BIM 在陈翔路地道工程中的应用

陈 威，秦 雯

(1.上海市城市建设设计研究总院，上海 200011;)

1 引言

目前，BIM 成为建筑行业一个主流的高端技术。在国外，BIM 的应用已经趋于成熟，欧美、新加坡、香港等发达国家和地区均开始广泛使用，应用领域贯穿整个设计阶段、施工阶段以及建成后的维护和管理阶段。国内从2002 年开始正式引进BIM 理念和技术，并在2004 年开始BIM 应用软件研究。可以说BIM 技术在国内处于一个发展阶段［1］。无论是对于业主，还是设计、施工单位，目前的BIM 只是一个辅助工具，而最终的BIM 要达到的高度是基于BIM 的设计施工、基于BIM 的应用和管理。目前国内大部分设计院只提供BIM 建模、BIM 应用以及管理业务上的服务，无形中将BIM 与设计施工独立出来，降低了BIM 实践的层次。BIM 的发展思路应该是“以总承包项目为载体，以设计人员为主体，积极开拓和尝试基于BIM 的消费领域”。本文基于陈翔路总承包工程项目，研究了在工程总承包项目中，BIM 研究的价值以及优点。

2 陈翔路工程概述

陈翔路为城市次干路I 级，双向4 车道，起点里程K3 +170，自西向东依次穿过规五路、古猗园路、轨道11 号线、沪嘉高速、瑞林路、通湖路，终点里程K3 +670，全长约500m。主要工程内容包括:(1)陈翔路道路工程、地道工程、交通工程、排水工程以及附属及配套工程;(2)沪嘉高速改道及修复工程。地下通道共19 段，采用明挖法施工，敞开段长202m，暗埋段长158m。敞开段为现浇钢筋混凝土坞式结构，结构内部净宽同暗埋段，底板、侧墙厚900mm～500mm，部分节段采用钻孔灌注桩抗浮，桩长25～15m。整体效果图见图1 所示。

该工程作为BIM 研究的试点具有如下优势:市政工程的典型，BIM 技术在工程设计、建筑设计等领域逐渐为业界所熟悉，国内的部分设计院在建筑领域已收获成果，而市政、桥梁领域还处于尝试阶段，还没有典型的案例;BIM 的应用价值更多的体现在工程总承包项目中，而不仅仅是单纯的设计或施工，陈翔路地道工程作为工程总承包项目，最能体现BIM 实践的价值;该项目包括地道、轨道、桥梁、道路、给排、建筑、园林等专业内容，在该工程中开展BIM 深化设计和施工模拟研究具有基础性和普遍性等特点。

3 BIM 在陈翔路地道工程中的应用

目前，BIM 软件多而杂，各软件都存在一定的优缺点，陈翔路地道工程涉及专业较多，根据工程项目特点，选取了合适的BIM 建模软件，其模型建立后整体模型如图2，地质勘探模型如图3 所示。

图1 整体效果图

图2 陈翔路三维信息模型

图3 陈翔路地道工程地质勘探模型

在建立模型的同时，对关键点进行了配筋处理，图4 为格构柱配筋节点细部图。另外，在现实中钢筋通常是嵌入混凝土中的，而模型中钢筋是可以半透明显示的，如图5 所示。钢筋半透明显示体现了模型可视化特点，模型表现直观形象，可以反映出构件和钢筋之间的复杂关系。

模型建立后，最能体现BIM 价值的是BIM 的应用，图6 和图7 显示的是运用BIM 软件进行构件之间碰撞检查，分别列出了构件之间的硬碰撞以及软碰撞情况。

图4 格构柱配筋节点细部

图5 钢筋部分的实现

图6 构件之间的碰撞检查

图7 人非地道出口与11 号线桥墩存在软碰撞

图8 横断面配筋图

基于BIM 模型的出图，可以主动的将BIM 融入到设计阶段，以设计人员为主，运用设计理念，从设计的角度建立模型，比非专业的成熟设计人员更能体现出工程整体状况，主体结构横断面配筋图如图8 所示。

运用BIM 最大的优点之一体现在工程量统计上，可以方便控制成本上，图9 为利用BIM 三维模型进行的工程量统计图，该统计表材料清单表现明显，能方便的展示各材料信息，具有很大的实用价值。

图9 第十周期用料统计表

基于BIM 模型的施工进度模拟主要是以动画的形式展示，在3D 模型的基础上加了施工进度，体现了4D 模型的理念。

4 BIM 在研究中遇到的问题

BIM 在工程总承包项目应用过程中，遇到了软件、建模以及BIM 理念等问题，下面从四个方面归纳下BIM 研究以及Tekla 建模过程中的一些问题。

4.1 BIM 的理念认识问题

BIM，最初的概念只是一个模型，立于2D 之上的3D。从概念中可以看出，BIM 是以三维数字技术为基础，是集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型。给人的感觉BIM 只是一个3D 模型，所以大部分人听到BIM 这个词时，给出的回答:“BIM 是利用BIM 软件建出来的模型”。从字面意思上讲，BIM 是模型，但是对它的理解不应该局限于此，BIM 代表的是整个BIM 模型从建模到消费的整个流程，提BIM 应该从理念出发，而不是模型。未来，主导BIM 发展的不是BIM 建模过程，而是BIM整个消费，所以寻求BIM 的应用之路是未来BIM 的发展方向。

4.2 BIM 的软件接口问题

BIM 的软件众多，模型的应用是建立在模型整合的基础上，在模型的整合过程中，会遇到软件接口等方面的问题。比如做施工流程动画模拟，由于我们做动画的初衷是建立在BIM 模型上的，所以我们通常BIM 模型的处理有两种方法:在软件设置相应实体属性，并利用录制屏幕工具生成施工动画模拟过程，该方法做成的施工动画模拟比较粗糙，视频流畅性较差;第二种是运用第三方整合平台实现，比如将模型导出生成DWG、IFC 格式，再将DWG、IFC 格式导入到第三方整合平台中，在平台中生成施工动画模拟，该方法生成的视频效果较好，还可以在生成动画前做渲染，表现效果较好，但是模型在导入DWG、IFC 格式后只保存了几何属性，而一些截图尺寸属性都已丢失，不符合BIM 模型应有的特性，所以软件之间的接口问题还需进一步的研究。

4.3 BIM 软件的使用问题

初期对软件的认识局限于软件能做什么，比如某些软件在建钢筋、混凝土上有很大优势，而某些软件在建管理用房、管道等方面具有较大优势。对软件细节上的认识还处于一个很浅的阶段。通过实际建模过程中，我们对软件的认识逐步深化。BIM 软件在有些方面表现力欠缺，但是可以通过与其他软件的结合使用，发挥各建模软件的优点;参考模型以及自身建立的模型导入方面有缺陷，导入后，当模型拷出后会遇到模型丢失的情况，不能充分满足共享性，并且PDF 发布后也会丢失;在模型网页发布上有缺陷，模型中部分细节会丢失;出图方面有一定缺陷，不符合我们的出图规范，在这方面我们需要有更深的研究;软件的本土化，包括软件的操作习惯、材质类型以及翻译等。

4.4 BIM 软件的建模问题

由于初期软件的学习是按照命令形式学习各个软件模块的，所以在刚开始建模工作中，建模的流程上存在一定问题，我们需要解决建模的流程，首先是定中心线上特征点，在定出中心线，然后以该中心线作为方位，向中心线上添加基础块。另外，在建模中，要解决的另外一个问题是建模的方式，要改变以往的建模习惯，以参数化方式建模，只有这种方式才符合BIM 的模式，才具备BIM 信息可管理性。

5 结论

陈翔路地道工程为工程总承包项目，以该项目为BIM 研究试点，为BIM 在工程总承包项目管理中的应用提供了参考价值。体现的价值表现在:BIM应用全过程，从方案开始，到初设、到施工图、到施工等等，BIM 在每个阶段都得到直观、有效的尝试;BIM 应有多方参与，从业主、设计、施工，各种专业的人都参与进来，十分迎合BIM 能解决大而杂问题的特点;BIM 应用全方位，能够方便的利用模型，对现场环境、方案设计、模型分析、施工模拟、造价等进行系列的应用，有效的提高模型的重复利用率，降低了应用研究的综合成本;可以直观地表达三维模型，摆脱传统的二维图纸的缺点，传统的二维图纸在读懂的基础上，还需要在头脑里面构建三维立体模型，BIM 模型的建立解决了这个问题;模型中钢筋的可视化，现实中，混凝土钢筋是隐蔽的，在软件中，设置模型的透明度即可实时观察到混凝土中的钢筋信息;基于BIM 模型的出图，目前BIM 在设计阶段介入的深度较浅，通过基于BIM 出图研究，为以后基于BIM 技术的设计提供参考，同时为以后规范出图打下基础;工程量统计为成本控制等方面提供了参考;碰撞检查为设计方案优化提供了参考，某种程度上提高了施工的进度，节约了施工的成本。

［1］何关培等.BIM 总论［M］.北京:中国建筑工业出版社，2011.

［2］吴凡.建筑设计工作方法的新变革——建筑信息模型技术的思考与应用.土木建筑工程信息技术.2011，3(3):53-56.

［3］唐国武，王伟，杜伸云.BIM 在合肥南环线钢桁梁柔性拱桥施工中的应用.土木建筑工程信息技术.2011，3(4):76-81.

［4］苏昶，王万平，苏骏.基于BIM 的可持续设计在黑瞎子岛植物园项目中的创新实践.土木建筑工程信息技术.2012，4(1):87-95.