建筑工程项目中BIM技术的综合运用研究

侯晓彤 顾平道

(东华大学环境科学与工程学院，上海 201620)

建筑工程项目中BIM技术的综合运用研究

侯晓彤 顾平道

(东华大学环境科学与工程学院，上海 201620)

结合建筑工程项目实例中BIM的运用研究情况，分析了BIM技术所具有的可视化、协调性、模拟性、优化性、出图及文档等特点，并指出其在改善或解决设计优化、管线综合、施工模拟及出图等方面的功能，以达到提升工程质量与工程效益的目的。

BIM，管线综合，可视化，冲突碰撞

0 引言

目前，BIM(建筑信息模型，Building Information Modeling，以下简称为BIM)作为一种对全生命周期内数字化定义过的构件数据信息进行有效的合理规划和组织，使各参与方能够在其中插入、提取、更新数据，以支持其相应业务，正在以其白热化的状态推动着建筑业的创新，甚至是革命[1]。

1 工程概况

工程一为河南某中央广场，建筑面积逾82万m2，为双塔式建筑，由南北两栋塔楼组成；工程二为四川某污水处理工程，占地面积约15亩。

2 优化设计

2.1 可视化

依据当前的专业分工，在BIM未涉入的情况，设计师利用CAD绘制出专业的、抽象的、线条的、符号的、二维的图纸，而可视化的工作，便通常委托专门的效果图制作公司根据设计图纸来负责，最后的成果主要被用作项目的各种相关汇报及展示，然而最终的项目结果与可视化成果之间的差异程度，常常在汇报展示一结束后，鲜有人会去关注。

对于BIM而言，可视化已成为其本身的一个固有特性。BIM工作的过程与结果，便是建筑物实际的三维几何形体，设备与构件的属性信息以及相关的规则信息(例如增加了一根结构柱，那么墙与该结构柱在空间重合的量就要扣减)。

2.2 设计对象与BIM工作对象的区别

设计师利用二维CAD绘图是基于线条、符号和文档的工作对象，这些具备抽象性质的对象往往是离散的，非结构化的；而BIM的工作对象，是经过整合的，结构化的实体构件，可以看到Revit模型中仿真实际内容的构件对象的整合情况与其构件库分类存储结构。相对于前者，我们可以更为直观地在BIM的可视化环境里进行沟通、讨论，从而完成对专业设计的协调和优化。

2.3 协调与优化

BIM工作环境通过建筑物以及构件的三维造型来辅助不同专业设计人员进行设计观察和分析，从而解决同专业内部或不同专业之间的沟通协调，避免了由于不同专业之间的本身差异、二维图纸的抽象和各行业项目信息易出现的“不兼容”现象[2]。

2.4 构件信息化

由之前所提出的，BIM最后的结果，便包含了构件的属性信息以及相应的规则信息，这也使得建筑信息模型不光是“模型”，更具备了实际有效的构件信息。经合理整合后的参数化构件所形成的信息链，使得BIM可以解决更深更远的问题，如清单算量、能耗模拟、施工模拟与指导及虚拟经营等，参数化设计的程度越深，越能优化设计，但不局限于设计。

在Revit软件用于BIM建模的过程中，前期的准备工作做的越充分，对建模及后期绩效便越有利(尽管这一过程看上去也显得复杂耗时)。Revit软件中可以利用族的制作来定义参数化构件，将想要创建的族的各类型对应的数据制作成数据表，其次再在建立模型的过程中，创建参数与数据表中的参数一一对应，最后对每一组类型参数进行调试，保证每一个族类型参数都能进行参数化驱动。

3 施工管理

3.1 明细表

BIM不仅仅能够为设计阶段服务，在施工方面也能起到十分显著的作用。首先，建造过程可视化对施工组织方案的优化是巨大的，三维构件的仿真程度越高，便越能反映实际情况，从而解决一些在设计阶段仅凭设计人员脑力想象所带来的问题，而这类问题在BIM环境当中可以通过冲突检查及时发现和回避开来，如之前提到的管线协同，或是建筑与结构间的冲突检查等。

另外，在BIM环境中，由于工作对象是能够对应于实际的施工设备与构件，而在建模过程中，这些设备和构件也都可以具备一定的相应的信息(这往往需要在建模过程前期利用BIM相关软件对构件的族进行尽可能的信息化)，因而我们便可以在BIM软件的帮助下利用其做到工程量的实时统计与工程概预算,并且按量进行备料，极大地减少了备料的浪费问题。

3.2 结构分析

BIM工作中，利用Revit软件进行建筑、结构与设备材料的统计，通过与设计人员的交流反馈及时地更新模型信息，做到工程量的实时同步更新。

除此之外，将Revit模型导入到结构分析软件中进行计算，实现数据互通，减少重复输入，工程一北塔楼某层Revit模型被导入到ETABS软件中进行结构分析，并通过分析结果进行了框架梁设计方面的调整。

3.3 施工模拟

1)项目的BIM实施在建模的过程中，将Revit模型信息导入到Navisworks中去并运行其碰撞检测功能，便能够及时发现设计阶段与建模阶段的相应错误，然后依据已发现的错误返回来指导Revit建模以完成设计的深化。例如在工程一的建模过程中，便通过Navisworks的碰撞检测发现了数千个部位的错误，经后期修改后，不但优化了设计，而且精确了各项明细表的统计量。

2)在Navisworks检视软件中，根据预定的时间节点及每个节点的施工进度情况，附上构件对象，从而做成施工模拟动画，并以此来指导工程的施工[3]。

4 设计出图

传统的CAD制图采用文字与线条的制图样式与标准，同时又配以制图标记与符号来解决单一的二维线条图纸反映三维对象的问题。这种方法的出现是为了解决技术的局限而应运而生的，而目前，随着三维建模软件与三维参数设计软件的不断涌现，回归到二维的表达方式去出图，已经不是必要。

再者，图纸的主要作用是能够用其来核算成本与指导施工。一方面，本文前面已经阐明使用三维构件为基本对象的BIM软件对于核算成本的数字化与精确化无疑具有先天的优势，另一方面，指导施工的要求是图纸中构件的定位和标注要准确无误，定位无冲突，图面标记清晰，符号容易识别等等。而三维软件的构件绘制都是通过数字化来定义其尺寸及位置的，因而需解决的问题，就是出图显示精确度、图面标记以及符号识别的问题。

在项目工程二中，根据已完成的三维模型，配合Revit软件，通过相关族(如标记族，标题栏族等)的自定义功能以及剖截图能力，达到出图的表达效果。

5 结论及展望

美国国家BIM标准将BIM定义为“一个建设项目(设施)物理和功能特性的数字表达”[4]，此外，通过本文所述两个项目BIM所能实现的管线综合、设计优化、施工运营管理及设计出图等功能也可获知，BIM是一个分享这个建设项目(设施)的信息，为该项目从概念到拆除的全生命周期的所有决策提供可靠依据的过程。简单说来，BIM就是建筑信息数据组织方式的表达，基于当前国内BIM的运营模式，笔者也提出以下展望：

1)BIM是为项目从概念到拆除的全生命周期提供可靠依据的过程，不能仅作用于设计阶段,BIM的最大特点，便是不同阶段不同利益相关方围绕建筑信息模型的协同作业。

2)由“一”所知BIM是一个过程，从其本身而言也是一个模型，但更重要的是基于其中的信息。如何有效地将建筑信息从过程或是模型中体现出来，是BIM实施成功与否的一个检验标准[5]。

3)BIM一定是基于专业的，因而BIM人员一定是需具备专业基础而不是只掌握BIM相关软件的任何人。此外，从过程的功能上而言，BIM人员与设计人员是要分开的，设计师不能成为BIM实施者，正如设计与咨询需要分开一样。

[1] 李建成.BIM概述[J].时代建筑，2013(2):10-15.

[2] 纪凡荣,徐友全,曾大林,等.BIM技术在某项目管线综合中的应用[J].施工技术,2013,42(3):107-109.

[3] 张建平，曹 铭.基于IFC标准和工程信息模型的建筑施工4D管理系统[J].工程力学,2005(S1):220-227.

[4] 郑国勤，邱奎宁.BIM国内外标准综述[J].土木建筑工程信息技术,2012,4(1):32-34.

[5] 龙文志.建筑业应尽快推行建筑信息模型(BIM)技术[J].建筑技术,2011(1):9-14.

[6] 宗仁栋.关于运用BIM进行工程管理的研究[J].山西建筑，2014，40(36)：266-268.

Study on the comprehensive application of BIM technology in construction engineering project

Hou Xiaotong Gu Pingdao

(CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,DonghuaUniversity,Shanghai201620,China)

This paper conducts researches regarding functions of BIM on design optimization, pipeline layout, construction simulation and design drawing by studying several construction projects to demonstrate its outstanding features such as visualization, coordination, simulation, optimization and automatic generation of drawing and document, all of which contribute to the final quality and efficiency of project.

BIM, pipeline layout, visualization, collision

2015-02-28

侯晓彤(1990- )，女，在读硕士； 顾平道(1965- )，男，副教授

1009-6825(2015)13-0241-03

TP319

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