BIM技術在某氣象觀測站建設工程設計管控的應用

（廈門翔安機場投資建設有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

現代科學技術的發展及人們對建筑外觀及功能要求的提高，使得建筑的功能和結構日益復雜，對設計的要求也越來越高，各種不同專業之間配合的協同性也越來越高。作為具有強大信息流轉性、數據可視性及使用協同性的新技術，BIM 技術受到越來越多的關注。

1 BIM 技術及其特征

BIM（Building Information Model/Modeling）即建筑信息模型。在這三個詞中最重要的也就是信息（Information），BIM 技術使用的核心也就是信息的流轉，既在信息化社會的今天，在建設工程的不同階段之中如何使用這些信息，使之與在建設工程管理中與實際相結合，創造出更多的價值。

作為一個建筑信息化的技術，BIM 具有以下特征：

1.1 信息流轉性

信息的流轉作為BIM技術的核心在整個建設工程全過程周期內起著重要的作用，不但后期可以完整的追溯整個工程建設過程，并且可以伴隨著整個建設工程的生命周期在各個階段通過各種數據處理手段達到信息的有效利用。

1.2 數據可視性

信息模型作為信息數據的載體，不單是像傳統的SU、3Dmax 模型僅僅是作為效果圖外觀的使用，在提取和顯示了數據后，一個數字化的模型可以為分析及決策提供依據。

1.3 使用協同性

在使用一個共同的平臺或標準后，政府部門、業主、設計單位、施工單位、監理單位在各自的使用階段可以對同一個模型進行不同層面的操作及互動，實現信息連接及達到不同的使用需求。

圖1 BIM 技術及其特征

2 建設工程設計管控的BIM 技術優勢及應用情況

建設工程設計文件是工程建設的重要文件，是整個建設工程的施工作業過程的依據，對整個建設工程的技術先進性及經濟合理性起著決定作用。因為目前日益復雜的建筑需求，視設計人員水平高低及項目規模的大小，設計過程中難免會有不同程度的失誤及缺漏，尤其是不同專業、不同設計單位之間的接口碰撞問題已經成為業內的常態，這也給建設工程設計管理提供了更大的挑戰。

BIM 技術的出現為建設工程設計管理提供了一個有效的工具，根據模型內的信息，在方案階段，可以通過BIM+大數據為分析和決策提供依據；在施工圖階段，能自動對碰撞的位置做出響應并給出碰撞報告，同時在設計人員的干預下可以很好的對未來施工階段可能出現的技術問題進行一次預演；在施工階段，在施工交底及質量檢查的過程中可以通過BIM+VR 技術對施工單位的施工作業過程進行指導及監督；以及在未來的運維過程中，也能通過BIM、GIS、人工智能、大數據、物聯網等技術方便人們生活、創造更多價值。

從目前我國BIM 技術應用發展情況看，由于受國內設計周期要求影響和限制，設計行業仍以翻模為主，正向BIM 設計的應用還較少，但是在一些特別復雜的工程中已得到應用并體現出BIM 技術的優越性，相信隨著技術的發展及政府的推動，BIM 技術的未來一定會有一個長足的發展。

3 BIM 技術在氣象觀測站建設工程設計管理中的應用分析

3.1 某國家氣象觀測站建設工程項目概況

本項目為某國家氣象觀測站一期工程，距離市區主干道約1.5 公里，交通便利，毗鄰商住小區，且該地塊是市區近期規劃的山體公園。擬建場地地貌為山地丘陵地區，西北高，東南低，整座山體絕對標高在11.5-184.2 米之間。場地內大部分地段有灌木眾覆蓋、植被豐富，海拔高度168 米。場址周邊無明顯凸起，無高大建筑物，視野開闊，結合公園的建設規劃，十分有利于氣象探測環境的長遠保護。一期占地面積17760.30m2，包括一棟綜合業務用房、一個半埋單建式地下車庫、一棟門衛及一棟大氣探測值班室，應業主要求，為了提升設計及施工過程中的管理水平及減少錯漏碰缺，本工程的綜合業務用房采用了BIM 技術進行輔助設計。

圖2 某國家氣象觀測站一期工程綜合業務用房

3.2 BIM 技術在某國家氣象觀測站建設工程應用

圖3 某國家氣象觀測站一期工程綜合業務用房BIM 模型

（1）建筑功能一致性檢查

建設工程設計文件是由建筑、結構、水、暖、電等各個不同專業的圖紙構成，一個成熟的設計，不同專業之間應該達到互相之間完美閉合，以達到建筑功能的一致性，降低過程中的無用成本，使得建筑能達到業主的使用需求。在傳統的設計過程中是通過不同專業之間的管線綜合及會簽來實現。但是由于受到目前國內項目周期的現狀、設計人員水平高低及項目復雜程度影響，隨著項目規模的增大，不同專業、不同設計單位之間的接口碰撞問題已經成為業內的常態。這對設計管理人員是一個很大的挑戰。

本項目因為地處市區制高點且與處于公園內部，規劃局對建筑的外立面造型及建筑物的總高度限制較大，因此建筑方案經過多輪調整，造成不同專業間的脫節，在經過BIM 的碰撞檢查發現數處建筑平立面之間的未閉合點，及外立面線腳與結構梁系之間的沖突，并進行了圖面上的修改，減少了圖面錯漏碰缺。

（2）管線綜合及凈高優化

除了土建模型自身的建筑功能一致性檢查外，BIM 技術在管線綜合上的應用更加廣泛。傳統的設計的管線綜合是通過召集各個專業的設計師，在一段時間內通過劃分區塊，選取典型的截面位置，手動排布驗證管線的沖突問題，是一個消耗大量時間和精力的過程，而且最后往往還常常出現遺漏，特別是一些體型復雜且具有特殊功能管線的建筑尤其嚴重。

因為本項目本身為氣象觀測站，擁有大量的設備管線，使得本身受到限制的層高更加的壓抑，且業主不能接受設備管線影響室內空間凈高，因此大量的管線均要從走廊上空經過，使得走廊上空集中了大量的管線，在未考慮吊頂的情況下，走廊凈高被壓到2.2m，業主對此表示不能接受。在借助了BIM 基礎進行了三維的管線綜合，根據碰撞報告優化了管道走向，不但發現了大量的管線排布交叉重疊，還對管線的排布進行了優化，使走廊凈高增加到2.45m，經過與業主方討論，并細化了裝修吊頂的高度后，此方案得到了業主的接受。

（3）施工配合及深化設計

國內的規范圖集規定了一些常規的施工做法及標準，但是對于一些復雜或非常規的做法就需要設計圖紙進行完善的描述，以便施工的理解。但作為二維的圖紙，在表述一些復雜的空間關系的時候，只能依賴圖面上的標高標注或立剖面來表達，但是由于圖面的問題，只能選取一些較為典型的位置進行，在圖面未表達到的部位，將會引起施工方的施工困難甚至引起返工，造成業主的損失。

本項目屋面為坡屋面且高低錯落附帶有錯層，雖然施工圖紙上明確標明了關鍵控制點的標高和數個典型位置的梁系布置剖面，施工單位在施工交底過程中提出對圖紙標高的疑問，表示標高過于復雜，施工過程中難以把控，因此本工程在施工配合中利用BIM技術的可視化模型對施工單位進行了三維的交底，相對于利用傳統的SU、3Dmax 模型，BIM 模型里的構件都是附帶有信息，且可以通過施工過程模擬對施工過程提供更多的指導，以方便施工單位了解設計的意圖，制定合理的施工方案，減少返工及錯誤，提高了施工效率。

此外，本工程在兩棟主體建筑之間還設置有一段的鋼結構連廊，連廊的屋面也設計為坡屋面，為了使減少鋼結構在深化過程中構件及節點的正確性，還向鋼結構深化單位提交了BIM 的模型以方便鋼結構的設計深化。

4 建設工程項目設計管理在BIM 技術應用的不足及改進建議

本工程原計劃是在整個項目的全生命周期中進行BIM 技術的應用，但限于現有技術水平、成本及工期影響、業主及施工單位對新技術使用的意愿，僅在設計及施工的前期階段進行了應用。雖然體現出了BIM 技術相比傳統技術有著不可忽視的優勢，但是沒能在最能體現出信息化優勢的運維階段運用，不能不說是一個遺憾。

鑒于本工程在BIM 技術上的應用的情況與經驗，提出BIM 技術應用的不足及改進思路和建議，以利于將來的建設工程項目設計管理在BIM 技術應用參考：

（1）BIM 技術的應用需要在工程進行前期就要有一個完善的規劃及統一標準；

（2）工程過程中的各個參與方都需要有相應的獎勵及懲罰機制來確保規劃及統一標準能夠得到嚴格執行；

（3）項目運行中需要有一個專門的機構來確保整個BIM 技術的支持及管理機制的實施，以保證BIM 技術的優勢能達到最大化。

5 結束語

BIM 技術是建筑信息化新型技術，是工程建設的發展趨勢，其主要的比較優勢是能在建設工程管理中提前預見到施工過程中遇到的問題，并能在設計及施工的前期階段將問題提前解決，減少無效的投入，有效降低成本并減少工期，并能給未來運維階段提供可靠的可追溯的數字資產。但目前我國建筑信息化新型技術的應用尚處于起步階段，應用案例有限，經驗尚不足，需要我國建設工程管理人員共同努力，對項目的BIM技術應用有效規劃及管控，確保BIM 技術能成功的實施，并不斷總結經驗，以推動我國建筑信息化新型技術的廣泛應用。