劉明
目前,隨著市政工程規(guī)模的不斷擴大,各類施工技術(shù)水平不斷提升,建筑業(yè)發(fā)展迅速。在此基礎(chǔ)上,應(yīng)用 BIM技術(shù)對建筑業(yè)的發(fā)展起到了積極的推動作用。本文著重從BIM技術(shù)的特點、工程造價管理的革新、技術(shù)的應(yīng)用等方面,對BIM技術(shù)在城市工程造價管理中的應(yīng)用進行了深入的探討,以期為工程造價管理提供借鑒。
在我國城市化進程中,市政建設(shè)是一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。在市政工程中,項目造價的管理是一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié),運用BIM技術(shù)可以提高項目造價的科學(xué)性和造價效益,并能有效地解決項目造價中的風(fēng)險問題。因此,將BIM技術(shù)運用到市政工程造價管理中,對于城市發(fā)展有著極為重要的現(xiàn)實意義。
一、BIM技術(shù)概述
BIM是Building Information Modeling(建筑信息模型)的簡稱,目前,BIM最常用的建筑信息包括三維信息、造價、進度信息。此外,市政工程還應(yīng)該包括地理位置、方位空間信息、局部氣象信息、物料特性等。模型是以三維數(shù)字技術(shù)為依據(jù),對建筑項目的各個階段、運營和使用過程中的所有工程信息進行立體的表示。
全球建筑行業(yè)對BIM的含義理解有很多種說法,其中麥克格勞·希爾對于BIM的說法較為簡潔:“BIM是利用計算機建立數(shù)字模型幫助建筑設(shè)計、建造施工、維護運營的過程”。與之相對,美國制定的BIM標準中定義比較全面、完整:“Building Information Modeling是一個搭建建筑計算機模型的行為,目的為工程及沖突分析、可視化、規(guī)范標準檢查、竣工的產(chǎn)品、預(yù)算編制、工程造價等等其他許多用途”。
國內(nèi)對BIM的定義也圍繞著其數(shù)據(jù)存儲、資源共享等方面展開,比如朱溢銘在其著作中提出:BIM是一個建筑工程在物理世界的關(guān)于其特性的數(shù)字化表達,是共享的信息資源,是應(yīng)用于建筑物設(shè)計和建造過程中、運營維護的一種達成協(xié)同工作和數(shù)字化管理的方法,也是一種需要計算機軟件支撐的信息化技術(shù),國內(nèi)對BIM的定義引入了軟件支持的部分。
二、BIM技術(shù)特點與優(yōu)勢
(一)可視化
BIM技術(shù)與傳統(tǒng)的二維CAD模型相比,其最大的區(qū)別是可視化,也是BIM技術(shù)的一個重要特點。近年來,我國大中城市大規(guī)模建筑工程數(shù)量激增,建筑造型、結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜,平面圖不能直觀地反映出設(shè)計信息,已不能滿足施工階段的簡單視圖要求;BIM技術(shù)為設(shè)計圖紙的審查提供了一種新的方法,使二維的線型構(gòu)件可以用三維的實體圖形直觀地呈現(xiàn)出來。可視化是一種更簡化的項目發(fā)展方式,它能夠降低技術(shù)和經(jīng)驗上的差異,BIM模型中被更多的項目參與者所采用,主要原因在于其不僅包含了建筑的幾何信息,而且也涵蓋建筑的構(gòu)造,這一切都是視覺化的。在設(shè)計中,項目管理人員可以利用相關(guān)軟件來進行BIM的三維建模,從而實現(xiàn)對施工過程的可視化分析。
(二)協(xié)調(diào)性
BIM技術(shù)在工程設(shè)計過程中的協(xié)調(diào)作用主要表現(xiàn)在兩個方面:第一,BIM模型可以協(xié)調(diào)不同學(xué)科間沖突,并能有效地解決不同學(xué)科間信息不對稱、溝通不暢的矛盾。其次,項目施工中的協(xié)調(diào)工作貫穿于工程的全過程,難度較大,涉及諸多部門、人員,唯有持續(xù)交流與配合,方能保證工程的順利進行。BIM技術(shù)可以為不同項目的利益相關(guān)者提供信息、進行有效的協(xié)調(diào)、提高溝通效率、提供精確的信息,突破信息障礙,營造更和諧的工作氛圍,保證工程建設(shè)規(guī)范化,才能保證工程建設(shè)順利進行。
(三)模擬性
采用常規(guī)方法進行模擬,不但所需資料收集困難,而且耗時耗精力,造價較高,而且僅限于簡單的動漫或漫游,對工程的實際應(yīng)用沒有多大的幫助。BIM技術(shù)可以通過構(gòu)建一個工程的3D建模和一個簡易的工程場景模擬,對工程中復(fù)雜的工程流程進行模擬,方便工程可視化。在工程建設(shè)中可以模擬主要內(nèi)容有:三維動畫模擬、建筑施工模擬、建筑性能模擬、項目進展及造價模擬、安全逃生模擬。
三、市政工程設(shè)計階段工程造價控制特點
(1)復(fù)雜性和廣泛性。市政工程涉及多個行業(yè),在實際工作中具有較大的復(fù)雜性:在建筑外形、結(jié)構(gòu)形式、施工方式等方面,其造價也會有一定的差別。以上所提及的市政項目種類繁多,且建設(shè)周期較長,從某種意義上說明市政建設(shè)造價的復(fù)雜與廣泛。由于市政工程涉及多個專業(yè),在實際工作中具有一定的復(fù)雜性,需要多個專業(yè)的協(xié)同工作,在不同的外形、結(jié)構(gòu)、施工方式等條件下,其造價也會有很大的差別。(2)差異特征。不同的市政工程,由于用途和規(guī)模的不同,其外觀和構(gòu)造形式也不同,不同市政工程在不同的用途和規(guī)模下,其外觀和構(gòu)造形態(tài)也存有一定差異。同時,由于不同地質(zhì)條件,樁基的設(shè)計也有一定的差別,從而導(dǎo)致工程造價浮動。
四、BIM技術(shù)在我國現(xiàn)代化建筑工程中的實際應(yīng)用
BIM技術(shù)是近幾年在國內(nèi)許多大型工程中得到廣泛運用的一種方法,并取得了較好的效果。中國尊和珠海大劇院,則是將BIM技術(shù)運用于復(fù)雜的建筑工程。在該工程施工中,BIM技術(shù)的核心是在設(shè)計模型階段,利用BIM專業(yè)組件庫,為該工程設(shè)立了300多個組件,涵蓋幕墻、裝飾裝修、電梯、機電等領(lǐng)域。在BIM模式下,該項目已完成19個階段的全面協(xié)作,通過碰撞檢測等方法,發(fā)現(xiàn)和解決了5600多個問題,提高了工程設(shè)計的質(zhì)量。珠海大劇院是國內(nèi)僅有的一座日月貝外形的大型歌劇院。天津117大廈、蘇州中南中心等工程,充分反映了BIM技術(shù)在大型、復(fù)雜、超高層工程中的應(yīng)用。天津117大廈是一座596.5米高的建筑工程,是由廣聯(lián)達公司自主研發(fā)的BIM數(shù)據(jù)中心和工程管理平臺。蘇州中南大廈總樓729米,項目業(yè)主與廣聯(lián)云公司建立了BIM協(xié)作平臺,確保BIM協(xié)同作業(yè)跨專業(yè)、跨組織的順利進行。上海中心大廈和鳳凰傳媒中心,充分反映了BIM技術(shù)在工程建設(shè)過程中的運用。上海中心大樓的設(shè)計、施工、安裝一體化,是業(yè)主首次提出BIM技術(shù)在設(shè)計、施工、安裝等方面的一體化運用方案,以BIM技術(shù)實施全生命周期管理的大型工程。鳳凰傳媒中心在施工期間,構(gòu)建的BIM模型可以用于運營期的安全控制、能耗分析等。在工程完工后,施工單位向業(yè)主提交了該模式,從而有效地提升了運營期管理者的工作效率和管理過程。
五、BIM技術(shù)在市政工程設(shè)計階段造價管理中的應(yīng)用分析
(一)基于BIM技術(shù)的規(guī)劃方案模擬
在工程建設(shè)中,由于規(guī)劃方案與工程實際情況有出入,往往會導(dǎo)致工程造價的下降, BIM技術(shù)的應(yīng)用可以有效地解決這一問題。以前的平面圖都是用二維的平面圖來表示,在相對簡單的工程中,二維的平面、豎面和剖面圖能夠很好地傳達出設(shè)計的信息。隨著項目的集成化、規(guī)?;l(fā)展,項目中的數(shù)據(jù)和信息也會隨之增加,僅靠平面圖向業(yè)主和施工單位傳遞設(shè)計信息時,會出現(xiàn)誤讀、失真等問題,這對他們的專業(yè)知識是一種挑戰(zhàn)。BIM技術(shù)的三維虛擬模擬功能的價值立竿見影, BIM技術(shù)可以將圖紙的信息進行立體化,構(gòu)建出每個梁、板、柱構(gòu)件的三維可視模型、尺寸、材料等信息,使設(shè)計方案更清楚、更直觀,便于業(yè)主及施工人員閱讀。通過 BIM模型的相關(guān)性,可以在模型中直接調(diào)整數(shù)據(jù),并根據(jù)實際情況自動生成修正后的平面圖、豎面圖和剖面圖,使出圖過程達到最優(yōu)。
(二)基于BIM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計
在常規(guī)設(shè)計方式中,建筑、結(jié)構(gòu)、管線綜合等多個學(xué)科按設(shè)計次序進行設(shè)計,不僅需要時間,還需要各個學(xué)科的溝通,從而導(dǎo)致各個學(xué)科間的矛盾;總平面設(shè)計的專家要多次進行協(xié)調(diào)。采用BIM技術(shù)進行參數(shù)化建模,既能使各個學(xué)科并行,又能完成建筑、結(jié)構(gòu)、管線綜合等學(xué)科的綜合,并能及時協(xié)調(diào)或解決各種不同的問題,并通過相應(yīng)的參數(shù)進行相應(yīng)的調(diào)節(jié),而其他不相關(guān)的內(nèi)容則基本不改變,極大地加快了編輯的速度和交流的效率。同時,業(yè)主還可以利用這個平臺的資料,對設(shè)計深度、進度和階段性費用進行控制,從而提高工程的設(shè)計質(zhì)量。
(三)基于BIM技術(shù)的專項設(shè)計
一些工程在達到國家或地區(qū)節(jié)能設(shè)計指標時,必須對某些工程進行特殊的指標分析,而常規(guī)的方法往往過于簡練和粗糙,難以對其進行精確的分析。在BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上,應(yīng)用BIM技術(shù)對建筑的性能進行了分析和計算,在BIM模型中,可以模擬出各種物理特性,例如:材料的受力、耐火等級、導(dǎo)熱系數(shù)等;如環(huán)境模擬、防火模擬、能源消耗模擬等。BIM技術(shù)建立的建筑節(jié)能模型既可以對建筑的強制能源需求進行分析,又可以最大限度地減少能源消耗,同時保證建筑物的安全性;同時,也達到了符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的綠色建筑標準。
六、BIM在某市政工程中設(shè)計階段造價管理中的應(yīng)用
(一)工程概況
該項目占地5.38公頃,占地150,000平方米,地上960,000平方米,地下54,000平方米。該工程的地面為2層,層高4.2m、5.8m,均為筏式基礎(chǔ),結(jié)構(gòu)為框架剪力墻。在仿真施工階段,只對地下工程進行了實例分析,并與BIM系列軟件平臺相結(jié)合,構(gòu)建施工模型和各個專業(yè)模型。
在建筑工程的前期,要制定各種具體項目,并對項目進行深入的分析,最終確定最優(yōu)的項目。BIM技術(shù)在市政工程中運用,可以使有關(guān)部門在最短的時間內(nèi)獲得更為完整的數(shù)據(jù),從而為工程的順利進行打下堅實的基礎(chǔ)。建筑工程涉及多個領(lǐng)域,在具體的工程建設(shè)中,不可避免地會出現(xiàn)各種各樣的問題。BIM技術(shù)在城市建設(shè)中的運用,可以提高對數(shù)據(jù)的準確采集,提前發(fā)現(xiàn)潛在問題,為工程的順利進行打下基礎(chǔ)。如果出現(xiàn)了個別的問題,那么在大量的信息支持下,將會變得更為簡單。過去在施工項目中,大部分的設(shè)計圖紙都是手工編制,存在著相當大的偏差。而運用BIM技術(shù),可以根據(jù)模型來確定建筑的具體情況,并能更準確地解決細節(jié)問題,并將每一種損失都清楚地標明;它能很好地彌補傳統(tǒng)工作中各種缺陷。工作效率大幅提高,精確度提高,對員工人數(shù)的要求也顯著下降。將 BIM技術(shù)引入市政項目,可以根據(jù)實際情況定制個性化的建筑模型,實現(xiàn)對建筑現(xiàn)場的真實再現(xiàn),從而獲得整個項目的結(jié)構(gòu)體系。通過對項目施工現(xiàn)場的仿真,可以真實地反映出各個施工階段的造價損失,從而使造價估算更加精確。
(二)初步設(shè)計
在初步的設(shè)計中,通過BIM技術(shù)建立了一個初步的方案,把所有的零件資料都錄入到了系統(tǒng)的軟件中;完成了數(shù)據(jù)和建模的無縫銜接,基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的快速匯總,然后利用廣聯(lián)達的報價進行市場報價,編制出比較精確的估算。利用BIM技術(shù)的明細表,對各類型的數(shù)據(jù)進行分類、表示。因各方面的工程造價數(shù)據(jù)比較多,所以僅對其中的一些項目進行了匯總。使用BIM等有關(guān)的插件,對工程量進行了匯總和輸出,并將該文檔輸入廣聯(lián)達造價管理系統(tǒng);該方法可有效地減少人工輸入差錯,使工作效率大為提升。該清單具體到各個梁、板、柱、壁等結(jié)構(gòu),能夠準確、高效地獲取工程中的基本數(shù)據(jù),為下一步的工程提供準確的數(shù)據(jù)支撐。
(三)施工圖設(shè)計
從初步設(shè)計向施工圖的轉(zhuǎn)變,基于BIM技術(shù)可視化的特點,使設(shè)計者可以通過 BIM的可視化能力,將其全部的設(shè)計結(jié)果及設(shè)計意向傳達給用戶,其中包含了每一份工程詳圖、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的詳細信息。基于該模式,造價管理人員對建筑、機電,消防、裝修等各個行業(yè)的具體部件進行了細化,比如裝修細節(jié)、材料做法細節(jié)等。采用BIM技術(shù),將各個專業(yè)建模引入相應(yīng)的軟件中,通過碰撞的探測,可以直觀地發(fā)現(xiàn)問題處理問題;降低由其引起的后續(xù)再加工。應(yīng)用 BIM技術(shù)對該工程進行了能源消耗仿真,將BIM建模引入能源消耗計算軟件中,通過對結(jié)果的分析,提出了減少能源消耗的對策;這將有助于改善工程的設(shè)計品質(zhì),改善施工效率。BIM技術(shù)在能源消耗研究中的廣泛運用,對建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起到了很好的促進作用。為了改善建筑物的節(jié)能效果,保證建筑物的光照符合設(shè)計的需要,采用BIM技術(shù)對工程進行光照仿真。
結(jié)語:
結(jié)合目前市政工程的實踐情況,BIM技術(shù)在工程實踐中的應(yīng)用價值極高,且由于其具有較強的優(yōu)越性,能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑工程相關(guān)信息的采集與集成,使其具有較高的實效性。在確定項目方案、合理的工期、提高問題的處理能力等方面都有很大的促進作用,使城市建設(shè)整體水平得到了提高。隨著技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)人工造價管理方式必然會成為歷史,BIM技術(shù)也會在實際應(yīng)用中得到不斷的優(yōu)化與創(chuàng)新,并逐漸成為整個行業(yè)發(fā)展方向。