汪金喜

（甘肅第六建設集團股份有限公司，蘭州730000）

0 引言

隨著3D圖形技術的不斷發(fā)展，BIM（建筑信息模型）技術在建筑設計的應用也越來越多。在建筑施工行業(yè)中，BIM解決了工程建設施工順序、施工流程、結構設計等方面的可視化問題，實現(xiàn)業(yè)務流程再造，推進項目決策的科學化與精細化。通過虛擬3D建模技術采集建筑信息，直觀化、形象化展現(xiàn)建設過程中可能遇到的各類問題，最終促進建筑施工設計的優(yōu)化，從而實現(xiàn)對施工設計方案的最佳選擇。通過BIM技術應用，解決了施工各環(huán)節(jié)的有機協(xié)同與成本控制。

1 BIM技術的應用特點

1.1 實現(xiàn)建筑施工方案的可視化

可視化對于建筑施工非常重要，可視化設計過程的實現(xiàn)如圖1所示。建?？山馕鰹槿矫鎯热荩海?）環(huán)境模型；（2）建筑結構模型；（3）施工設施模型等。通過3D建模中上述各類模型的協(xié)同設計，利用RVT、NWC、CSV文件標準，實現(xiàn)4D模擬施工，最終導出可視化NWD文件，使整個建筑物工程整體外觀、主體結構、細處構造等全面直觀反映出來，這是以往簡單的建筑物表面施工二維圖無法實現(xiàn)的，如圖1所示。

1.2 促進工程項目各方的協(xié)調性

BIM技術具有為建筑工程施工協(xié)調服務的功能，通過對各方各專業(yè)的交叉問題進行收集，并運用數(shù)字化分析生成協(xié)調數(shù)據(jù)，為建筑項目各方提供協(xié)調幫助。BIM的協(xié)調服務出現(xiàn)在建筑工程項目的全過程，工程項目各方可通過BIM的協(xié)調服務，可提前實現(xiàn)隨時隨地的問題溝通，從而避免施工問題的出現(xiàn)，保證建筑施工的順利進行。

圖1 基于BIM施工方案的可視化設計過程

1.3 實現(xiàn)建筑施工的模擬與優(yōu)化

BIM技術對建筑作業(yè)以建模效仿，發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的作業(yè)問題并及時處理，以實現(xiàn)建筑施工設計改善的目標。其方針模擬過程具體見圖2所示。經過創(chuàng)建3D模型，梳理作業(yè)流程，對作業(yè)環(huán)節(jié)仿真再現(xiàn)，達成作業(yè)過程的動態(tài)監(jiān)察，最后剖析和評定施工計劃，判定計劃的實操性，且經過調整改善方案，明確最終的建設計劃，如圖2所示。

圖2 基于BIM施工方案的模擬與優(yōu)化過程

通過三維建模完成對建筑施工中各場景的模擬，完美實現(xiàn)了現(xiàn)實場景的預演，從而對未知的問題進行優(yōu)化，例如建筑施工方案中的綜合管線設計、管線的碰撞檢查等，都能通過BIM技術的可視化展示進行診斷預測，并最終實現(xiàn)方案的改進優(yōu)化，從而確保建筑施工的質量安全。

2 BIM技術在建筑設計管理中的應用分析——以鋼筋結構設計為例

2.1 工程概況

工程位于某商業(yè)區(qū)，總建筑面積55.8萬m2，地上建筑面積約49萬m2，地下約10.8萬m2，建筑高度610 m，地上68層，地下4層，基礎埋深46.9 m。該項目是一組集高端寫字樓、甲級商業(yè)及休閑娛樂等功能于一體的較高層建設項目，施工結構定為巨型框架與型鋼砼核心筒結構體系，巨型框架由巨柱、轉換桁架、巨型斜撐和重力柱構成，核心筒由鋼板剪力墻、鋼暗柱等構成，總用鋼量約8萬t。

2.2 鋼結構三維模型構建

BIM技術在施工方案中的優(yōu)化體現(xiàn)在其可以在狹小的空間里合理安排堆場規(guī)劃，使施工設計人員和技術人員不必受限于過去的二維空間施工圖紙設計，而是借助現(xiàn)有的BIM數(shù)學建模標準來進行三維式施工結構的參數(shù)化模型設計，從而借助模型的透明化效果來作為設計和施工的依據(jù)。過去的二維施工圖無法有效快速地表達出施工項目各自之間的相互關系和各專業(yè)交叉作業(yè)的影響狀態(tài)。因此，對BIM模型進行設計，可以在鋼結構的構件大小、方位與土方、機電設備與自動化控制系統(tǒng)、帷幕等施工各流程的關聯(lián)關系在BIM模型中直觀地反映出來，從而對BIM模型進行相應的模擬計算，實現(xiàn)BIM技術在施工中的具體應用。

2.3 鋼平臺設計方案

鑒于現(xiàn)場施工空間十分狹窄，堆料場設置有所局限的實際，通過采取多次方案比較分析，利用BIM數(shù)學建模方式，形成了一種鋼平臺三維模型，對人員車輛來回路徑、堆場劃分與布置以及機械設備放置位置都有直觀的演示。鋼平臺BIM模型如圖3所示。經專業(yè)技術人員驗證，證明了鋼平臺的設計標準和施工實際符合該工程的實際要求。鋼平臺現(xiàn)場實際情況如圖4所示。

圖3 鋼平臺BIM模型

圖4 鋼平臺現(xiàn)場實際情況

2.4 鋼結構深化設計

通過建立BIM工程模型使以往二維圖紙在細處無法對缺陷有效發(fā)現(xiàn)的問題得到解決，因而不存在施工人員到現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)實際缺陷后才加以解決的現(xiàn)象，節(jié)約了工時和經濟成本。實際上，BIM技術不僅可以及時發(fā)現(xiàn)問題，還能夠提供優(yōu)化施工方案。通過將專業(yè)建立的BIM模型整合在一起，并執(zhí)行碰撞測試程序，給出碰撞報告從而實現(xiàn)輔助設計優(yōu)化。在這些工程中，借助BIM模型整合，鋼結構深化設計討論、修改和驗證過程的周期有所減少，對鋼結構支架的布置、安裝空間及吊頂高度等方案進行調整與優(yōu)化，緩解了交叉作業(yè)中產生的缺陷。

2.5 鋼結構4D施工模擬

在以往的施工過程中，項目部主要通過橫道圖比較法來判斷工程的實際運行狀況與設計方案的差異。次種方式表面上看既簡單又直觀，但各個環(huán)節(jié)之間的邏輯關系不夠清晰，也無法通過進度計劃測算相應參數(shù)，最優(yōu)路線和計劃設計存在缺陷。而BIM模型充分解決了這些問題，將已設計完畢的3D模型上傳至軟件Navisworks中，對關鍵環(huán)節(jié)通過施工順序模型給予展示，調整時只需要移位或參數(shù)校正的開關即可滿足預設的施工效果，并以3D形式直觀呈現(xiàn)，易于理解和信息通聯(lián)，使鋼結構無論在整體構架還是細處設計上都能夠符合設計要求。

2.6 鋼結構輔助施工

2.6.1 鋼板墻施工順序

工程的鋼板墻施工包含4個區(qū)域，每個區(qū)域的鋼板墻在吊裝時相互影響其余鋼板墻的安裝位置，這就需要在安裝之前設計好施工順序。BIM模型按照現(xiàn)場的實際環(huán)境，以動態(tài)圖形式直觀展現(xiàn)鋼板墻所有施工順序，合理安排吊裝工藝進度。

2.6.2 輔助交底

過去的現(xiàn)場施工和安全要求主要是由項目負責人對照圖紙就相應內容進行口頭講解，保證溝通的有效性。利用BIM模型向施工工人進行技術交底，可以激發(fā)施工人員的興趣，使施工人員能夠以直觀、主動的知識接收來理解交底人員的意圖和事項，抑制差錯發(fā)生。

2.7 BIM技術對施工過程中的質量控制應用

利用BIM技術創(chuàng)建的三維模，把作業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)傳輸?shù)紹IM模型上，可以整體展示工程總體亦或部分的施工水平，進而大大提升施工質量管控成效。另外，以BIM為基礎的質管，能夠對工程各個建設時期的質量加以管控，且依托計算機技術，達成質管信息的精準傳輸與即時共享，滿足項目各個參與方的質管信息了解訴求，為施工方連接起交流與控制的紐帶，進而更便利地對施工質量加以管理。

3 “BIM＋”應用的發(fā)展趨勢

BIM技術在我國建筑設計管理中的應用可以說越來越廣，目前正在向多階段、集成化、多角度、網絡化、智能化、協(xié)同化、普及化等方面發(fā)展，呈現(xiàn)出基于“BIM+”背景下對云計算、大數(shù)據(jù)等先進信息技術集成應用的特點。具體而言，一是從設計階段向施工階段延伸。有40%以上的用戶認為施工階段是BIM技術應用最有價值階段，59.7%的用戶認為目前BIM應用正在從設計階段逐漸過渡到施工階段。二是從單業(yè)務向多業(yè)務集成延伸。集成應用模式解決了不同軟件和硬件相互集成應用（如工程量計算軟件形成的算量模型與鋼筋翻樣軟件集成），對于具有復雜幾何構件，可以明顯增加生產效率。三是從單純技術應用向與項目系統(tǒng)化管理集成應用過渡。BIM技術有效解決生產協(xié)同、數(shù)據(jù)協(xié)同問題，增強了管理模塊相互之間的數(shù)據(jù)協(xié)同和共享效率，為項目管理提供一致的模型，支持各參建方溝通、決策、審批、項目跟蹤、通信等。四是從單機應用向基于網絡的多角度協(xié)同應用延伸。依托于云計算、大數(shù)據(jù)等技術達到真正協(xié)同，方便信息采集、高效分析，實現(xiàn)“云+端”的應用模式。五是從重點性工程項目應用向普通項目拓展。從BIM技術起初應用于規(guī)模較大的重點項目，到最近及未來的時間有更多的項目已經開始或即將開始積極推廣BIM應用，為施工現(xiàn)場管理和協(xié)同帶來革命，從而制訂更好的施工方案。

4 結語

近些年，因為BIM技術迅猛提升，其在建筑施工計劃優(yōu)化中的運用已十分普遍，實踐表明，依托BIM技術對達成多方協(xié)調工作、改進建筑施工計劃、提升施工管控網絡化水平等均有不可忽視的效能。筆者堅信，伴隨該技術在建筑施工管控中的深入運用，愈來愈多的建筑公司會運用該技術，這對于BIM技術的發(fā)展而言大有裨益。

[1] 王春濤，陳留兵.BIM技術在建筑工程施工中的應用[J].南通職業(yè)大學學報，2015（06）.

[2] 姜軼.應用BIM模型加強建筑工程造價管理研究[J].中國高新技術企業(yè)，2016（03）：175-176.

[3] 王青薇，張建平.基于BIM的工程投資控制研究[J].工業(yè)建筑，2011（04）：34-35.