山东省文化中心项目BIM应用实践

赵灵敏 岳广飞

(济南柏慕营特工程咨询有限公司，济南 250014)

1 引言

BIM给我国建筑业带来的不仅是简单的操作工具的改变，也不仅是工作效率的提高，它更是一种集技术、管理和方法论的统一，是整个行业操作模式的彻底革命，是我国建筑数字化、信息化的先驱［1］。目前，业内人士对BIM的理论、技术和应用方法的研究取得了不错的进展，结合我国实际情况，逐渐形成较为系统的理论体系。如何关培先生主编的《BIM技术应用丛书》，从BIM理论到实践应用，做出了较为深刻的阐述，对从事BIM研究、管理与应用等人员具有较好的参考价值［2］。

相对于理论方面的进步，BIM在实际项目的应用则显得相去甚远。据统计，2010年BIM在我国工程建设行业中的使用率只有6%［3］。尽管如此，一些较大的设计院开始组建自己的BIM团队，并将BIM应用到实际项目中。如中建西南院、上海现代、清华大学建筑设计研究院、中建国际等，在我国当前建设的大型项目中大量应用了BIM技术。2010年，济南西客站地下广场项目引入BIM，在该项目中，仅设备及管线的碰撞检测就节省400多万元，保障了施工质量和工期。鉴于此，济南市西区投融资管理中心将BIM技术引用于山东省文化中心建设项目。笔者结合该项目BIM应用实例，从BIM应用范围、技术流程、价值体现等方面对其加以阐述，并提出一种以项目利益为重的BIM应用评价理念，对BIM应用过程中存在的问题和困难加以剖析，结合我国建筑数字化、信息化进程，给出合理建议。

2 BIM在山东省文化中心建设项目的应用

山东省会文化艺术中心大剧院工程选址于济南西客站核心区腊山河以东，日照路以北，威海路以南，总占地面积约 23公顷，总建筑面积约12．9万m2，总投资约24．75亿元。主要建设内容包括大剧院、中心广场、市政配套设施、地下车库及室外景观工程，其中大剧院7．5万m2，包括1 800座歌剧厅、1 500座音乐厅、500座多功能厅及其他辅助设施;中心广场约 2．4万 m2;市政配套设施长496m;地下车库约3万m2。见图1。

该项目方案由法国著名设计大师安德鲁设计，结构较复杂，涉及专业多达20多种，施工难度较高，规模庞大，工期要求紧。业主方提出三个要求，即:时间上保障在2013年4月底竣工(2011年1月开工);投资上要尽量避免超支现象，减少变更处理带来的损失;质量要合格，能够拿到鲁班奖。这便从客观上强调了设计质量的重要性，在这么短的时间内如何保证设计质量成为关键问题。对此，项目指挥部决定应用BIM。

图1 山东省会文化中心平面及三维效果图

2．1 BIM应用内容

该项目BIM应用包括两部分，即大剧院、中心广场工程和地下车库、室外综合管线工程。本文只以大剧院、中心广场工程的BIM咨询为例详细阐述。下面对大剧院、中心广场工程的BIM服务内容做简要介绍:建筑、结构及设备管线模型搭建及碰撞检查;室内外设计三维可视化表达，样板间及关键部位三维透视图;玻璃及金属幕墙加工与安装指导;主要材料工程量统计，工程量分阶段统计;四维施工模拟;钢结构及重点部位施工顺序模拟;模型跟踪修改(每月修改一次);竣工模型搭建。

2．2 BIM应用技术路线

该大剧院项目所涉及到的初步设计和施工图设计是由北京某建筑设计院提供，由于工期要求紧迫，项目对出图效率和质量要求非常高。业主方提出要将一切施工阶段可以避免的问题尽量在招投标之前——“纸上谈兵”阶段解决掉，这也是基于项目输出成本在设计、施工等不同阶段的比例因素所考虑的。对此，该BIM应用采用了以下技术路线。

(1)资料收集，接收施工图。资料收集主要是收集文化中心项目的整体规划蓝图、设计方提供的方案和施工图或者修改后的施工图等、业主方提出的各种要求以及相关法律法规。

(2)三维模型搭建或修改、可视化表达。结合设计院给出的施工图或者施工图修改方案，搭建或修改大剧院的BIM三维模型。

(3)建筑、结构及设备管线碰撞检测，生成碰撞检测报告，提出施工图优化方案。在这个阶段要将施工图优化方案等材料存档，作为BIM咨询的一项成果。

(4)主材料工程量统计、施工分阶段工程量统计、室内外设计可视化表达(主要玻璃和金属幕墙以及加工及安装指导)、四维施工模拟(钢结构和重点重点部位施工工序表达)。此阶段所涉及文档、模型、视频等文件作为BIM咨询成果提交给相关单位。

(5)模型跟踪修改。由于BIM咨询服务对设计阶段的作用主要是对施工图的检查，而非直接采用BIM设计，所以BIM模型就被动地跟随施工图纸的变更而修改。除了采用BIM检测出来的设计方主观错误之外，还有包括审图中心等单位提出的修改意见，但这些修改并未形成成果提交给业主方。

(6)竣工模型搭建。待设计方提供的设计图纸全部完善后，将建筑、结构及管线设备等模型统一到一个模型里，并对室内室外设计效果有所体现，形成完善的竣工模型。

技术路线如图2所示。在图2中，技术路线分三层。第一层为技术流程层，该层次展现了BIM咨询的主要内容和主要流程，即上述所讲的6项内容;第二层是项目成果层，BIM咨询过程中和后期所形成的成果提交需提交到下一层，项目参与方层。

2．3 BIM建模及其它应用过程

项目应用的软件属于Autodesk的产品，Revit系列。由于Revit软件与二维软件CAD具有数据的兼容性，BIM工程师可以将二维CAD施工图导入到Revit建筑或管线软件中，进而开始基于二维图形构建三维模型。二维施工图往往是十分复杂的，识图过程要求非常仔细，如管线及设备的施工图，交叉纵横的现象非常多，这便要求BIM工程师在搭建三维模型时要有较强的识图能力。

总体来说，基于二维图形搭建三维模型可分为三步进行:一是对CAD施工图进行识别，了解建筑、结构及管线设备的大致结构，体味二维图形所涵盖的设计思想;二是将CAD文件导入到Revit软件中，依照图中给出的图元、轴网、标高等信息，合理利用Revit里面所含有的三维模型构件，沿着二维图形的分布画出Revit软件里的二维图形，说白了就是用Revit描画二维CAD施工图，进而生成三维图形;三是所有CAD图的内容描完之后，打开Revit三维视角，便可看见基于二维施工图的三维模型了。笔者将这种方法称作“描二成三”法(在此属特定称谓，并非笔者故弄玄虚要造什么名词，只为好记)。

大剧院项目主要涉及到建筑、结构和管线设备等模型。在实现手法上采用了上述“描二成三”法。图3～图5给出了大剧院的建筑、结构及管线等三维模型。

图2 大剧院BIM咨询项目技术路线图

BIM咨询方通过上述方法建立三维信息模型，接下来便是对模型中出现的交、叉、错、漏、碰等不合理或者错误的地方形成碰撞检测报告。在一个较大且复杂的项目中，设计方采用二维CAD作图难免会出现主观上的疏漏与错误，有时这种错误的数量是庞大的。有些在审图过程中得以改正，有的没有被查出来，便在施工过程中制造了麻烦。BIM在审图这个环节便起到了人工难以无法实现的作用，除非技术因素，否则模型中所有交错碰漏的点都能查找，效率很高。如此，BIM工程师依据自身的专业知识以及所收集到的资料信息，提出施工图优化建议和意见，形成报告，与碰撞检测结果一并交与设计方，以供其及时修改纠正。待设计方将修改后的图纸交与BIM咨询方(柏慕营特)后，后者根据其修改的内容而修改BIM模型，从而达到模型跟踪修改的目的，直至在技术上和主观上均无错误，工程量统计、竣工模型等成果便轻而易举地生成了。如图6、图7所示，BIM模型发现的设计错误及工程量统计操作界面。

3 BIM在该项目中应用所体现的价值

尽管BIM在我国建设项目中多用于设计和施工阶段，但其水平同欧美等发达国家还有不小的差距。该大剧院项目所应用到的内容就更少了。即便如此，BIM给该项目带来的价值也是非常可观的。目前，同行业里人对BIM应用价值的评价都集中在对项目的参建各方获益上。

在施工图碰撞检测中，BIM辅助设计方扫清了施工图中几乎所有的主观性错漏;帮助完成高质量的施工图;工程量统计为该项目概预算节省了大量的劳动力和时间，提高了工作效率和数据准确性;四维施工模拟为将来的施工提供了指导作用，让施工人员更加直观地了解施工工序，使施工过程更加有序性、科学性;样板间及重要部分的可视化增加了施工后产品的直观性，也为重要部分施工提供了视觉上的参考，更加明晰建筑构造和设计布局;BIM竣工模型一方面直观表达业主对产品的需求，另一方面为产品日后的运行与维护提供充足的信息依据。

笔者认为BIM的价值应该体现在项目体系上，这个项目体系既包括项目本身，又包括项目参建各实体，还包括各种机械设备、材料以及相关数据。从业人员应将注意力聚焦在项目实施过程和产品输出质量方面，而不仅仅是自身的利益。当业主方与项目利益发生冲突时，要以项目利益为重;当规划设计方与项目发生利益冲突时，要以项目利益为重;当施工方与项目发生利益冲突时，要以项目利益为重;当管理方与项目利益发生冲突时，要以项目利益为重;当参加方之间发生利益冲突时，要以项目利益为重。然而，在大型项目面前，项目参与方少则几百，多则上千，项目组织和管理工作可谓繁冗复杂，千丝万缕。在推进项目实施过程中所遇到的问题更是数不胜数。甚者，各参与方都处在不同的地理位置，分落在不同城市，甚至不同国家，尽管目前我们可以采取信息手段解决一些项目问题，但这些解决的办法不是考虑片面，顾此失彼，就是效率低下，推进缓慢。从而建设项目中的“信息孤岛”扮演了相当的角色，以项目利益为重的建设理念难以有效发挥作用。为此，数字技术在项目的全方位、全生命周期和全领域中能够将信息集中在一起，可视化、准确而完备的信息、虚拟现实的表达方式让项目各参与方可以低成本地将注意力集中在整个项目本身，进而实现项目利益的最大化。BIM正是这样的一种技术、管理和方法的统一，使以项目利益为重的价值观得以体现。BIM就是项目实体的化身或者代表。

由此可知，BIM在大剧院项目所体现的价值主要还在于项目本身。

4 BIM在应用中遇到的困难及存在的问题

4．1 对BIM的认可度不一

参与方对BIM应用的认可是其发挥最大效用的关键。这便要求各方对BIM都有一定的认知，能够看到BIM应用给自己带来什么样的价值，这样才能将注意力集中到BIM上。该大剧院BIM咨询服务中，业主方在听过BIM应用的汇报方案后，认识到它将会给自己带来好处，对其持认可态度;但其它参建单位并未持同样看法，如设计方在看到BIM模型后认为这些模型可以用犀牛等专业的建模软件搭建，效果并不一定差，而废了这么大功夫建的BIM模型，只起碰撞检测作用，这些检测出来的错误他们自己也能查看出来，因此没必要使用BIM。这是典型的以己方利益为重的观点，并未考虑BIM为施工和运行维护以及组织管理带来的价值。同时，也使得在图2中的BIM咨询服务流程在执行过程中受阻。

4．2 软件不兼容

受制于行业标准影响，Autodesk的Revit系列软件与国内许多行业软件无法形成数据共享。如国内概预算、建模、可视化、绿色建筑分析、方案设计及相关项目管理软件等，它们与Revit系列软件只能形成单向或者不能实现信息交互。行业里已经习惯了这些软件的使用，要接受Autodesk软件，就必须付出较大成本，改变工作模式等，这便大大削弱了BIM在我国的应用广度和深度。在该大剧院项目中，从设计到施工再到运行与维护，BIM几乎是“孤军奋战”。

4．3 “描二成三”法造成重复劳动

Revit系列软件在设计方面颠覆了传统思想，可以二、三维协同设计，它的应用要始于设计的开始，即直接采用三维设计而不再需要CAD软件的掺和，才能发挥最大效用。但目前国内绝大多数设计单位还是采取的CAD二维设计，BIM若想在其中分一瓢羹，就必须迎合二维设计的成果，即对二维成果的兼容。这一点Revit已经做到，但基于二维施工图搭建三维模型的方法要依靠“描二成三”法，工作量太大，增加了人力成本，本来简单、智能的工具，却显得有些“大材小用”了。这是软件本身的原因，如果再提高Revit的智能化水平，让CAD图导入后，只需要人工简单的调整标高及轴网便可自动形成三维模型，那么BIM在中国就会得到迅速的应用与推广。

5 感想及展望

通过该大剧院BIM应用可以看出，BIM在建设领域的应用范围非常窄，应用层次也非常浅。但其具有强大的发展潜力，随着我国数字化、信息化进一步推进，BIM定能成为将来建筑业的主流。

我国的数字建筑处在起步阶段，从城市规划到微观设计，从项目周期到运营管理，再到可持续建筑和建筑业工业化，每个领域都有数字化技术的支撑，使得各个领域的工作效率和质量以及管理模式受益匪浅。但随着项目规模的增大，其包含的信息量也成指数型增加，各领域、各阶段和各专业之间需要及时、可靠、准确以及标准的信息交流，然而目前我国现有的技术难以满足这一要求，造成了时间、经济等方面的浪费及环境的破坏。BIM的出现迎合了上述需求，打破了建筑业传统作业模式、管理模式及方法论，它引发了建筑业的变革，在推进我国建筑业信息化发展、打造数字建筑中将起到不可磨灭的作用。

［1］何关培．BIM在建筑业的位置、评价体系及可能应用［J］．土木建筑工程信息技术，2010，2(1):109-116．

［2］何关培等．BIM总论［M］．北京:中国建筑工业出版社，2011．

［3］李刚超．风物长宜放眼量——BIM应用现状及趋势展望［J］．中国建筑信息，2010，8．

［4］黄亚斌．企业级BIM应用实践实施步骤(一)［J］．土木建筑工程信息技术，2011，3(2):56-62．