BIM技術在實際工程中的價值分析

謝 龍， 黃雙華， 鐘 菘

(1. 西華大學建筑與土木工程學院，四川成都 610000；2. 攀枝花學院土木與建筑工程學院，四川攀枝花 617000)

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BIM技術在實際工程中的價值分析

謝 龍1,2， 黃雙華2， 鐘 菘1,2

(1. 西華大學建筑與土木工程學院，四川成都 610000；2. 攀枝花學院土木與建筑工程學院，四川攀枝花 617000)

在數(shù)字化時代，傳統(tǒng)的規(guī)劃和設計技術、施工作業(yè)技術、監(jiān)理方式、管理模式、運營維護在工程項目建設中體現(xiàn)的價值越來越低。隨著科學技術普遍發(fā)展，BIM技術在大型復雜的工程項目全生命周期中應用深度、應用價值的優(yōu)勢愈發(fā)明顯。

數(shù)字化； 建筑工程； BIM技術； 應用價值

BIM是指建筑信息模型(Building Information Modeling)，是一種收集、整理、展示信息和通過模擬“真實”，檢驗“真實”數(shù)字化的技術。BIM軟件已經(jīng)從1.0發(fā)展為2.0，應用深度也由2D變成3D、4D、5D的模式，信息處理也由BIM與大數(shù)據(jù)變?yōu)锽IM與運維、GTS、數(shù)字化相結合。BIM技術在工程中的應用研究已經(jīng)很廣泛[1-6]，在工程中應用的優(yōu)勢也很明顯[7-8]。本文重點對BIM技術在實際工程中的應用經(jīng)濟效益作分析。

1 BIM技術在工程生命周期的具體應用

(1)BIM具有三維可視化特點。在設計圖紙時，設計師可以通過BIM軟件建立三維模型，利用軟件自身的優(yōu)化模塊，檢查圖紙的設計尺寸，管線的位置，配筋的型號、直徑、位置、數(shù)量是否正確；利用BIM的三維技術的碰撞檢查模塊在施工前期、中期可以進行碰撞檢查，減少在建筑施工階段可能存在的錯誤損失和返工的可能性，加快施工進度，為項目各參與方降低成本。

(2)運用BIM三維可視化功能再加上時間維度，利用碰撞優(yōu)化后的三維管線方案，可以進行施工交底、施工模擬，發(fā)現(xiàn)本工程的重點難點施工部位，按照場地特點和國家規(guī)范制定詳細的施工方案，將施工方案模型化、動漫化，讓評標專家、甚至非工程行業(yè)出身的業(yè)主、領導都對施工方案的各種問題和情況了如指掌。

(3)BIM模型中，可以形象又直觀地發(fā)現(xiàn)電梯井、預留洞口、臨邊等存在安全隱患的位置。施工前，布置上安全圍欄，對施工作業(yè)人員進行安全交底，讓施工人員對安全隱患位置有較深的印象，確保施工過程安全文明，不出安全事故。

(4)BIM擁有一個6D關聯(lián)數(shù)據(jù)庫。利用已經(jīng)建立的模型，可以準確快速地統(tǒng)計到每個區(qū)域、每個構件的材料用量，點對點的材料運輸，使得材料的用量、位置區(qū)域準確，減少材料的二次搬運，進而有效提高各工序的配合程度，加快施工進度。

(5)工程竣工后，向建設單位提供BIM資料數(shù)據(jù)庫(6D關聯(lián)數(shù)據(jù)庫)，建設單位或施工單位可以根據(jù)各種條件快速檢索到相應資料，提升了運維管理能力和減少運維期間個分部工程的維修時間。較傳統(tǒng)的建設工程施工作業(yè)方式有很大的優(yōu)勢(圖1)，BIM技術在工程項目協(xié)作中的各種方式應用，對我國的工程建設由傳統(tǒng)施工和管理技術向數(shù)字化改革起了推進的作用。在建筑工程具有很大的應用深度與應用價值(圖2)。

圖1 BIM技術與傳統(tǒng)施工作業(yè)技術的對比

注：圖1、圖2引自中鐵天寶數(shù)字工程有限責任公司智慧工地圖2 BIM技術的應用深度與價值

2 BIM技術在實際工程中的應用價值

對于地鐵車站、污水處理廠等面積大、專業(yè)多、管道設備錯綜復雜的大型項目，傳統(tǒng)二維施工圖紙交底和審核的作業(yè)方式，一是工作量大、周期長，二是圖紙錯誤非常多且事前無法發(fā)現(xiàn)，造成工程返工和計劃成本增加。利用BIM軟件平臺搭建BIM模型，BIM技術在實際工程(如污水處理工程)[9-10]應用中，運用其設計優(yōu)化模塊和碰撞檢查模塊，對工程項目的圖紙進行錯誤偵測和施工前運用3D虛擬技術進行的碰撞檢查，避免因圖紙設計錯誤而導致的成本增加與工期延誤，從而能有效地對項目進行整體的風險管控；基于BIM數(shù)據(jù)平臺所生成的碰撞檢查報告能極大地提高建設項目各參與方信息溝通的效率，避免在工程實施過程中信息的丟失。

2.1 工程案例

昆山北區(qū)污水處理廠三期擴建工程由中鐵上海工程局承擔。工程概況:本工程建筑面積為45 783.3 m2,層數(shù)為地下1層(水處理構筑物)，地上1層(框架結構廠房)。屋頂上部的通風室和樓梯室，建筑檐高7.3 m。工程采用的地下整體箱體式建筑方案，采用集約化的設計，建筑結構、地下交通、管線綜合、給排水、電氣、通風及消防設計等均設置在一個有限的狹窄地下空間內，技術難點多，工序繁雜，項目實施風險系數(shù)很高。根據(jù)設計圖紙，其體劃分為6個區(qū)，包括樁基、基坑支護、土方、構筑物、房建、設備電氣等專業(yè),為更好地控制施工安全、質量、進度、效益等，引進BIM技術管理項目。

利用BIM技術，通過碰撞檢查出墻體未作預留洞的位置共計34處，節(jié)省人工約10工日，節(jié)約時間3天，人工按照每人工日200元計取，每個碰撞點預計節(jié)省1000元，節(jié)約避免返工、材料費4.0萬元。管道交錯碰撞檢查753余處，預計節(jié)約人工、材料10萬元。

利用BIM技術對鋼筋用量提前分析管理，現(xiàn)場實測板面筋直徑為14 mm，多處搭接長度已經(jīng)達到2 m以上，大大超出設計規(guī)范，造成鋼筋嚴重浪費。僅一個板塊內就出現(xiàn)多處搭接過長問題，經(jīng)粗略估計整個-1層板至少浪費5～10 t鋼筋，整個工程至少浪費30～50 t鋼筋。最終板筋綁扎錯誤風險提示60t，剪力墻起步距離問題錯誤風險提示10 t，共計75 t，按市場每噸3000元計算，可為項目節(jié)省資金22萬元左右(表1)。

對項目基礎部分混凝土實際澆筑量與BIM模型計算量進行對比分析(吊模處工程量為保守統(tǒng)計)，分析詳情見表2。

表1 BIM中鋼筋及其他材料的節(jié)約量

表2 BIM中基礎混凝土的計算量與實際用量對比 m3

注：表1、表2中數(shù)據(jù)來源于魯班BIM技術統(tǒng)計

3 結束語

目前，我國在建筑設計、管理方面存在不足，BIM技術的引入在一定程度上能夠完善我國的建筑設計、管理、運維流程，簡化設計過程中的步驟，提高工作效率高和質量，保障了建筑施工中的安全。BIM技術是建筑工程優(yōu)化設計、安全施工、控制成本、運維管理的趨勢。

[1] 張建平.BIM技術的研究與應用[J].施工技術，2011(1):15-18.

[2] 李玉娟.BIM技術在住宅建筑設計中的應用研究[D].重慶大學，2008.

[3] 張洋.基于BIM的建筑工程信息集成與管理研究[D].北京：清華大學，2009.

[4] 趙昂.BIM技術在計算機輔助建筑設計中的應用初探[D].重慶大學，2006.

[5] 李建成.建筑信息模型與建設工程項目管理[J].項目管理技術，2006(1):10.

[6] 曾旭東.基于 BIM技術的建筑節(jié)能設計應用研究[J].重慶建筑大學學報，2006(4):33-35；

[7] 趙潔.淺析BIM技術在建筑工程設計中應用優(yōu)勢[J].科技與企業(yè)，2015(14):134.

[8] 肖良麗,方婉蓉,吳子昊,等. 淺析BIM技術在建筑工程設計中應用優(yōu)勢[J].工程建設與設計，2013(1): 74-78.

[9] 付香才,張宇. BIM技術在市政污水處理工程施工中的應用[J].天津建設科技，2014(1):63-65.

[10] 張皓源,楊宇飛. BIM技術在市政污水處理工程施工中的應用探究[J].江西建材，2015(8):94-95.

謝龍(1988～)男，碩士研究生，主要研究巖土與巖土特性。

F272.7

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[定稿日期]2016-05-29