BIM技術在建筑設計及施工過程中的應用

文/楊倩 中鐵上海設計院集團有限公司長沙設計院 湖南長沙 410000

BIM 是基于CAD 平面基礎上開發的信息化建模技術，將基本構建模塊化，采用形位分置的創建方法對建筑進行建模，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息：三維幾何形狀信息非幾何形狀信息，如建筑構件的材料、重量、價格、進度和施工等等集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據為設計師、建筑師、水電暖鋪設工程師、開發商乃至最終用戶等各環節人員提供“模擬和分析”。

1、現代建筑中三維信息建模的必要性

在說明三維信息建模的必要性前，我們可以先來看一個工程案例中車道與結構梁沖突的實例：

車道與結構梁的沖突

在此建筑平面圖中，無法直觀地看出梁與汽車坡道之間在標高上存在高差，如果在圖審及后期施工過程中沒有加以注意，極易造成此處需要返工或者現場臨時做出設計變更調整。如果在臨時調整前還必須經過重新設計來確認梁的荷載及具體做法，這樣往往會打亂現場施工節拍，導致局部施工放緩，還沒有考慮進度延誤引起的間接費用、財務費用、管理費用等。若是在關鍵節點上，必將導致工期的損失及索賠的發生，這是建設單位及施工單位都不愿意發生的事。若我們能借助三維信息建模，形成如下直觀圖紙，就能將上述問題點扼殺在萌芽里，為后期施工做好鋪墊。由此可以看出，BIM 的提前預警和協同共享的價值所在。

2、三維信息建模在建筑設計及施工中較2D平面設計的對比

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顯而易見，對比以上信息，我們不難發現三維建模較傳統的2D 圖型更能滿足現代建筑對項目設計及施工提出的更高要求。BIM 具有如下優勢：模擬建筑直觀性、尺寸把控精準性、綜合碰撞檢測性、動畫漫游可視性?；谏鲜鰞瀯荩珺IM 技術在建筑設計和施工過程中合理加以應用，則會使其更好地服務于現代建筑。

3、BIM 技術在建筑設計的應用

3.1 直觀表達，將可視化和動漫化相結合

BIM 技術一般都是基于CAD 平面技術發展而來，在平面基礎上對各種信息的高度集中化和整合化，能為用戶提供各種參數，在設計上更直觀更生動的表達出設計意圖。所見即所建，并可結合動漫技術，對建筑設計作品做科學性、合理性、實用性及美觀性的審查，將原本平面呆板的表現形式變得清晰生動。

可視化和動漫化的直觀表達

3.2 全局把握，精度控制層高及吊頂高度

運用BIM 技術，可以將各專業在同一視圖界面呈現，可以非常直觀的將各個區域的樓層高度體現出來，可為后期裝修設計與施工在層高上做很好的參考。更是在全局上對裝修樓層高度的把控，若后期裝修高度達不到理想效果或建設方要求，則可以進一步利用BIM 碰撞技術來對安裝管線做調整，若安裝管線在優化設計后還是達不到要求，那建筑設計師就需要從整體上來考慮原設計層高及樓層問題，做出更加合適的調整。

3.3 細部精作，任意位置切出剖面或局部3D 視圖

在整體設計考慮的基礎上，利用BIM 技術可對項目細節做更深入的優化，可選擇任意角度、任意部位切入，輔助設計師在空間做出更優處理。也在空間思維上解放了一部分精力，讓設計師把更多精力和時間用于各專業的精耕細作上，創作出更優秀的作品。

細部精作，局部3D 視圖

3.4 尺寸把握，利用真實尺度建模

利用真實尺度建模

在傳統的2D 圖紙中很多地方標注的細部尺寸為了便于繪制，大都采用單線來表示，無法體現其真實尺寸。如上圖所示，直徑700mm 的2根管道進入管道井后，從傳統的CAD 平面所見并無表達的問題所在，但是在實際BIM 建模之后，就會發現實際豎井的尺寸就偏小了，這時設計師可以提前調整結構與建筑圖紙，避免碰撞的發生。 同樣舉一反三，在各專業其他部位，可將隱藏在平面中的真實尺寸體現出來，給項目建筑設計局部細節調整做好有力的數據支撐。

4、BIM 技術在施工過程中的應用

4.1 模擬建造化，利于識別重大危險源，防患于未然

采用BIM 技術建模后，可對工程項目進行模擬建造，在此過程中，可以結合虛擬的環境，對BIM 模型在前期設計過程中進行方案上的優化，深化設計，減少設計變更，對施工過程中的存在的重大安全隱患進行識別（如深基坑，高支模等），可引起項目部的重視，提前制定出切實可行的預警方案和應對措施，提高施工現場安全管理水平，最大程度上保證施工安全。

4.2 施工精細化，可全面提升施工品質，打造精品工程

運用BIM 技術可對現場進行可視化交底，工程師能運用建好的三維模型來交底，更能生動形象地將施工前準備工作、施工過程中應該注意的細節及技術要求、施工過程的質量通病等直接結合模型加以闡述，易于施工技術人員理解及把握施工技術要點，只有做好了技術交底，才能從全方位來提升施工質量，打造出一個個精品工程。

4.3 碰撞檢測化，有利于各專業協同配合，提升經濟效益

利用三維模型軟件，能做到各專業相互碰撞檢測，并提取出有效的碰撞點，逐點優化，有利于專業與專業之間協調配合工作，特別能減少設備專業之間、設備專業與建筑結構專業之間的相互碰撞，既能優化管線走向又能減少后期因碰撞引發的設計問題從而避免返工造成的間接費用，因此達到提升經濟效益的目的。

4.4 裝配數量化，可管控施工材料與現場，節約現場成本

通過BIM 技術可以進行場外預制配件的即時組合及安裝，建筑中的許多裝配式構件可以選擇場外加工，然后運輸至建筑施工現場，再進行吊裝組合至建筑內部（例如風水管、門窗、電氣橋架和鋼結構等構件）。通過數字化3D 制造，可以自動在工廠中完成建筑物構件的預制，這些通過場外批量加工出來的構件不僅提升了產品質量，降低誤差同時還能大幅度提高構件制造的生產效率，節約了現場加工場地和建筑施工時間。

4.5 管理信息化，可降低施工難度系數，提高施工效率

21世紀是信息化時代。在大數據的時代，也要求建筑行業必須適應這個時代的主旋律，運用科學的管理手段，不斷提升施工技術水平。BIM 技術基于建筑信息為基礎，涵蓋了各專業信息數據，可借助三維圖一步施工到位，大大降低了施工難度系數。運用模擬建造技術，預先調整施工計劃，可提前將進度計劃加以完善，避免施工中可能發生的沖突，減少工時的情況從而把握項目關鍵節點，提升施工效率，降低施工成本。

結語：

我國的物質文化水平逐年攀升，人們對建筑工程品質的要求也在與日俱增，這就要求我們必須掌握好BIM 等先進技術，讓它更好地服務于建筑設計與施工，讓施工質量和技術水平更上一層樓，保證建筑企業健康發展，讓我國的建筑經久不衰。