張 斌

北京立人建筑設計有限公司 北京 100070

在我國城市化建設不斷推進的今天，傳統(tǒng)的 CAD設計過程越來越不能適應工業(yè)發(fā)展的需要，在設計周期長，協(xié)同性差，合理性不足等問題也逐步顯現(xiàn)， BIM技術(shù)可以為此類問題的處理開辟一條嶄新的道路。BIM技術(shù)是項目各個環(huán)節(jié)中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它能分享項目各個環(huán)節(jié)的信息，并在整個項目的整個生產(chǎn)過程中扮演著關(guān)鍵角色。BIM技術(shù)以其數(shù)字化特性，為項目的各環(huán)節(jié)動態(tài)的建立起到了動態(tài)的支撐作用，并不斷地對項目的各環(huán)節(jié)進行動態(tài)的更新，使項目的各環(huán)節(jié)得到有效的調(diào)整，使整個項目的施工流程得到最優(yōu)化，最重要的是提升了項目的整體質(zhì)量。

1 BIM技術(shù)的概念

BIM技術(shù)就是用數(shù)值模擬的方式來模擬建筑的實際信息，它的信息并不只是一個簡單的圖形信息，而是包括了很多的非幾何信息，比如材料的耐火等級，材料的傳熱系數(shù)，構(gòu)件的造價，以及采購信息。BIM其實就是利用數(shù)字化技術(shù)來建造一棟建筑，而建筑的信息就是一個完整的、完整的、有邏輯的信息庫。

2 BIM技術(shù)的特征

BIM技術(shù)又稱“建筑信息建?！?，它指的是利用各種有關(guān)的信息和資料，利用數(shù)字信息進行虛擬的方法，對建筑的實際情況進行建模。通過大量的工程資料信息， BIM系統(tǒng)可以全面、系統(tǒng)地構(gòu)建三維建筑的三維建模，為工程設計、工程監(jiān)理、設備管理、工程可行性檢測、施工成本控制等方面的工作，而且它還具備了可視化、參數(shù)化、模擬性、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性、可出圖性和信息完備性等諸多特性。

3 BIM在工程中的作用

BIM在工程各個階段中的應用作用如下：(1) BIM為項目各個階段的建設創(chuàng)造了直觀的環(huán)境，為項目全壽命期內(nèi)的科學規(guī)劃提供了依據(jù)，并保證了項目各個環(huán)節(jié)的安全和質(zhì)量；(2) BIM具有動態(tài)數(shù)據(jù)庫，可以使項目中的數(shù)據(jù)更加充實，避免了信息的丟失和疏漏；(3) BIM作為工程學的基本功能，在各個階段都能實現(xiàn)建模，為工程建設提供有用的資料，保證各個環(huán)節(jié)之間的協(xié)調(diào)和一致性，從而使整個工程的實施得以成功。

4 BIM在工程中的應用優(yōu)勢

4.1 建筑生命周期的信息共享

建筑工程的施工過程關(guān)系到施工、運營、改建等全過程，它的好壞關(guān)系到施工成本、進度控制、施工質(zhì)量和使用壽命，在建筑施工過程中應綜合考量建筑施工過程中的各方面因素，以保證其合理、符合施工企業(yè)的需求。然而，在常規(guī) CAD設計過程中，由于項目的建設處于整個生命過程的初期階段，其后續(xù)的施工和運營階段具有不確定性，許多因素難以預料，難以確保其合理的設計，而 BIM正是一個完美的方法。有了 BIM的支撐，在建設過程中，如果能確保所有的數(shù)據(jù)都是真實的，就可以對整個施工過程進行仿真，找出目前的問題，并做出相應的修正，這就是整個建筑的整個壽命過程。比如，在工程管理中， BIM可以通過對場地使用、材料需求等各種不同的施工條件進行實時仿真，以實現(xiàn)對工程信息的分享，同時達到了工程與工程的有機結(jié)合，使得工程的總體規(guī)劃更加合理。

4.2 建筑協(xié)同設計的全面優(yōu)化

現(xiàn)代的建筑項目往往都是大型的，所以在這個設計過程中，往往會將這座大樓分成幾個不同的區(qū)域來進行，然后將這些區(qū)域的不同的設計融合在一起。但是，在施工中，設計者是分門別類，而且設計圖紙和方案十分繁雜，難以保證其協(xié)同性， BIM技術(shù)的運用，讓施工項目不再需要考慮這些問題。①BIM技術(shù)是一種以工作集合為核心的施工設計，不同專業(yè)、不同設計人員的設計工作都是建立在相同的BIM模型上的，從而保證不同設計人員在不同的 BIM模型上進行設計，從而保證不同的設計人員在不同的 BIM模型中相互配合，從而保證設計的順利進行。②利用BIM系統(tǒng)中的相關(guān)應用管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對車輛的撞擊識別，快速準確地查找出各個行業(yè)之間的沖突，從而為設計的最佳決策提供了有效的參考，從而保證了各個行業(yè)之間的協(xié)作。③就電力系統(tǒng)而言，通過 BIM建模的三維可視化特性，實現(xiàn)對管道的合理設計和最優(yōu)，可以有效地解決工程和工程之間的不和諧問題。

4.3 支持綠色建筑設計

隨著能源短缺和環(huán)境污染等社會問題的日趨突出，綠色施工是今后的發(fā)展方向，BIM正是對綠色施工的一種有效手段。①為了達到更高的能源效率，在建筑的建筑中，一般都會采用自然光線和自然風來取代傳統(tǒng)的人工光源，比如空調(diào)、風扇等，而在BIM的幫助下，既可以模擬出自然的光線和光線，又可以根據(jù)實際情況，對建筑的各個方面進行優(yōu)化，使建筑的采光和通風得到最好的控制，并使建筑的結(jié)構(gòu)更加合理，并且不會影響到周邊的通風和采光。②在綠色建筑中，建筑物的熱力學特性是影響空調(diào)能量消耗的重要因素， BIM既可以對建筑物在一定條件下的耗能進行估算，又可以通過與同類建筑物的模型和資料進行比較，以便在合理的時間內(nèi)及時地找到問題并做出相應的修正，提高其熱力學特性。除此之外，BIM技術(shù)還可以在綠色建筑內(nèi)部的許多領(lǐng)域中扮演著舉足輕重的角色。比如在燈光條件下，設計人員可以根據(jù)室內(nèi)光線的變化來調(diào)節(jié)照明，并根據(jù)照明的變化來選擇最適合的光源。

5 BIM在工程各階段中的應用

BIM在設計、施工、運營等方面的運用，已不再局限于設計階段，而是滲透到了工程建設的每一個階段。BIM文檔可供不同施工單位進行分享。建筑設計類的學生能夠在工程領(lǐng)域中進行直觀的建模；而建筑工程專業(yè)的墻體材料強度和墻體的孔尺寸均宜；裝備類專業(yè)能夠?qū)ㄖ芰?、聲學、光學等進行分析；建筑工地以其墻體混凝土類型、鋼筋等為宜，進行混凝土等物料的配制和下料；而開發(fā)商以造價、門窗種類、工程量等為宜，進行項目總成本預算、產(chǎn)品訂購等；同時，也可以利用房地產(chǎn)的可見性來進行地產(chǎn)的經(jīng)營。BIM技術(shù)已經(jīng)在施工企業(yè)的上下游環(huán)節(jié)得到了進一步的改進，使得 BIM技術(shù)能夠在工程的全過程中得到有效地應用。在常規(guī)的規(guī)劃中，不同的專業(yè)之間的協(xié)作是一個比較繁瑣的流程，涉及知識的領(lǐng)悟和重構(gòu)，缺少真正的三維空間的直觀，而在一個比較復雜的領(lǐng)域，不同的學科之間的矛盾很容易被平面圖所影響，需要花費很多的時間去配合。通過 BIM技術(shù)，可以實現(xiàn)三個不同的工作模式，從抽象的2D到特定的3D，與現(xiàn)有的審查體系相適應，2D的平面是3D建模的副產(chǎn)品，可以很容易地從模型中獲得，而建模的靈活性，則可以方便地進行修改。BIM使建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣等各個學科都建立在相同的建模基礎上，每個學科都有自己的模型，不用等資金投入，就能第一時間查看別人的修改，同時也能發(fā)現(xiàn)問題所在，并能隨時交流和修正，這才是真正的立體一體化協(xié)同設計。

5.1 設計階段

BIM可以從概念的設計入手，并全面地融入到整個設計的全流程中，而一個可視化的空間造型模型在研究建筑和城市的環(huán)境之間的聯(lián)系，也可以應用到工程的績效評估中去。由于 BIM技術(shù)具有高可視化、可視化、參數(shù)化等特點，使得設計者能夠在概念設計的過程中，迅速準確地傳達出設計者的思想，并與各個行業(yè)的工程師進行信息的交換和傳輸，達到了早期的質(zhì)量、可視化和協(xié)同化的效果。當用戶需求或思想發(fā)生變化時，根據(jù)參數(shù)性運算可以迅速地對設計結(jié)果進行修改，使整個項目的設計過程得到極大的改善。BIM在概念設計中的運用，要從空間形式的思考、裝飾材料的運用、室內(nèi)裝飾色彩的選用等幾個層面來進行。

在方案設計階段，利用 BIM技術(shù)進行項目選擇，其目標是選擇最優(yōu)的方案，并給出相應的設計模式。BIM技術(shù)方案的制定是在 BIM技術(shù)的基礎上，運用 BIM技術(shù)，對多種方案進行加工或局部的修改，以供選擇，從而在可視的立體環(huán)境中進行方案溝通、討論、決策，從而達到?jīng)Q策的直觀、有效的目的。BIM系列的建模、渲染、動畫技術(shù)都非常強大，利用 BIM模型可以將二維專業(yè)抽象的二維建筑物的形象形象化、直觀化，從而使業(yè)主等非專業(yè)人士對工程的功能判斷更為明確、高效，決策更為準確。在此基礎上，利用 BIM技術(shù)和虛擬技術(shù)對實際的建筑進行了建模，可以繪制出非常逼真的模型，讓設計師可以根據(jù)自己的想法來建造一個“虛擬”的空間，還可以隨意地改變自己的空間，查看自己的作品，直到自己的作品達到了預期的程度。從而可以讓各個設計者的設計意向更加直觀、真實、詳盡地呈現(xiàn)，給項目的投資人以直觀的感覺，同時也可以為后期的工程建設打下良好的基礎。

初步設計是一個處于項目設計與圖紙設計的中間環(huán)節(jié)，是對項目的進一步完善。在這一步，對施工的建模進行了細致地論證，并配合結(jié)構(gòu)、設備建模進行了驗證。利用 BIM技術(shù)建立建筑模型，對平面、立面、剖面進行統(tǒng)一檢驗，對模型進行切割，生成平面、立面和剖面，構(gòu)成了建筑的初步結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)、設備模型和平面平面平面圖。BIM在初期的應用包括結(jié)構(gòu)分析、性能分析和計算。

在工程建設中，工程施工圖是一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，它在工程的建設中起著舉足輕重的作用。該階段的內(nèi)容是以工程的結(jié)構(gòu)圖來表述工程的總體規(guī)劃和結(jié)果，并以此為工程的工程建設提供參考。BIM在建筑圖紙設計中的運用是建立各個建?；A之上的一個復雜流程。各個專業(yè)包括建筑，結(jié)構(gòu)，給排水，暖通，電氣等專業(yè)。然后，根據(jù)專業(yè)設計、施工等知識架構(gòu)，進行一些簡單的節(jié)點設計、碰撞檢查、三維管線綜合等方面的應用，從而實現(xiàn)了對工程設計的多項最優(yōu)設計。在考慮到可能會對凈高產(chǎn)生一定影響的關(guān)鍵區(qū)域進行詳細的研究，并對其進行合理的布局和合理的規(guī)劃。BIM在施工圖的設計中的運用，主要有：各個協(xié)作的BIM檢查，結(jié)構(gòu)分析，工程量計算，節(jié)點大樣深化，三維渲染圖繪制。

5.2 施工階段

第一，BIM為工程項目搭建了一個虛擬的模擬模型，包括工程項目的虛擬工程模型、過程控制模型和費用控制模型。BIM技術(shù)為工程建設中的三維+二維建模，實現(xiàn)了對全部數(shù)據(jù)的實時同步。第二， BIM在施工過程中建立了5D建模，能夠?qū)こ淘靸r進行細致地分析，動態(tài)地對施工過程、區(qū)域和施工時間內(nèi)的施工數(shù)量進行動態(tài)的估算。BIM是對項目實施過程中的單位單價與費用之間的內(nèi)部聯(lián)系進行具體的測算，以保證項目造價的精準性。在常規(guī)的工程中，是不可能預知利潤和損失的，但是 BIM卻可以通過 BIM來估算出工程的收益和損失，從而使設計單位的損失得到最小化。第三，由于建筑工地中存在著大量的零件裝配作業(yè)，如果將零件運至工地進行組裝，會造成不必要的資源浪費，造成一定的經(jīng)濟損失，使用 BIM可以在一個虛擬的空間中完成零件的裝配，既節(jié)省了工期，又節(jié)省了投資。比如：在建筑工程中使用的是鋼架，由于鋼材要在工廠進行焊接和組裝，所以很可能會產(chǎn)生裝配上的偏差，因此，在此基礎上，利用3D激光技術(shù)，將相應的三維尺寸建模出來，然后將其導入 BIM中，在 BIM中生成一個鋼架，實現(xiàn)了整個鋼架的焊接和組裝。第四，各個專業(yè)并不是獨立的，許多專業(yè)都會有類似的工作，比如水電、給排水、裝修等，BIM可以對不同的工作進行評估，通過 BIM技術(shù)對不同的工作進行評估，發(fā)現(xiàn)工作中有沖突，提供相應的圖紙，幫助改善工地的施工條件。在實際的工程中，由于各種工種的錯接、漏接等問題，采用BIM軟件對其進行調(diào)整，有利于對不同的工種進行最優(yōu)的優(yōu)化，同時BIM還具備立體的功能，保證了各個工種的工作可以進行順暢的操作。第五，采用BIM技術(shù)進行建筑結(jié)構(gòu)的三維建模，能夠在 BIM中直觀地反映施工場地的實際情況和施工狀況，通過 BIM軟件對各種設備進行合理的布置，并對各種機械設備進行合理的管理，保證工程的安全。此外，BIM還可以對施工現(xiàn)場構(gòu)件和設備進行檢驗，規(guī)范構(gòu)件和設備的使用，避免施工現(xiàn)場存在的隱患。第六，BIM在項目實施階段對項目的成本進行了有效的管理，并對項目的業(yè)主進行了成本的監(jiān)控。比如：在項目建設過程中，由顧問公司引入BIM技術(shù)，BIM自身就能構(gòu)建三維建模，再將成本和時間導入到三維建模中，從而實現(xiàn)對項目的精確配置。數(shù)量和產(chǎn)量BIM對工程項目付款提供了準確的數(shù)據(jù)支撐。第七，BIM為項目建設提供了直觀的環(huán)境，為項目提供了相應的施工方案，BIM提供了一個項目的效果圖，方便了業(yè)主和施工方的對比。通過BIM技術(shù)，可以模擬出與實際情況相吻合的工程效果，突出了建筑的可視化設計在建筑中的作用。

6 結(jié)束語

綜上所述，BIM技術(shù)是一項新的施工技術(shù)，它使施工過程中的信息、數(shù)據(jù)、時間、經(jīng)濟效益都得到了極大地提升。BIM技術(shù)在施工項目中具有廣闊的應用前景，可以更好地滿足建筑業(yè)的發(fā)展需要，所以施工單位要抓緊時間，充分利用 BIM技術(shù)，并根據(jù)國內(nèi)的具體條件進行創(chuàng)新。BIM技術(shù)在項目建設中的應用，可以為項目的各個環(huán)節(jié)提供有力的信息支撐，預防各個環(huán)節(jié)的施工危險，增強項目管理的能力，充分發(fā)揮 BIM技術(shù)在各個項目中的重要地位。