BIM技術在建筑工程中的應用

□ 陳 靜

BIM技術在建筑工程中的有效應用既可以對建筑施工資源進行優化配置，防止資源浪費，也可以模擬建筑工程施工過程，從而加強建筑工程施工管理。因此，BIM技術在建筑行業受到了高度關注和青睞。但是，由于BIM技術在國內建筑行業中應用時間相對較短，所以其應用過程中還存在技術人員短缺、資金投入不足等問題。針對BIM技術在建筑工程中的應用，對推動建筑行業信息化發展有著深遠意義[1]。

1 ??BIM技術的概述

BIM技術是一種基于計算機輔助圖像設計發展而來的建筑信息模型技術，可根據擬建建筑項目的所有有效信息及數據來構建對應的三維立體模型，以此達到對建筑物進行數字信息仿真模擬的目的。同時，BIM技術的應用不只能夠集成模擬建筑物數字信息，而且可以將建筑、結構、水道、暖通、電氣及概預算等部門密切聯系在一起，細化和明確各部門分工，提高圖紙設計的科學性、合理性及可行性，避免因部門間缺乏溝通和協調而影響設計效果。此外，相較于傳統2D技術，BIM技術不只是一種虛擬建模技術，也是一種先進的工作方法及工作模式，具有系統性，對提高建筑工程中的工作效率及效果具有積極的影響[2]。

2 ??建筑工程的發展現狀

縱觀國內建筑工程行業的發展現狀，主要有以下兩方面的表現。一是建筑的類別逐漸增多。隨著建筑行業的多元化和持續深化發展，其專業性也隨之提高，商業建筑、民用建筑、市政建筑等不同的建筑類型，在設計、施工及維護等方面，也存在明顯的差異。二是建筑項目的建設難度逐漸增大。建筑行業日益趨于多元化發展，高層、超高層及異形等建筑結構日益增多，無形中增大了建筑工程的施工難度，提高了對技術的要求。有些開發商和施工企業為了降低成本，以次充好、弄虛作假，制造了“豆腐渣工程”，造成了許多安全隱患，甚至導致經濟財產損失。為此，國家加大了對建筑行業的整頓力度，以肅清建筑行業的不良風氣[3]。

3 ??實例概況

某建筑項目是集酒店、商業及住宅為一體的綜合性項目，效果圖如圖1所示。占地面積約3.2萬m2，總建筑面積約4.5萬m2，建筑高度最高為35.4m。該項目中應用BIM技術主要集中在建立前期建筑信息模型和后期管線綜合深化設計兩方面，有效提高了該項目的施工效率及效果，也減少和避免了方案變更，降低了項目成本投入。

圖1 某建筑模效果圖

該項目的施工難點有以下幾點。（1）因為地下建筑面積比較大，再加上基礎標高參差不齊且深度大，施工難度大。（2）地下管線復雜且縱橫交錯，排布優化難度大。（3）墻體預留孔洞比較多，定位難度大。使用傳統的技術手段很難解決上述難點，而應用BIM技術則可以有效解決。

4 ??BIM技術在建模階段的應用

4.1 軸網標高的統一

BIM技術人員先把設計好的CAD圖紙上的數據及信息導進Revit軟件中，再構建出對應的軸網標高，并通過共享平臺與其他BIM技術人員進行分享，確保所有專業可以在統一的軸網標高下進行建模，促進各專業工作實現密切銜接、科學協調[4]。

4.2 專業內部的協調統一

設計人員借助BIM系統將二維平面圖轉化為既直觀形象又可視的三維立體模型圖，部分模型如圖2所示。各專業的BIM設計人員均要注意管道不能發生碰撞，以機電專業為例，其BIM設計人員在建模過程中，一定要堅持和遵“小管讓大管、風管讓水管、無壓管讓有壓管”等施工原則，而且機電管道一定要避開梁、柱，若CAD圖紙上要求預留孔洞的部位，必須提前做好預留工作，以便后期碰撞檢測，加快項目施工效率，優化項目質量。

圖2 部分機電BIM模型

4.3 各專業之間的協調統一

BIM技術人員在Revit中構建好模型后，要及時導出，以便進行各專業間的碰撞檢測。并根據各專業間的碰撞檢測情況和結果對管道走勢進行適當優化及改變，以加快項目施工效率，降低項目成本投入。

5 ??BIM技術在施工階段的應用

5.1 碰撞檢測

為了確保整個項目各專業間實現密切銜接，借助軟件自有的碰撞檢測功能或Navisworks等軟件，對管線、墻體梁柱等做全面細致的碰撞檢測，明確所有的碰撞點，使得技術人員可以直觀形象地看到模型中的碰撞點及沖突點，從而提前找出設計中的問題，并制定優化措施加以解決。不管是建立建筑模型還是修改模型都是在為實際施工做準備工作，所以正式開始施工前，需找出所有的質量隱患，并制定措施將其排除，為實現預期的施工質量目標提供保障。碰撞檢測可分為硬碰撞和軟碰撞，其中硬碰撞指的是對兩個構件進行交叉碰撞檢測，Revit軟件是當下硬碰撞中應用最多的軟件；軟碰撞則是對兩個構件進行定間距碰撞檢測，通常都是應用于對局部位置的凈高進行檢測。比如，對地下車庫凈高進行檢測，以檢驗其是否可以滿足車輛自由出入的要求。相對于Revit軟件而言，Navisworks軟件的軟碰撞檢測功能可以有效解決碰撞檢測空間協同方面不足的問題。借助Navisworks軟件可對三維建筑模型中的數據及信息進行有效檢測，使得二維CAD圖紙內的煩瑣內容可以直觀、形象、清晰地呈現在技術人員面前，實際施工的過程中，能夠根據三維模型查看所有位置的管線和構件布局等情況，從而有效減小施工難度，推動工程實現良性發展[5]。

5.2 管線綜合設計

二維管線綜合設計圖紙在技術上存有許多缺陷，會增大實際施工的難度。為了改善這一問題，應用BIM技術把二維管線綜合設計圖紙轉化成三維管線綜合設計模型，可以直觀呈現各個管道之間的狀態及關系等情況。由此可見，運用BIM技術可以有效解決管線布置錯綜復雜的問題。利用Revit軟件把二維平面設計圖變為三維管線立體模型，以便檢測出并明確各專業間的實際沖突情況，最終形成詳細的碰撞點報告，詳見表1。同時，可以將碰撞點詳細報告反饋給各專業的設計人員，以便其對設計方案做調整及優化；然后再次進行檢測，發現新問題立刻反饋調整，如此反復多次檢測，直至管線綜合設計方案達到最優。設計人員利用BIM模型在對管線綜合優化的同時，可以確保施工方案的科學性與可行性。該項目應用BIM技術前，在地下車庫內總共發現碰撞點190多處，通過反復檢測和制定措施優化并消除170多處。這樣通過測算能夠縮短46d的工期，各項費用可節省約20萬元，提高整個項目的社會效益及經濟效益。

表1 碰撞點的詳細報告

5.3 虛擬漫游

運用Navisworks軟件的虛擬漫游功能指揮“模擬人”在碰撞檢測優化過的建筑模型內，從地下室走至頂樓，并錄制保存“模擬人”行走的整個過程。再將制作好的動漫模擬視頻交給項目各參與方進行觀看，以便其能清楚各分項工程的情況。同時，通過動漫模擬視頻也能看到建筑物的內外構造情況及室內裝飾效果，從而加強甲方、乙方和業主三方的溝通。業主也可根據三維模型及現實需要提出合理的調整及優化意見。

5.4 圖紙輸出

以前，國內建筑圖紙審查都是以二維圖紙為準，因此施工圖設計基本都是二維圖。傳統的二維圖在應用時，需要施工人員將平面圖、剖面圖及立面圖結合到一起才能確定空間位置，既費時又費力，也容易出現錯漏，進而會減緩工程施工速度，延遲工期。但是隨著建筑行業的不斷發展，各種類別及形狀的建筑結構及構件層出不窮，傳統的二維平面圖紙已無法適應建筑行業的發展要求。鑒于此，應用BIM技術構建可視化的三維建筑模型，可以直觀呈現異形構件或設備等幾何特征及空間位置，并且可以通過Revit的自動出圖功能剖切建筑模型的任何位置，進而將所需的二維平面圖紙生成，并傳輸出來，以供所有參與施工的人員進行觀看，間接指導施工，加快施工效率，縮短整體施工工期。

6 ??結論

BIM技術作為一種信息化輔助建模技術，在建筑工程中應用不僅順應了建筑行業信息化發展的要求，而且也有效解決傳統施工圖紙設計中的不足及問題，使得施工過程更加直觀、可視化地呈現出來，有利于加強各部門及各方之間的聯系及溝通，提高施工方案的合理性及可行性，強化建筑工程項目全過程管理，從而推動建筑行業實現健康、有序、快速的發展。