BIM技术在大型建筑安装工程中的应用

上海市安装工程集团有限公司 上海 200080

1 BIM技术概况

所谓BIM，即英文“ Building Information Modeling”的简称，也就是建筑信息模型[1]，其实更准确的解释应该是“利用数字、信息化技术对于建筑前期项目设计、中期工程施工、后期物业运营等阶段进行管理、协调的过程”。

BIM技术的核心是由计算机三维模型所形成的数据库，并在建筑过程中实现动态变化，数据信息能够及时更新和关联共享，加快决策进度，降低工程成本。

BIM技术需要借助应用软件才能实现，软件可以分成很多类，包含建筑物从规划设计、施工到运营管理整个生命周期，每个阶段都有与之对应的BIM软件，如BIM建模软件、BIM机电分析软件、BIM综合碰撞检查软件、BIM造价分析软件、日照分析软件、结构分析软件、MEP等等[2]。

国内比较常见的是Autodesk公司的系列软件，Revit Architecture、Revit Structure、Revit MEP分别是建筑、结构和机电的建模软件。

2 BIM技术的发展现状

2.1 国外发展的情况

BIM技术起源于美国，后来逐步扩展到欧洲、日本等发达国家和地区。美国的BIM应用已经十分广泛，在2006年就发布了其BIM国家标准 （NBIMS），应用十分规范，凡是政府投资项目必须全面应用BIM技术[3]。

日本早在上世纪90年代，就开发了一系列的BIM软件，很多项目都在建造的过程中不同程度地采用了日本的BIM软件[4]。

2.2 国内发展的情况

在香港地区，BIM技术已经是一项比较成熟的技术。香港房屋公署规定：2014年以后所有政府投资项目都要求采用BIM技术。

内地是在2002年以后，才出现BIM技术的概念。目前，比如上海虹桥商务能源中心、上海中心、北京“中国尊”、天津万达中心等项目都已经使用或正在使用BIM技术。一些香港或国内大型开发商，在招标过程中就要求使用BIM技术。

与此同时，国内一些企业或科研院所也开始着手BIM技术的应用研究，比如中国建筑、上海建工、清华大学等机构都在开展BIM的应用研究，并取得了一定的成果。

3 BIM技术在建筑安装工程上的实际应用

2009年以来，国内建筑安装行业的BIM技术已经在快速发展，各类安装单位，都不同程度地意识到了BIM技术的重要性，但其应用主要还停留在较低层面，主要用在项目投标过程，其次是简单的碰撞检测操作。对管线综合设计、系统平衡校核、预制件价格、工程量统计、施工模拟及进度控制等涉猎不深。

我公司很早就进行了BIM技术的研究应用，取得了一些经验，下面仅以上海虹桥商务核心区能源中心项目为例，介绍BIM技术在建筑安装工程上的实际应用情况。

3.1 工程概况

项目名称：虹桥商务核心区（一期）区域供能能源中心及配套工程。

项目地址：上海嘉闵高架路以东、菘泽高架扬虹路以南的匝道环形绕道区间内。

项目概况：地上建筑170 万m2、地下建筑20 万m2，建成绿色低碳示范区域。区域内建立南、北2 个区域能源中心及配套供能管网，为分布式能源中心，采用燃气、冷热、电三联供技术，满足核心区（一期）内用户的全部空调冷热负荷、生活热水负荷和部分电负荷需求。

本项目施工现场空间狭小，工期非常紧张，由于机电系统繁多，故各类机电关系异常复杂，管道密如蛛网。为了缩短工期，保证施工质量，本项目进行了BIM技术的尝试。

3.2 BIM技术实施情况

工程伊始，我们即利用Autodesk Revit Architecture软件，对项目进行三维建模，如图1、图2所示。分别构建了建筑、结构、水、电、暖等各专业BIM模型，然后根据统一标准将各专业模型链接在一起，获得完整的建筑模型，如图3所示。最后用Autodesk Navisworks软件，进行管线碰撞检测，如图4～图7所示。

图1 建筑整体模型示意

图2 建筑模型剖面示意

图3 模型导入后的机电管线碰撞检测示意

图4 风管与桥架碰撞示意

图5 喷淋与结构梁的碰撞示意

图6 空调水管与结构梁的碰撞示意

图7 风管与结构梁的碰撞示意

3.3 取得的效果

在深化设计阶段，我们通过将各专业模型链接一起后，应用碰撞检测功能，快速检测到空间管线是否存在碰撞点，可直观地观察布局效果，如图8所示，从而可以为设计师快速定位和调整管路提供了方便，从而大大提高了工作效率。

图8 碰撞检测后调整好的模型示意

在预制加工阶段，我们又以深化设计阶段所拥有的BIM模型为基础，把它导入Autodesk Inventor软件中，通过必要的数据转换、机械设计以及归类标注等工作，将BIM模型转换为预制加工设计图纸，以指导工厂预制加工。在保证高品质管道制作的前提下，减少了现场的管道制作加工。

在施工阶段，BIM技术也发挥了很大的作用，由于建模前期已经分别进行了参数检测、现场勘测、管线综合以及碰撞检测等工作。模型本身也具有大量的信息：其中包括设备及管线的参数、安装高度、安装方式等，而这些能为管理团队提供施工方案、物资供应、劳动力调配等工作的决策帮助。

正是由于本项目采用了BIM技术，从而减少了60%现场制作量，减少了90%的现场焊接、胶粘等危险与有毒有害作业，实现了70%管道制作预制率。施工质量、施工进度得到了保证，并且降低了现场的施工噪声，使施工管理水平得到提高，受到业主及监理的好评。

目前我公司承建的上海中心项目，也正在使用BIM技术进行指导施工。

4 BIM技术应用中的主要问题

尽管通过在实际工程上的应用，已经能体现BIM技术的巨大作用，但是，国内建筑业界对于BIM技术的使用仍存在如下问题：

（a）目前，国内施工领域使用的BIM软件大都停留在解决单项问题层面，尚缺少支持项目级和企业级管理提升所需要的BIM软件，涉及面还不够深入。

（b）受现行工程建设法律法规及工程实施模式的制约，在设计阶段、施工阶段使用BIM技术成果时，还缺少相应的标准和规范配套。

（c）除一些大型国企和地方特级企业外，大部分企业对BIM技术的认识不足，片面认为这仅仅是一种投标技术，还没有上升到用以促进施工管理水平提高的境界。

5 BIM技术应用的前景分析

大量的工程实践证明：“工程模块化施工是今后工程建设的发展趋势”。而工程模块化施工必然离不开预制和装配2 个重要环节，因此，BIM技术在预制加工方面具有明显的优势[5]。

我们欣喜地看到：国内对BIM技术在工程管理上的作用正逐步重视，不少企业都认识到这是创建技术信息、管理信息、共享信息的数字化方式，是建筑行业数字化管理的发展趋势。它对于整个建筑行业来说，必将产生更加深远的影响。

BIM技术的推广使用，有利于提高建筑安装行业施工技术和管理水平，尤其是对于大型国企来说，也许这是一次实施技术创新和管理突破的好机会。

但是，由于BIM技术在国内应用还刚刚起步，仍然需要我们从深度和广度方面进行努力[6-8]：

（a）在政府层面，应进行政策宣传和支持，建立相应科研基金，以促进BIM技术在整个建筑行业应用。

（b）主管部委或地方政府应牵头制定规范及标准，保证实施与提高BIM技术的应用成果。

（c）行业协会应该利用自有的平台优势，进行引导示范，鼓励应用。

（d）有条件的企业或科研院所应带头积极进行推广，并提高应用的深度和广度。