浅析BIM技术在土木工程中的应用现状

2017-06-01况利民

城市道桥与防洪 2017年4期

关键词：建筑工程施工

况利民

(上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海市 200240)

浅析BIM技术在土木工程中的应用现状

况利民

(上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海市 200240)

作为一种新型辅助工具，BIM技术已被应用于建筑、桥梁、公路、市政及水利等土木工程领域，使得设计高效、直观，施工便捷，管理简化而系统。阐述与分析近年来BIM技术在土木工程领域的应用情况。

BIM；土木工程；应用

0 引言

BIM作为现代土木领域的新型辅助工具，即“建筑信息模型”的简称，可完全展现土木工程的整个生命周期，进而实现加强管理工程项目的目标。尽管在我国土木工程领域（如建筑、桥梁、公路、市政及水利等专业）研究和应用BIM技术的时间不足10年，但仍取得了一定的突破和成果。

因此，通过调研，本文分析和总结近几年国内土木工程领域应用BIM的情况和效果，为相关领域的从业人员提供一定的参考与借鉴。

1 建筑

在建筑领域，研究与应用BIM的工程案例较多，涵盖楼宇工程、装修工程及功能化建筑等。

（1）楼宇工程

应用BIM技术于楼宇工程，通过空间模型对比与概念设计相结合的原则，不仅呈现出为设计师提供直观交流平台的效果，更实现了低碳、可持续的设计目标，如采用了BIM技术进行综合设计的云南省最大的单体医疗建筑——云南省第一人民医院综合楼项目[1]。此外，在腾讯北京总部大楼工程项目中（见图1），BIM技术不仅辅助性管理了技术、质量、安全、商务等方面，实现了基于 BIM的总承包管理，制定多参与方、多终端的综合管理模式和集成式管理的目标，还开展了基于 BIM的智能施工放样、三维激光扫描、3D打印等创新应用[2]。

图1 腾讯北京总部大楼工程整体 BIM模型[2]

（2）装修工程

在我国传统建筑物装修工程的设计、预算、施工、验收与使用阶段存在不少问题和管理模式缺陷，然而应用BIM技术的可视化模型、工程量清单分析和4D施工模拟技术等功能，可发掘出BIM技术建筑物装修工程中的技术优势和应用价值[3]。以建筑外墙装饰工程的工程量计算为例[4]，BIM的计算价值就优越于现行的CAD模式，如BIM算量速度快，在大幅缩短设计方案和设计变更评价响应时间的同时，造价人员更加主动地参与设计和施工阶段的决策，从而提高了造价人员的工作层次和价值。

（3）功能化建筑

功能化建筑，如光伏建筑，由于缺乏一体化设计分析平台，其设计通常被割裂为建筑设计和光伏设计两个过程，不仅造成设计过程复杂化、工作量增加，而且容易忽略一些重要的要素，如建筑物对于光伏系统阴影辐照影响。

然而，通过构建基于BIM的光伏建筑集成化设计与分析平台，既可通过扩展光伏组件，融入电气特性，实现光伏建筑集成化设计的目的，达到对包括阴影辐射和光伏电气在内的多种功能进行分析的效果，还可减少成本，降低能耗。如基于BIM的光伏建筑集成化设计与分析平台，可将某具体变电站光伏系统的投入减少 11.7%，电能损耗降低 5%。证明本平台可以有效改进光伏建筑的设计[5]。

2 桥梁

将BIM技术应用于桥梁的设计、施工和监理等多个方面，可解决各方的一些问题[6]。在一些项目的设计阶段，勘察设计单位引入BIM协同设计模式，可取得诸多良好效果。如在永宁黄河公路大桥的设计阶段引入了BIM理念，实施了BIM技术应用，模拟了设计的三维效果，实现设计的可视化。 BIM技术的应用使得设计更精确、合理，对工程量的控制愈加精确，工程造价也愈加合理，为大桥的施工组织设计提供了良好的基础资料[7，8]。

施工单位机关技术部门内实施BIM技术比较容易，BIM可帮助施工单位改变传统项目资料整理模式。BIM是监理单位的一种新型督察工具，相关从业人员在熟悉监理业务的前提下，通过逐步熟悉常用BIM软件，不仅达到在BIM平台上提取、插入、更新信息的目的，还可将监理工作成果反映到BIM模型中。

3 公路

利用BIM，建立协同模型[9]（见图2），在高速公路前期建设管理中，就可以全面而充分地考虑公路工程全寿命周期各阶段，分析主要构筑物关系、线位合理性、专业碰撞检测、材料统计、工程量核算等，进而有效地将工程周期内各阶段联系起来，提高设计质量，优化设计方案，更好地进行施工管理和营运管理。以浙江省41省道岭下隧道工程为依托，建立基于BIM的公路隧道运维管理平台，为公路隧道运维管理提供一种直观、便捷的管理方式，提高了公路隧道的信息化管理水平[10]。

图2 高速公路BIM模型关系图

4 市政

市政领域应用BIM技术多集中于城市综合管廊和地铁工程。城市综合管廊工程的管线种类多、密度高、口部设计复杂，传统基于CAD的设计模式在设计过程中极易出现设计冲突、设计管理无序、施工图出图效率低等难题，而近年来基于BIM技术的城市综合管廊工程协同设计方式可显著提升设计阶段的管廊工程设计效率及质量[11]。

地铁工程位于地下且空间狭小，地铁的安装工程是要在这狭小的空间内将各类管线、设备进行布局，管线及设备在设计及施工安装过程中极易发生冲突碰撞。深圳地铁9号线、上海地铁11号线、武汉地铁2号线等地铁项目，利用BIM技术，通过模拟分析或构建3D-BIM模型，不仅精细化管理了各个专业，减少管线安装的碰撞及对结构的损害，而且保证设计与施工的同步以及各专业之间的统一协调性[12-14]。

5 水利

BIM技术在水利领域应用得较为广泛，既可应用于整个大型水利项目，又可运用于单个水工建筑物。以大型水利项目——凯乐塔水利枢纽项目为例[15]，BIM既能够快速布置水利工程项目的优化方案，又可对相关工程进行良好的信息化管理，从而有效地缩短工期，降低施工难度，减少工程投资，保障工程的顺利实施。将BIM引入单个水工建筑物，可解决其选型独特、技术复杂、设计效率低及参建各方信息共享水平低等问题[16]。

6 结语

总之，通过近十年的应用与发展，BIM技术已为土木领域工程项目的设计、施工、监理等方面带来了诸多益处，解决了以往工程项目在实施过程中存在的不足，有效地提升了土木工程的实施效率和效果。但由于受制于众多客观原因，一些问题也不能有效解决，BIM技术并没有完全大规模化和普及化应用。这就需要各领域的从业人员通过不断的学习和探索，熟练掌握、运用和推动该项技术的普及化应用。

[1]李永飞,朱洪涛.BIM在城市规划建设中的应用——以云南省第一人民医院综合楼项目为例 [J].价值工程,2017,(3): 125-127.

[2]黄道军,颜斌,文江涛，等.腾讯北京总部大楼项目基于BIM的工程施工综合应用[J].土木建筑工程信息技术,2016,8(2):16-22.

[3]傅萱,周建亮,冯娴凯，等.BIM技术在家装工程中的应用与管理模式[J].工程管理学报,2016,30(1):97.

[4]于津苹,杨超然,周永杰，等.BIM技术建筑外墙装饰工程量提取与应用[J].工程管理学报,2016,30(2):39-44.

[5]何侃,桂宁,裘智峰，等.基于BIM的光伏建筑集成化设计与分析平台[J].建筑节能,2016,44(1):26-32.

[6]张楚俊,龚小双.BIM技术在桥梁建设中的应用[J].交通科技, 2017,(1):97-99.

[7]王伟.永宁黄河公路大桥主桥设计中的BIM应用探析[J].中国勘察设计,2016,(1):80-82.

[8]宋福春,陈冲,张兴，等.BIM技术在大跨度斜拉桥设计中的应用[J].沈阳建筑大学学报：自然科学版,2016,32(1):115-124.

[9]张博,杨洋.BIM在高速公路建设前期标准化管理中的应用[J].中国管理信息化,2017,20(3):151-154.

[10]黄廷,陈丽娟,史培新，等.基于BIM的公路隧道运维管理系统设计与开发[J].隧道建设,2017,37(1):48-55.

[11]朱记伟,郑思龙,刘建林，等.基于BIM技术的城市综合管廊工程协同设计应用 [J].给水排水,2016,42(11):131-135.

[12]蒋宗发,毛强硕,杜峰，等.深圳地铁9号线深化设计中 BIM的应用及效果探讨[J].隧道建设,2016,36(4):433-438.