發商都在開發基于revit的造價產品來解決這一問題。

3.5 管線綜合

隨著建筑規模擴大及使用者對于建筑物功能的要求提高，建筑機電設計在建設項目設計中所占的比重也隨之增加，建筑通風空調、給排水、電氣設備等各類管線數量繁雜，為了減少后期施工的碰撞返工，業主方對于管線綜合出圖的需求也越來越高。BIM技術的出現很好地解決了這一問題，各專業可以在協同工作平臺中創建各自的專業BIM模型，然后通過模型鏈接進行碰撞檢查，設計師能夠在三維環境下快捷發現設計中的碰撞沖突，進行修正設計，提高了出圖質量，降低了因專業施工協調造成的成本增加和工期延誤。

3.6 施工組織與管理

施工現場管理對于BIM技術的應用，目前主要集中在BIM5D應用，即在已有施工三維模型的基礎上融入時間進度及成本信息，由3D模型衍生到5D應用，在原有進度橫道圖及網絡圖的基礎上，通過模擬施工進度演示，直觀顯示施工流程，清晰表達施工過程及物料組織，使施工管理可視化，讓原有的勞動密集的施工現場信息化，管理科學化。當然，這對于施工模型的建立及應用人員技術提出了更高的要求，施工現場管理人員掌握BIM技術成為未來的發展需求。

3.7 物料跟蹤

隨著建筑智能化發展，建筑現場物料跟蹤的需求越來越明顯，傳統建筑行業可以借助較為成熟的物流行業管理技術（比如RFID無線射頻識別電子標簽），給建筑物內的各個設備構件貼上標簽，并標注記錄其存在狀態、制作過程、設備來源等，以此對其進行跟蹤管理。但RFID本身無法進一步地獲取構件的更詳細信息（比如生產日期、生產廠家、構件尺寸等），而BIM模型中的各個構件都是以參數族的形式存在的，可以很好地記錄構件的詳細信息，構件族信息與RFID形成互補，從而可以有效解決建筑行業對日益增長的物料跟蹤所帶來的管理壓力，并且可以進一步延伸到運維階段。

3.8 竣工模型交付及運維管理

通過上游模型的不斷傳遞，以及各階段模型信息的不斷加載，到竣工階段，已形成一份完整的建筑信息模型，其上加載有設計信息、完整的施工信息、建造成本信息、設備參數信息等，通過竣工資料整理，形成竣工交付模型，既使歸檔資料信息化，又為后續建筑物運維及物業管理帶來便利，并且可在未來進行的建筑物更新、改造、擴建過程中為業主提供有效詳實的歷史信息。在后期運維管理階段，可通過模型數據導入資產管理系統，大大減少資產管理系統初始化在數據準備方面的時間及人力投入，通過BIM模型記錄和查看在此建筑中的資產設施，管理起來更為方便快捷。

綜上所述，當下基于BIM的項目全過程管理應用日趨完善，CIM(City Information Modeling)的概念也已經提出，將BIM技術擴展，每一個建筑都是一個BIM模型，整合城市的所有BIM模型，這將為智慧城市建設提供了最強有力的數據支撐。BIM的升級應用之路必將延續，且為智慧城市的建造發揮至關重要的作用。