BIM技術(shù)在北京銀峰SOHO項(xiàng)目的應(yīng)用

霍 磊，周競天，顧 鵬，張五寶

（北京興電國際工程管理有限公司，北京 100044）

1 BIM介紹

BIM 是建筑信息模型(Building Information Modeling)的縮寫，指基于最先進(jìn)的三維數(shù)字設(shè)計(jì)和工程軟件所構(gòu)建的“可視化”的數(shù)字建筑模型。BIM 為設(shè)計(jì)師、建筑師、水電暖鋪設(shè)工程師、開發(fā)商乃至最終用戶等各環(huán)節(jié)人員提供“模擬和分析”的科學(xué)協(xié)作平臺(tái)，幫助他們利用三維數(shù)字模型對項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造及運(yùn)營管理。對于設(shè)計(jì)師、建筑師和工程師而言，應(yīng)用 BIM 不僅要求將設(shè)計(jì)工具實(shí)現(xiàn)從二維到三維的轉(zhuǎn)變，更需要在設(shè)計(jì)階段貫徹協(xié)同設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)和可持續(xù)設(shè)計(jì)理念。其最終目的是使得整個(gè)工程項(xiàng)目在設(shè)計(jì)、施工和使用等各個(gè)階段，都能夠有效地實(shí)現(xiàn)節(jié)省能源、節(jié)約成本、降低污染和提高效率。

1.1 BIM的特點(diǎn)

1.1.1 可視化

可視化即“所見所得”的形式。對于建筑行業(yè)來說，可視化的真正運(yùn)用在建筑業(yè)的作用是非常大的。例如經(jīng)常拿到的施工圖紙，只是各個(gè)構(gòu)件的信息在圖紙上采用線條繪制來表達(dá)，其真正的構(gòu)造形式就需要建筑業(yè)參與人員去自行想象了。對于一般簡單的東西來說，這種想象也未嘗不可。但是現(xiàn)在建筑業(yè)的建筑形式各異，復(fù)雜造型在不斷出現(xiàn)，這種光靠人腦去想象的東西就未免有點(diǎn)不太現(xiàn)實(shí)了。BIM 提供了可視化的思路，讓人們將以往的線條式的構(gòu)件以一種三維的立體實(shí)物圖形展示在人們的面前。目前建筑業(yè)也有由設(shè)計(jì)方面出效果圖的案例，但這種效果圖是分包給專業(yè)的效果圖制作團(tuán)隊(duì)，通過識(shí)讀、設(shè)計(jì)制作出的一種線條式信息，并不是通過構(gòu)件的信息自動(dòng)生成的，缺乏同構(gòu)件之間的互動(dòng)性和反饋性。然而 BIM 提到的可視化是一種同構(gòu)件之間能夠形成互動(dòng)性和反饋性的可視。在 BIM 建筑信息模型中，由于整個(gè)過程都是可視化的，因此，可視化的結(jié)果不僅可以用來展示效果圖及生成報(bào)表，更重要的是，項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營過程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行。

1.1.2 協(xié)調(diào)性

協(xié)調(diào)性是建筑業(yè)中的重點(diǎn)內(nèi)容。不管是施工單位還是業(yè)主及設(shè)計(jì)單位，無不在做著協(xié)調(diào)及相互配合的工作。一旦在項(xiàng)目的實(shí)施過程中遇到了問題，就要將有關(guān)人士組織起來開協(xié)調(diào)會(huì)，找出施工問題發(fā)生的原因及解決辦法，然后出變更，采取相應(yīng)補(bǔ)救措施解決問題。那么，對問題的協(xié)調(diào)真的就只能在出現(xiàn)問題后再進(jìn)行嗎？在設(shè)計(jì)時(shí)，往往由于各專業(yè)設(shè)計(jì)師之間的溝通不到位而出現(xiàn)各種專業(yè)之間的碰撞問題。例如，暖通等專業(yè)中的管道在進(jìn)行布置時(shí)，由于施工圖紙是各自繪制在各自的施工圖紙上的，在真正施工過程中，布置的管線可能正好同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的梁等構(gòu)件的位置相沖突。以往這類施工中經(jīng)常遇到的問題，就只能在問題出現(xiàn)之后再進(jìn)行協(xié)調(diào)解決。然而，BIM的協(xié)調(diào)性服務(wù)就可以幫助處理這種問題，也就是說 BIM 建筑信息模型可在建筑物建造前期對各專業(yè)的碰撞問題進(jìn)行協(xié)調(diào)，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，提供出來。當(dāng)然，BIM的協(xié)調(diào)作用并不是僅僅體現(xiàn)在此。它還可以解決諸如電梯井布置與其他設(shè)計(jì)布置及凈空要求的協(xié)調(diào)，防火分區(qū)與其他設(shè)計(jì)布置的協(xié)調(diào)，地下排水布置與其他設(shè)計(jì)布置的協(xié)調(diào)等。

1.1.3 模擬性

BIM的模擬性除了能模擬設(shè)計(jì)出的建筑物模型，還可以模擬在真實(shí)世界中不能夠進(jìn)行操作的事物。在設(shè)計(jì)階段，BIM可以對設(shè)計(jì)上需要進(jìn)行模擬的一些東西進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。例如：節(jié)能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導(dǎo)模擬等；在招投標(biāo)階段和施工階段可以進(jìn)行 4D 模擬(三維模型加項(xiàng)目的發(fā)展時(shí)間)，也就是根據(jù)施工的組織設(shè)計(jì)模擬實(shí)際施工，從而確定合理的施工方案來指導(dǎo)施工。同時(shí)，還可以進(jìn)行 5D 模擬(基于3D 模型的造價(jià)控制)，從而實(shí)現(xiàn)對成本的控制；后期運(yùn)營階段可以進(jìn)行日常緊急情況的處理方式的模擬，例如地震人員逃生模擬及消防人員疏散模擬等。

1.1.4 優(yōu)化性

事實(shí)上整個(gè)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營的過程就是一個(gè)不斷優(yōu)化的過程。雖然優(yōu)化和BIM 并不存在實(shí)質(zhì)性的必然聯(lián)系，但在 BIM的基礎(chǔ)上可以更好地做優(yōu)化。優(yōu)化性受信息、復(fù)雜程度和時(shí)間的制約，沒有準(zhǔn)確的信息是做不出合理的優(yōu)化結(jié)果的。BIM 模型提供了建筑物的實(shí)際存在的信息，包括幾何信息、物理信息、規(guī)則信息，還提供了建筑物變化以后的實(shí)際存在。復(fù)雜程度高到一定程度，參與人員本身的能力已無法掌握所有的信息，必須借助一定的科學(xué)技術(shù)和設(shè)備的幫助?，F(xiàn)代建筑物的復(fù)雜程度大多超過了參與人員本身的能力極限，BIM 及與其配套的各種優(yōu)化工具提供了對復(fù)雜項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化的可能。

目前基于BIM的優(yōu)化可以做下面的工作。

(1)項(xiàng)目方案優(yōu)化。把項(xiàng)目設(shè)計(jì)和投資回報(bào)分析結(jié)合起來，可以將設(shè)計(jì)變化對投資回報(bào)的影響實(shí)時(shí)地計(jì)算出來。這樣，業(yè)主對設(shè)計(jì)方案的選擇就不會(huì)僅僅停留在對形狀的評價(jià)上，而更多地可以使得業(yè)主知道哪種項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案更有利于自身的需求。

(2)特殊項(xiàng)目的設(shè)計(jì)優(yōu)化。例如裙樓、幕墻、屋頂、大空間到處可以看到異型設(shè)計(jì)。這些內(nèi)容看起來占整個(gè)建筑的比例不大，但是占投資和工作量的比例與前者相比卻往往要大得多，而且通常也是施工難度比較大和施工問題比較多的地方。對這些內(nèi)容的設(shè)計(jì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化，可以帶來顯著的工期和造價(jià)上的改進(jìn)。

1.1.5 可出圖性

BIM 并不是為了出大家日常多見的建筑設(shè)計(jì)院所出的建筑設(shè)計(jì)圖紙以及一些構(gòu)件加工的圖紙，而是通過對建筑物進(jìn)行了可視化展示、協(xié)調(diào)、模擬、優(yōu)化以后，可以幫助業(yè)主出綜合管線圖(經(jīng)過碰撞檢查和設(shè)計(jì)修改，消除了相應(yīng)錯(cuò)誤以后)、綜合結(jié)構(gòu)留洞圖(預(yù)埋套管圖)、碰撞檢查糾錯(cuò)報(bào)告以及建議改進(jìn)方案。

2 BIM在銀峰SOHO的應(yīng)用

2.1 BIM對銀峰SOHO項(xiàng)目的作用

根據(jù)《中國商業(yè)地產(chǎn) 2010年 BIM 應(yīng)用研究報(bào)告》的結(jié)果，有兩項(xiàng)針對業(yè)主的調(diào)查數(shù)據(jù)值得關(guān)注(見圖1)。

圖1 《中國商業(yè)地產(chǎn)2010年BIM應(yīng)用研究報(bào)告》針對業(yè)主的兩項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)

77%的業(yè)主遭遇到圖紙問題而造成的損失；45%的業(yè)主遭遇到 100萬以上的損失。任何一個(gè)商業(yè)地產(chǎn)的管線碰撞問題，直接損失就在百萬級(jí)別。事實(shí)上，在類似本工程的大型項(xiàng)目中，僅僅由于機(jī)電管線碰撞問題所造成的損失就可能上千萬元。所有的業(yè)主都想要避免損失，銀峰 SOHO的業(yè)主也不例外。銀峰 SOHO 工程屬于大型公建項(xiàng)目，涉及專業(yè)多，管線復(fù)雜、排布密集，各專業(yè)圖紙?jiān)谠O(shè)計(jì)過程中的空間協(xié)同考慮難度大，各專業(yè)管線之間的空間碰撞問題嚴(yán)重。

設(shè)計(jì)院提供的二維管線綜合圖紙，管線密集、錯(cuò)綜復(fù)雜，設(shè)計(jì)意圖反映不夠清晰，技術(shù)人員對圖紙的信息掌控的錯(cuò)漏現(xiàn)象在所難免。若不采取有效的技術(shù)措施，不僅將造成工程的大面積返工，給企業(yè)造成損失，而且會(huì)造成工期的滯后，無法保證正常履約。

因此，業(yè)主選擇用 BIM 這一避免重大損失的工具，其協(xié)調(diào)性服務(wù)的特點(diǎn)就可以幫助處理各種碰撞問題。用 BIM 模型，在建筑物建造前期對各專業(yè)的碰撞問題進(jìn)行協(xié)調(diào)，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，提供用來指導(dǎo)施工，避免重大碰撞的發(fā)生。

2.2 BIM技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用

BIM 技術(shù)在銀峰 SOHO項(xiàng)目機(jī)電安裝工程中，起到了一個(gè)總體策劃的作用。三維建模的過程，就相當(dāng)于一個(gè)模擬的總體施工過程，可以對將來施工中可能出現(xiàn)的問題提前衡量和制定應(yīng)對策略，實(shí)現(xiàn)了對整個(gè)工程的提前掌控，從而幫助管理人員更好地開展管理策劃工作。成竹在胸，游刃有余。

(1)本工程整體施工量大，設(shè)計(jì)專業(yè)較多，工期短，管線錯(cuò)綜復(fù)雜。要保證施工進(jìn)度及合理組織勞動(dòng)力，就必須劃分好各個(gè)專業(yè)之間的作業(yè)面，合理安排施工順序。而清晰合理的管線綜合排布圖，就是決策的依據(jù)與根本所在。因此，綜合管線布置圖就成了 BIM 技術(shù)在銀峰 SOHO 施工過程中發(fā)揮重要作用的法寶。在工程開始階段，由專業(yè)人員對整體結(jié)構(gòu)、水、暖、電管線進(jìn)行三維排布，并考慮到各個(gè)時(shí)期勞動(dòng)力需用量以及各專業(yè)的安裝要求，對銀峰 SOHO 安裝工程施工進(jìn)行合理排布。

在 BIM 技術(shù)開展過程中根據(jù)實(shí)際情況，充分考慮各專業(yè)管線安裝的順序及時(shí)間，進(jìn)而科學(xué)安排材料招標(biāo)、進(jìn)場時(shí)間，以及適時(shí)組織各勞務(wù)分包專業(yè)隊(duì)伍的進(jìn)場，從而實(shí)現(xiàn)對材料、人力的科學(xué)組織與管理。根據(jù)不同的時(shí)間及時(shí)轉(zhuǎn)移工作重點(diǎn)，結(jié)合土建工程、裝飾工程的施工進(jìn)度計(jì)劃，合理地安排勞務(wù)以及各階段施工中心位置。

(2)銀峰 SOHO項(xiàng)目中，公共走廊、管井、空調(diào)機(jī)房都屬于管線密集區(qū)域。利用 BIM 技術(shù)的三維建模技術(shù)完成各專業(yè)間管線排布，合理規(guī)劃有限空間，實(shí)現(xiàn)空間利用最大化。銀峰 SOHO 三維建模方案的最終確定，正是利用建模的直觀模擬性，保障了水、電、風(fēng)三個(gè)專業(yè)在緊密的空間內(nèi)最大限度地利用空間，減少支架使用量及對走廊空間的占用。

(3)發(fā)生新增變更后，及時(shí)調(diào)整數(shù)據(jù)模型，針對變更所衍生的新問題進(jìn)行重新分析，制定策略，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理。銀峰 SOHO項(xiàng)目由于工期短、工作量大，各方面變更經(jīng)常發(fā)生。但有變更就有變化，牽一發(fā)而動(dòng)全身的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。如何最大限度地減少變更發(fā)生以及業(yè)主方和施工方的損失，是一大關(guān)鍵。利用 BIM 技術(shù)三維建模對變更及時(shí)設(shè)計(jì)出方案，在達(dá)到設(shè)計(jì)要求的前提下做到變更改變量最小化，是銀峰 SOHO項(xiàng)目BIM 技術(shù)應(yīng)用的一大特點(diǎn)。

(4)利用 BIM 技術(shù)的工程量統(tǒng)計(jì)功能，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)管、水管、電線、電纜等工程量的精確統(tǒng)計(jì)。

(5)緩解專業(yè)工長在施工管理過程中的壓力。實(shí)體模型用于指導(dǎo)施工的每一個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)二維圖紙的三維模型化，變抽象為形象，降低了技術(shù)交底的難度，更有利于勞務(wù)人員領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖，降低了信息傳遞過程中發(fā)生偏差的風(fēng)險(xiǎn)。

(6)合理安排和配置勞動(dòng)力，錯(cuò)開施工的高峰與低谷。利用 BIM 模型可以將工程量提取出來，與工程進(jìn)度匹配后形成勞動(dòng)力配置表，對勞動(dòng)力分配進(jìn)行優(yōu)化。

在管線施工過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些各專業(yè)之間的安裝順序錯(cuò)誤而導(dǎo)致的二次返工的情況。尤其是在施工中搶工期過程中，各個(gè)專業(yè)之間的施工沒有一個(gè)中心組織施工方式。這個(gè)問題看似簡單，但真正解決起來卻不是那么容易。以往的做法完全憑借施工經(jīng)驗(yàn)去解決，根本起不到作用，因?yàn)樗芏嗤饨缫蛩?。?BIM 技術(shù)的出現(xiàn)完全扭轉(zhuǎn)了這一現(xiàn)象。銀峰 SOHO 施工中，各個(gè)專業(yè)在各工作面的施工進(jìn)度完全不同，但是以三維建模的形式完全模擬出施工現(xiàn)狀，合理地安排了勞動(dòng)力的投入以及各專業(yè)管線的安裝順序，從而最大限度地保證了施工的順暢進(jìn)行，盡可能使各專業(yè)之間不發(fā)生二次返工情況。

3 利用BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)理的過程化管理

銀峰 SOHO 監(jiān)理項(xiàng)目部從 2012年初就開始了對 BIM的開發(fā)與研究，采購了配套的軟硬件設(shè)備，并且成立了工作小組。在經(jīng)過一段時(shí)間的學(xué)習(xí)之后，對于BIM 軟件的使用以及簡單的建模工作，都有了較充分的了解和掌握，從而開始探索 BIM 與監(jiān)理工作的結(jié)合問題。

3.1 利用BIM模型進(jìn)行驗(yàn)收工作

項(xiàng)目部監(jiān)理工程師掌握了 BIM 輕量化模型軟件 3Dvia Composer 后，利用 Composer 軟件對電腦要求配置不太高的特點(diǎn)，使用筆記本對施工現(xiàn)場進(jìn)行管理。發(fā)現(xiàn)與模型不符的位置，要求施工技術(shù)員重新與圖形進(jìn)行對比；有偏差處及時(shí)整改。在現(xiàn)場驗(yàn)收中，監(jiān)理工程師依舊用 Composer 軟件對現(xiàn)場進(jìn)行驗(yàn)收，使用直觀的3D 模型更加完整地掌握現(xiàn)場信息，輔助現(xiàn)場驗(yàn)收工作。

3.2 利用BIM模型對現(xiàn)場進(jìn)度進(jìn)行預(yù)控

利用 BIM 模型可以將工程量提取出來，與工程進(jìn)度匹配后形成勞動(dòng)力配置表；將各個(gè)時(shí)期、各個(gè)區(qū)域的人員預(yù)計(jì)投入情況導(dǎo)出。這樣可以有效監(jiān)控現(xiàn)場勞動(dòng)力情況。尤其是在結(jié)構(gòu)施工時(shí)期、二次結(jié)構(gòu)施工時(shí)期、機(jī)電管線安裝時(shí)期等人員高峰期，監(jiān)理工程師根據(jù)配置表到現(xiàn)場核對現(xiàn)場人數(shù)，提醒現(xiàn)場管理人員合理調(diào)配施工人員，保證現(xiàn)場施工進(jìn)度。

3.3 利用BIM模型對現(xiàn)場質(zhì)量進(jìn)行把關(guān)

BIM 技術(shù)不僅對建筑整體進(jìn)行 3D 建模，也對現(xiàn)場的細(xì)部處理進(jìn)行 3D 建模。項(xiàng)目部要求施工單位對關(guān)鍵部位按圖集進(jìn)行建模處理，將處理后的模型用來給工人做技術(shù)交底。使用直觀的3D 模型更加完整地掌握現(xiàn)場部位的做法，有效地控制了現(xiàn)場質(zhì)量。驗(yàn)收時(shí)監(jiān)理工程師也按照模型對關(guān)鍵部位進(jìn)行驗(yàn)收。

3.4 利用BIM技術(shù)對現(xiàn)場機(jī)電管線施工進(jìn)行過程監(jiān)理

使用直觀的3D 模型對比現(xiàn)場與模型的偏差。監(jiān)理部工程師通過 3Dvia Composer 模型與現(xiàn)場管線進(jìn)行對比，將有偏差的部位再次與施工圖紙對比；若與圖紙不符即刻要求施工返工整改。這一做法更加簡化了監(jiān)理部對過程的管理，對現(xiàn)場過程控制起到了很大的作用。

3.5 利用BIM技術(shù)對現(xiàn)場幕墻進(jìn)行過程控制

銀峰 SOHO項(xiàng)目新穎的結(jié)構(gòu)加大了幕墻施工的難度。光幕墻類型就包含了單元式玻璃幕墻、框架式玻璃幕墻、鋁板幕墻、石材幕墻、鋁合金百葉、玻璃門、屋頂拉伸鋁合金板網(wǎng)、雨棚等。這樣復(fù)雜的幕墻形式，利用 BIM 對幕墻進(jìn)行建模以及對細(xì)部進(jìn)行處理，直觀有效地幫助了監(jiān)理工程師對幕墻進(jìn)行過程控制。

4 結(jié) 語

BIM 技術(shù)在發(fā)達(dá)國家的建筑設(shè)計(jì)、建筑施工中應(yīng)用非常廣泛。它能幫助設(shè)計(jì)及各參建單位預(yù)控和解決很多現(xiàn)場實(shí)際問題，幫助我們更快、更好、更綠色地完成復(fù)雜的項(xiàng)目。

筆者重點(diǎn)闡述了銀峰 SOHO項(xiàng)目中 BIM 為監(jiān)理工作所作出的幫助。BIM 能幫助我們更加直觀地進(jìn)行驗(yàn)收工作，對項(xiàng)目人機(jī)料進(jìn)行有效預(yù)控，對現(xiàn)場質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，對復(fù)雜的管線更加綜合直觀地進(jìn)行檢查，對復(fù)雜的幕墻施工進(jìn)行過程控制。BIM 為監(jiān)理工作能做的事情其實(shí)還有很多，項(xiàng)目部也在不斷探索著新的方向。在結(jié)合銀峰 SOHO項(xiàng)目特有的資源、數(shù)據(jù)的條件下，可以讓 BIM 服務(wù)更多，更加放大 BIM 在監(jiān)理工作中的效用。