淺析BIM技術(shù)在建筑建設(shè)智能化工程中的應(yīng)用

劉德會，李杰，朱俊成

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

BIM是建筑信息模型，它將項目各類信息作為基礎(chǔ)建立三維模型，對建筑所有真實信息進(jìn)行模擬。在實際項目中，通過對BIM的應(yīng)用為項目施工提供指導(dǎo)，進(jìn)而提升質(zhì)量，減少工期和成本，防止無端的損耗、浪費，實現(xiàn)既有目標(biāo)和價值。

2 BIM主要特點

①能實現(xiàn)可視化，使圖紙上籠統(tǒng)、模糊的線條變?yōu)槿S實體，能為各參與方的工作提供便利。項目的各參與方都能在可視化的背景下完成溝通和決策[1]。

②采用BIM能在最初階段就發(fā)現(xiàn)并解決碰撞問題，在保證設(shè)計質(zhì)量的同時，還能縮短工期，減少成本。

③在BIM技術(shù)的加持下，能對那些很難完成的操作予以模擬，比如節(jié)能模擬、日照模擬及熱傳導(dǎo)過程的模擬，或在建造的同時完成四維模擬，即考慮了時間這一維度的三維模擬，以此確定最佳施工方案。值得一提的是，現(xiàn)在還有一些項目可以實現(xiàn)五維模擬，即在四維模型的基礎(chǔ)上加上造價這一維度，這樣能為成本控制目標(biāo)的實現(xiàn)帶來便利。

④BIM能提供所有項目信息，如幾何、物理、規(guī)則、構(gòu)件基本屬性及性能。隨著建筑復(fù)雜程度越來越高，BIM和不同優(yōu)化工具使項目優(yōu)化成為可能。比如，對項目投資與回報進(jìn)行結(jié)合，確保業(yè)主能對設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化選擇，并對施工方案做針對性的優(yōu)化，進(jìn)而有效降低成本。

⑤對BIM而言，其出圖特點在于能導(dǎo)出立面圖，在模型構(gòu)建完成后，能按照需求導(dǎo)出很多立面圖及平面圖[2]。

⑥采用BIM不僅能展現(xiàn)出項目自身的三維模型，還能對工程信息予以描述，包括建材種類及其各項特性，以及生產(chǎn)的廠商和市場價格，此外，還能體現(xiàn)出各工序及其進(jìn)度情況與進(jìn)度計劃之間的偏差，以及不同構(gòu)件存在的邏輯關(guān)系。

⑦在建筑全壽命周期若干階段中，能使建筑信息一致，并與項目推進(jìn)相適應(yīng)，任何信息都能實現(xiàn)自動更新。

⑧在BIM模型中，每個構(gòu)件都有其參數(shù)限制，不同構(gòu)件在參數(shù)上有一定關(guān)聯(lián)，當(dāng)修改同類其中一種構(gòu)件對應(yīng)的參數(shù)后，能自動更改模型內(nèi)該構(gòu)件的所有屬性。

3 建筑智能化基本要求

建筑的智能化實際上就是把建筑看作一個平臺，然后通過對各類智能化信息予以高效運用，將不同的系統(tǒng)、應(yīng)用及管理充分結(jié)合到一起，賦予建筑自我感知、動態(tài)信息傳遞、自主邏輯推理與實施決策，使建筑變成一個與人、環(huán)境良好結(jié)合的整體，實現(xiàn)為人類提供良好居住環(huán)境的目標(biāo)。在科技發(fā)展中，使建筑智能化已經(jīng)成為行業(yè)共同奮斗的目標(biāo)，這些要求主要表現(xiàn)在幾個方面。

①打造一個既安全可靠、健康舒適，又科技先進(jìn)、適應(yīng)未來發(fā)展的室內(nèi)空間環(huán)境。在實際工作中，要先保證基本的安全及健康，比如空調(diào)系統(tǒng)需要對空氣中是否含有污染物及有毒物等進(jìn)行檢測，并自動感知，含量達(dá)到設(shè)定值后自動采取應(yīng)對措施；應(yīng)能對室內(nèi)溫濕度及光照進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，甚至能對氣味、色彩及背景噪聲等進(jìn)行控制[3]。對于智能化建筑群，應(yīng)能實現(xiàn)一卡通，提高水電費、門禁管理及物業(yè)管理的便捷性。

②根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)成果，空調(diào)和照明在建筑中是能耗大戶，約占總能耗的七成，部分建筑甚至更多。這就要求建筑在符合基本使用要求的前提下，最大限度利用光照及自然冷熱量對室內(nèi)溫度進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，起到節(jié)約能源的作用，并能對室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行自動控制[4]。

③適應(yīng)多元化用戶給環(huán)境功能提出的要求。過去的建筑都將預(yù)設(shè)功能要求作為依據(jù)開展后續(xù)的建筑設(shè)計及結(jié)構(gòu)選型，包括較小的開間不可當(dāng)作大堂來設(shè)計和使用。為了達(dá)到預(yù)定的智能化，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中也要考慮智能化，不僅要為樓宇、辦公及通信的自動化提供可靠支持，還應(yīng)采用大跨度且開放式的框架，方便用戶快速更改建筑功能或?qū)ㄖ矫孢M(jìn)行重新規(guī)劃。辦公所需各類設(shè)備應(yīng)具備足夠的靈活性，采用綜合布線的方式，在室內(nèi)合理分布若干強(qiáng)電及弱電插座，僅需對跳接線進(jìn)行更改，即可快速轉(zhuǎn)變插座的功能。

④建筑實現(xiàn)智能化以后，用戶能及時獲取各類信息，并通過引入通信網(wǎng)絡(luò)，隨時和各地相關(guān)企業(yè)進(jìn)行聯(lián)系[5]。

⑤為實現(xiàn)預(yù)期的建筑智能化目標(biāo)，提供各項智能化功能，在智能化建筑的建設(shè)過程中，應(yīng)建立以下系統(tǒng)：消防報警系統(tǒng)，火災(zāi)發(fā)生后立即報警，減小火災(zāi)造成的損失與傷亡，并能為逃生救援和消防滅火提供更多時間；閉路監(jiān)控系統(tǒng)，全方位多角度監(jiān)控，為建筑管理提供方便；停車場管理系統(tǒng)，提高停車場管理水平，減少人工投入，解決停車難的問題；樓宇自動控制系統(tǒng)；背景音樂與緊急廣播系統(tǒng)；有線電視與衛(wèi)星接收系統(tǒng)；計算網(wǎng)絡(luò)、寬帶接入與增值服務(wù)；無線轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)與無線對講系統(tǒng)；音視頻系統(tǒng)；綜合布線系統(tǒng)。除以上系統(tǒng)之外，為了更好地適應(yīng)當(dāng)前建筑智能化建設(shè)及發(fā)展的需要，還應(yīng)加大物理管理系統(tǒng)及大屏幕顯示系統(tǒng)的研究和應(yīng)用。

通過以上分析可知，基于建筑智能化建設(shè)的基本要求，在建筑智能化中引入BIM技術(shù)是十分重要且必要的，能解決傳統(tǒng)技術(shù)無法解決的問題，為項目設(shè)計、施工與運行都提供了便利，因此必須得到相關(guān)人員的高度重視，充分發(fā)揮BIM技術(shù)的特點及優(yōu)勢，為建筑智能化目標(biāo)的實現(xiàn)提供可靠技術(shù)支持。

4 建筑智能化建設(shè)對BIM技術(shù)的應(yīng)用

BIM技術(shù)在實現(xiàn)建筑智能化目標(biāo)中的具體應(yīng)用主要可以分為三個階段，即設(shè)計、施工與交付運行三個階段，BIM在不同階段中的應(yīng)用有不同作用和效果。

1）BIM技術(shù)在建筑智能化設(shè)計階段中的應(yīng)用

在最初的概念設(shè)計期間，從業(yè)人員可以把建筑用地區(qū)域內(nèi)所有與勘察有關(guān)的信息都直接傳送到BIM信息庫。然后綜合考慮、分析和運算不同的因素，實現(xiàn)可研，接著在BIM的支持下形成場地環(huán)境模型，用于日照分析等以往無法實現(xiàn)的工作，并參照模型提供的各類模擬數(shù)據(jù)，確定和現(xiàn)狀最符合、和目標(biāo)最貼近的建筑形式等方案[6]。

在項目的方案設(shè)計過程中，相關(guān)設(shè)計人員以環(huán)境與方位之間的關(guān)系為依據(jù)，確定環(huán)境總體布局與機(jī)電方案，同時借助BIM軟件綜合對比多套方案，以此選出與可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)相符的最佳方案[7]。

在項目的施工設(shè)計過程中，借助BIM軟件能解決各方面問題，包括施工安裝問題、技術(shù)方法選擇問題、材料配比問題和工程預(yù)算問題。另外，對于土建與機(jī)電兩個專業(yè)，還能實現(xiàn)以下幾種應(yīng)用：沖突與碰撞檢測、綜合布管布線、負(fù)載計算與分析、豎向凈空優(yōu)化，建立不同專業(yè)的施工圖設(shè)計模型，同時直接交付到施工前期準(zhǔn)備階段。

2）BIM技術(shù)在建筑智能化施工階段中的應(yīng)用

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計結(jié)果可知，很多建筑項目都存在效率較低的問題。在項目施工過程中，采用BIM能對材料、場地和設(shè)備等各項信息開展動態(tài)集成，并定期對施工全過程予以模擬，這樣能直觀且真實地反映各個工序狀態(tài)，這能給各專業(yè)復(fù)雜工序的銜接轉(zhuǎn)換等帶來方便，對不同專業(yè)班組和人員的入場、組織進(jìn)行統(tǒng)籌安排。對施工人員而言，在BIM協(xié)助下還能確定自身與其他專業(yè)在施工中需引起重視的環(huán)節(jié)，進(jìn)而提高效率，縮短工期，防止增加成本。

3）BIM技術(shù)在建筑智能化交付運行中的應(yīng)用

在項目的結(jié)算期之內(nèi)，根據(jù)BIM軟件包含的各類信息，對模型中各類構(gòu)件予以自動識別，包括構(gòu)件名稱、基本屬性、規(guī)格尺寸、數(shù)量與性質(zhì)，完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計。對造價人員而言，還能導(dǎo)出和匯總所有統(tǒng)計信息，使施工算量程序得以簡化，保證工程量統(tǒng)計的準(zhǔn)確性。因BIM技術(shù)能對建筑整個周期所用信息進(jìn)行高度集成，所以在建筑的運行維護(hù)過程中，能為保養(yǎng)及維修創(chuàng)造便利[8]。

5 結(jié)語

綜上所述，BIM技術(shù)憑借其可視化、各專業(yè)協(xié)調(diào)、施工模擬與信息完備等特點，能適應(yīng)建筑智能化的各項基本要求，包括安全、高效、舒適與快捷，為建筑創(chuàng)新提供助力，有十分廣闊的應(yīng)用及發(fā)展前景。相信通過對BIM技術(shù)的合理應(yīng)用，能有效推進(jìn)建筑智能化的建設(shè)與發(fā)展，為現(xiàn)代化建筑建設(shè)及發(fā)展提供可靠的技術(shù)支持。