BIM在建筑施工中的應(yīng)用研究

BIM以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，是對(duì)工程項(xiàng)目設(shè)施實(shí)體和功能特性的數(shù)字化表達(dá)（見(jiàn)圖1）。實(shí)體模型內(nèi)不僅有三維幾何形狀信息，還包含了大量的非幾何形狀信息，如建筑構(gòu)件的材料、重量、價(jià)格和進(jìn)度等，因而可用于模擬真實(shí)世界的行為。BIM的應(yīng)用貫穿于整個(gè)項(xiàng)目全生命周期的各個(gè)階段，包括規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)管理。

          圖1 基于BIM實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全生命周期信息傳遞

        隨著國(guó)內(nèi)建筑業(yè)對(duì)BIM的了解越來(lái)越多，大家逐漸認(rèn)識(shí)到BIM對(duì)行業(yè)、企業(yè)發(fā)展的重要性。《2011-2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中曾多次提到BIM技術(shù)，建設(shè)行業(yè)已經(jīng)把BIM作為支撐行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的核心技術(shù)重點(diǎn)發(fā)展。與此同時(shí)，對(duì)BIM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的呼聲也越來(lái)越高。為此，住建部組織了BIM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究工作，由中國(guó)建筑科學(xué)研究院牽頭成立了“中國(guó)BIM發(fā)展聯(lián)盟”，聯(lián)合國(guó)內(nèi)研究單位、院校、企業(yè)、軟件開(kāi)發(fā)商共同承擔(dān)BIM標(biāo)準(zhǔn)的研究以及BIM軟件的開(kāi)發(fā)。

        同時(shí)，與BIM有關(guān)的技術(shù)交流也越來(lái)越多。2010年、2012年，中國(guó)圖學(xué)學(xué)會(huì)在北京成功舉辦了“BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)、施工及房地產(chǎn)企業(yè)協(xié)同工作中的應(yīng)用”國(guó)際技術(shù)交流會(huì)。而在設(shè)計(jì)領(lǐng)域、施工領(lǐng)域，BIM已經(jīng)開(kāi)始了探索式的應(yīng)用。

        繼北京奧運(yùn)會(huì)主體育場(chǎng)——“鳥(niǎo)巢”首次使用BIM技術(shù)后，上海中心、北京“中國(guó)尊”、銀河SOHO、武漢中心、天津117大廈等大型、復(fù)雜項(xiàng)目也開(kāi)始在設(shè)計(jì)和施工階段采用BIM技術(shù)。

        BIM在施工階段的應(yīng)用，所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在六大方面：可視化展示、施工工序及工藝模擬、機(jī)電專業(yè)深化設(shè)計(jì)、施工進(jìn)度模擬、施工成本管理和數(shù)字化構(gòu)件加工。

        可視化展示。如利用設(shè)計(jì)院提供的二維圖紙建立土建結(jié)構(gòu)及機(jī)電BIM模型（見(jiàn)圖2），基于BIM的精裝修（見(jiàn)圖3），BIM模型的整合（見(jiàn)圖4）。

圖2 土建結(jié)構(gòu)及機(jī)電BIM模型

圖3 基于BIM的精裝修

圖4 云南科技館各專業(yè)整合模型

       施工工序及工藝模擬。如對(duì)施工方案的驗(yàn)證（見(jiàn)圖5），BIM技術(shù)在深基坑中的應(yīng)用（見(jiàn)圖6），對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行模擬以反映施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工序情況（見(jiàn)圖7）。

圖5 鋼結(jié)構(gòu)在吊裝過(guò)程中的碰撞驗(yàn)證

圖6 建研院新科研大樓基坑支護(hù)、樁基礎(chǔ)、錨桿模型的建立

圖7 對(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的模擬

       機(jī)電專業(yè)深化設(shè)計(jì)。建立機(jī)電專業(yè)BIM模型，實(shí)現(xiàn)碰撞檢查、管線綜合、數(shù)字化加工、預(yù)構(gòu)件加工、模擬安裝等應(yīng)用（見(jiàn)圖8）。

圖8 機(jī)房設(shè)備及管線綜合布置

       施工進(jìn)度模擬。通過(guò)將BIM模型與施工進(jìn)度計(jì)劃關(guān)聯(lián)和場(chǎng)地狀況進(jìn)行4D動(dòng)態(tài)模擬，4D動(dòng)態(tài)模擬形象地反映了施工過(guò)程中施工現(xiàn)場(chǎng)狀況以及各項(xiàng)數(shù)據(jù)的變化。通過(guò)對(duì)日期、工序的選擇，更可直觀展示當(dāng)日、當(dāng)前工序工程進(jìn)展情況以及工程量變化情況。

       如，PKPM-4D施工動(dòng)態(tài)模擬軟件具有易用性，只需簡(jiǎn)單三步實(shí)現(xiàn)4D施工管理；可展示進(jìn)度計(jì)劃：支持導(dǎo)入主流進(jìn)度計(jì)劃軟件格式，并提供進(jìn)度展示功能（見(jiàn)圖9）；可展示建筑模型：兼容目前市場(chǎng)上的多種建模軟件，如：Revit、Archicad、Magicad等。此外，本管理系統(tǒng)還可導(dǎo)入IFC格式的文件，在系統(tǒng)中形成建筑模型，方便用戶使用，免除了用戶每次應(yīng)用時(shí)需要打開(kāi)多個(gè)系統(tǒng)的問(wèn)題。平臺(tái)通過(guò)分析場(chǎng)地布置與施工進(jìn)度之間、各種施工設(shè)施之間、材料供給與需求之間等諸多復(fù)雜的依存關(guān)系，將BIM模型和施工進(jìn)度計(jì)劃鏈接起來(lái)，可實(shí)現(xiàn)BIM模型與進(jìn)度軟件之間的雙向數(shù)據(jù)交流和反饋。

圖9 進(jìn)度計(jì)劃展示

       施工成本管理。通過(guò)PKPM-5D施工動(dòng)態(tài)模擬軟件，利用BIM模型，實(shí)現(xiàn)了工程量計(jì)算與計(jì)價(jià)的雙向數(shù)據(jù)銜接，當(dāng)模型改動(dòng)時(shí)能夠?qū)崟r(shí)反映工程造價(jià)的變化。在BIM模型中已經(jīng)包含了完備的成本數(shù)據(jù)，與進(jìn)度信息結(jié)合，隨著形象進(jìn)度的動(dòng)態(tài)展示，實(shí)時(shí)生成S型成本曲線（見(jiàn)圖10）。

圖10 實(shí)時(shí)生成S型成本曲線

       數(shù)字化構(gòu)件加工�？蓪�(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)BIM深化設(shè)計(jì)、竣工驗(yàn)收等。