淺談國內公共建筑中的BIM技術應用現狀研究

黃晨曦

（西南交通大學）

1 BIM技術應用現狀

根據《中國建筑業BIM應用分析報告（2020）》可知：超50%的企業已使用BIM 超過三年，與2019 年的應用情況相比，應用超過3 年的企業占比提高了7.7%。從項目類型來看，公共建筑占比73.54%。如此看來，BIM技術主要應用于公共建筑項目。因此，筆者希望以2011-2020 年“創新杯”建筑信息模型（BIM）應用大賽精品案例和全球工程建設業卓越BIM大賽中實際建成的部分國內公共建筑項目作為代表，以項目建設過程中BIM 技術參與階段為維度來對案例進行分類，并歸納總結其優缺點，為以后BIM 技術在建設項目中的應用及發展提供參考依據。三種情況分別為邊緣式應用、階段式應用和全生命周期式運用[1-3]。

2 邊緣式應用

邊緣式應用是指在工程建設過程中，BIM 技術主要參與其中的一個階段，一般是設計階段或施工階段，如圖1 所示。該類型項目主要通過運用BIM技術進行場地分析、災害模擬或施工過程模擬等工作，促使設計或施工階段更高效、精確，提高與業主單位之間的溝通效率。

圖1 BIM技術在建設項目中的應用

符合這種模式的項目有古北SOHO、黑瞎子島北大荒現代生態園、上海金山萬達等，如表1 所示。在這類項目中，仍然以傳統工程建設流程為主，BIM技術承擔輔助作用，主要運用了BIM的可視化、分析性等特性。

表1 BIM應用案例

當BIM 主要應用于前期方案設計階段時，主要體現出其可視化與分析性兩種特性。在BIM 的3D虛擬項目環境下，可以清晰定量分析項目的物理環境，從而實現綠色節能設計，同時可以向業主直觀表現其形式結構，方便業主與設計方進行高效溝通。

當BIM 主要應用于后期施工圖設計階段時，主要體現出其可視化與協調性。與傳統的CAD 二維制圖相比BIM模型能夠綜合建筑、結構、機電等各專業信息，完成碰撞檢查、管線綜合等工作，及時對模型不合理之處進行調整，避免錯、漏、碰、缺現象的發生，達到提高施工圖質量的目的。

當BIM 主要應用于施工階段時，則主要體現出可視化與模擬性兩種特性。該類型項目中BIM技術主要應用于復雜工況下的施工模擬、復雜節點3D模型技術交底、機電管線綜合排布優化以及對現場安全、質量、進度、造價等全方位進行管理，從各個方面保證項目施工任務的順利進行，提升項目整體精細化管理能力。

邊緣化應用項目中的BIM 應用程度較低，在實際工程中實施難度較小，對應用方要求相對較低，但是能夠對項目進行適當優化。因此，這種模式比較適合剛開始接觸BIM技術的設計方或施工方。但是當BIM 技術只被應用于設計階段時，會出現大部分設計師的設計習慣與利用BIM 進行正向設計相悖，難以適應BIM 技術的情況。而且當BIM 技術只被應用于施工階段時，設計工作已經完成，并且多采用二維圖紙作為表達方式，致使施工階段需要重新進行“翻模”。同時，由于設計階段未進行碰撞檢查等工作，后期施工階段中容易產生一系列問題，拉低工作效率。

3 階段式應用

階段式應用是指在工程建設過程中，BIM 技術主要參與其中的兩個階段，大部分是參與設計階段和施工階段，如圖1 所示。部分項目會在策劃階段制定相應的BIM模型交付標準，組建專業的BIM小組。在建筑設計階段，利用BIM 消除不同部門之間信息傳遞的滯后性和誤差性。然后進行管線預埋、洞口預留、凈高控制以及工程量分析等工作，再將其提交給施工方。在施工過程中利用BIM技術做材料擺放、道路規劃、水電規劃等工作。施工方提供的施工模擬結果會反作用于設計階段的施工圖深化設計,從而達成設計方與施工方的高效溝通。符合這種模式的項目有梅賽德斯—奔馳文化中心、長春市規劃展覽館及博物館等，如表1所示。

在該類項目中，BIM 技術與工程建設過程的關系較為緊密，能夠基本滿足施工方與設計方的應用需求。圍繞建設各方協同創造的BIM模型能夠更清楚地展示出建筑的標高、材質、節點連接方式等特性，設計方和施工方能夠更加高效地展開專業計算與分析、設備材料統計、施工進度模擬與安裝模擬等工作，從而節省項目的時間成本和經濟成本。但是階段式應用建筑項目中，受限于設計周期、三維設計標準不夠完善等因素，部分項目選擇在方案設計完成之后，在Revit 中重新制作BIM 模型，再利用其模型進行后期的方案優化和施工圖設計，會造成一定程度的時間浪費和模型沖突問題。

4 全生命周期式應用

全生命周期式應用是BIM技術參與該項目全壽命周期，形成完整體系，如圖1 所示。在策劃階段，項目參與人員會明確BIM 實施目標與準則，確定BIM 應用內容與標準。在設計階段，設計方會運用BIM 技術建立并整合信息模型，從而添加相應的屬性信息，進行深化設計等工作。在施工階段，施工方會依靠BIM技術把握工程重點、難點，合理組織施工進度，建立施工方案。最后運維階段，匯集各種信息的BIM 模型可以被用于指定運營維護方案，支持后期管理等作用。符合這種模式的項目有北京中信大廈、城奧大廈、大興機場等，如表1所示。

這一類型的項目中，BIM技術從造型設計、結構實施、設備管理等多方面為工程建設流程服務。與前兩種模式最為不同的是在運維階段的應用。針對建筑內所擁有的機電系統，BIM 模型可輔助搭建數據可視化3D模型地圖，將智能化各子系統集成可視化平臺上，使建筑的運營情況可視化[4]。這一類項目中的BIM 應用程度最高，充當一個全方面信息知識共享平臺，幫助團隊工作人員完成更綠色、更高效、更精細的工程。在規模較大、統籌部門較多、意義重大以及未來運行時間長遠的公共建筑項目中，將BIM技術應用于全生命周期能夠提高建筑前期建設時期的建造效率，也能降低后期運營維護階段的人力與財力開支。但該模式實施難度較大，對業主、設計方、施工方要求較高，比較適合有一定BIM運用經驗的公司。

5 結語

這三種應用情況中，BIM 技術的使用廣度和深度呈現遞進狀態，BIM 運用方由單一方逐漸轉化為多方協作，其可視化、協調性、分析性、模擬性和集成性逐步得到利用，協同運作難度也在逐漸上升。設計方、施工方以及業主可以根據自身的BIM 運用能力高低，BIM 使用目的的不同來靈活運用BIM 技術。大多數學者和專家認為在項目全壽命周期應用BIM 才能真正體現BIM 的價值所在，但是目前BIM技術在國內的應用主要是實現項目前期光照分析、聲學分析、復雜造型落地和不同專業模型碰撞檢查等工作。想要實現BIM 全壽命周期應用，甚至提升優化BIM 的應用模式，仍然需要整個建筑行業和國家政策的支持。