淺析BIM在工程中的應(yīng)用

楊 碩 甄江輝 李朋杰

華北水利水電大學(xué)

前言

隨著社會(huì)飛速發(fā)展，各項(xiàng)技術(shù)升級(jí)，工程結(jié)構(gòu)形式越發(fā)復(fù)雜，工程相關(guān)工作開展與協(xié)調(diào)都面臨著巨大挑戰(zhàn)。對(duì)此，可視化仿真技術(shù)能有效解決此類問題，其中BIM可以解決多階段各種難控問題，其優(yōu)勢(shì)越發(fā)明顯。BIM(Building Information Modeling)起源于美國(guó)，由三維模型發(fā)展而來，而后在歐美、日本等國(guó)家得到采用。在2002年，我國(guó)學(xué)者將BIM定義為建筑信息模型。它是個(gè)綜合信息數(shù)據(jù)庫，包含項(xiàng)目資料、設(shè)計(jì)需求、施工信息、管理等全生命周期各階段的信息。利用BIM技術(shù)可以生成模擬建筑物模型，用于明確建筑的三維幾何形狀信息和非幾何信息，如各種構(gòu)件材料、重量、價(jià)格等。

1. BIM特點(diǎn)概述

BIM技術(shù)與其他技術(shù)相比，主要有以下五大特點(diǎn)：

可視化。借助三維建模，將虛擬建筑物立體化展現(xiàn)，同時(shí)模擬三維環(huán)境，給人的視覺效果更為直觀?？梢暬唧w體現(xiàn)在項(xiàng)目設(shè)計(jì)和建造，運(yùn)營(yíng)過程中的溝通、討論和決策等階段，如：項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖紙展現(xiàn)、相關(guān)報(bào)表生成等。讀圖難度得到降低，減少工作時(shí)間、提高工作效率。

協(xié)調(diào)性。水利工程施工周期長(zhǎng)，在項(xiàng)目實(shí)施過程中，一旦出現(xiàn)問題，需立馬將有關(guān)人員組織起來開協(xié)調(diào)會(huì)，從而找到問題原因及解決辦法，而BIM的協(xié)調(diào)性能幫助更早的解決問題。主要表現(xiàn)在BIM技術(shù)可以在建筑物施工前期對(duì)各部分可能產(chǎn)生的碰撞問題進(jìn)行預(yù)測(cè)并進(jìn)行協(xié)調(diào)，同時(shí)生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，為此后協(xié)調(diào)工作提供借鑒。BIM實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，加強(qiáng)了各單位之間的協(xié)助及溝通。

模擬性。BIM技術(shù)可通過軟件平臺(tái)模擬設(shè)計(jì)出建筑物模型以及不能在真實(shí)世界進(jìn)行操作的行為。模擬性涉及到設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)等階段，借助BIM信息平臺(tái)，可進(jìn)行例如節(jié)能、地震逃生、光照和火災(zāi)人員疏散等相關(guān)模擬，降低后期安全隱患，這一點(diǎn)對(duì)于大型工程運(yùn)營(yíng)很有必要。

優(yōu)化性。BIM技術(shù)實(shí)際運(yùn)行過程中，能建立起一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的應(yīng)用模式，其模型能提供建筑物及其變化以后的實(shí)際存在信息，能實(shí)現(xiàn)前期優(yōu)化。另外，借助BIM技術(shù)，可以對(duì)同項(xiàng)目進(jìn)行多方案進(jìn)行對(duì)比模擬分析，能更好的實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目方案優(yōu)化設(shè)計(jì)。

可出圖性。BIM建立在三維建模基礎(chǔ)上，出圖快捷。通過對(duì)建筑物進(jìn)行了可視化展示、協(xié)調(diào)、模擬、優(yōu)化以后，可以出平面圖、剖面圖、綜合管線圖、綜合結(jié)構(gòu)留洞圖等。

2. BIM國(guó)內(nèi)外應(yīng)用

1975年，喬治亞理工大學(xué)的Charles Eastman教授創(chuàng)建了BIM理念，幫助建筑工程實(shí)現(xiàn)可視化和量化分析。隨后該理念逐漸發(fā)展至歐洲。目前，BIM在美國(guó)、歐洲、中國(guó)、日本、韓國(guó)、新加坡等國(guó)家得到了很大的支持和發(fā)展。借助軟件進(jìn)行BIM實(shí)施平臺(tái)建設(shè)，該平臺(tái)具體統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，各方數(shù)據(jù)提交后，業(yè)主將數(shù)據(jù)整合，形成整個(gè)項(xiàng)目的最終BIM模型。此外，設(shè)計(jì)院或施工單位內(nèi)部都可借助此類平臺(tái)進(jìn)行內(nèi)部?jī)?yōu)化管理。如美國(guó)德克薩斯州科帕斯克里斯蒂的JUMBO項(xiàng)目。

至今，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用BIM的項(xiàng)目已不在少數(shù)。如在慕尼黑某火車站主站臺(tái)工程中使用了BIM技術(shù)的Allplan軟件。南京青奧會(huì)議中心運(yùn)用BIM技術(shù)解決了建筑造型復(fù)雜，施工難度大的困難。劉孟將BIM技術(shù)應(yīng)用于黃河特大橋項(xiàng)目施工管理中。秦麗芳將BIM技術(shù)應(yīng)用于水利水電施工安全檢查系統(tǒng)中。王仁超將BIM技術(shù)應(yīng)用于混凝土壩工程施工信息管理中。楊宏斌將BIM技術(shù)應(yīng)用于水電工程施工總布置設(shè)計(jì)中。林偉等將BIM技術(shù)應(yīng)用于小南海水電站施工組織設(shè)計(jì)中。于國(guó)等設(shè)計(jì)并開發(fā)了結(jié)合BIM與GIS的工程項(xiàng)目三維場(chǎng)景可視化與信息管理系統(tǒng)。朱健將BIM信息化施工技術(shù)運(yùn)用至深基坑施工過程中，通過深基坑BIM三維模型，實(shí)現(xiàn)多方無障礙的溝通和信息共享。

總言之，使用BIM技術(shù)受益最大的是業(yè)主。在設(shè)計(jì)階段，實(shí)現(xiàn)三維可視化，可進(jìn)行碰撞模擬并生成報(bào)告，提出優(yōu)化建議，在設(shè)計(jì)時(shí)期就對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化，避免后期返工；借助協(xié)調(diào)功能讓更多人參與其中，減少設(shè)計(jì)變更。在施工階段，實(shí)現(xiàn)四維模擬，便于施工人員讀懂圖紙，提供施工所需信息，減少施工錯(cuò)誤，提高工程質(zhì)量，并可以與業(yè)主實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交流施工進(jìn)程。BIM技術(shù)通過虛實(shí)結(jié)合，保證運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段的正常，使工程產(chǎn)生最大的效益。

3.不足與展望

BIM自誕生到如今得到多行業(yè)的青睞，但其在技術(shù)、管理層面也存在一些問題。如：BIM建筑信息模型的數(shù)據(jù)錄入是一個(gè)不斷優(yōu)化、完善的過程，時(shí)間周期長(zhǎng)；國(guó)內(nèi)BIM技術(shù)軟件研發(fā)不夠完善，人員對(duì)BIM認(rèn)識(shí)不夠完全，導(dǎo)致其功能不能充分發(fā)揮?？傊m然實(shí)現(xiàn) BIM技術(shù)推廣應(yīng)用需要時(shí)間和投入，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，BIM 的投入一定會(huì)產(chǎn)生其效益或者放大工程建設(shè)企業(yè)現(xiàn)有業(yè)務(wù)的效益，可幫助工程項(xiàng)目提升生產(chǎn)效率、提高建筑物質(zhì)量、降低建造風(fēng)險(xiǎn)和建造成本。

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