BIM技术在建设项目全过程应用价值分析

杨文娟

（甘肃建筑职业技术学院，甘肃 兰州 730000）

1 BIM的内涵

关于BIM的概念，国内外众多学者提出了多种不同的描述，就其字面理解，BIM即建筑信息模型（Building Information Modeling)，而2009年美国麦克格劳.希尔提出的概念简单直观：BIM技术是利用数字模型对建设项目进行设计、施工、运营和管理的过程。如果用一个形象的公式来定义BIM的内涵，则应该这样表达：

BIM=3d图形+Nd参数信息+应用

BIM的基础是三维图形模型，人类世界的建筑都是以三维的形态存在于三维空间，因此三维是BIM的技术基础，只有基于三维，才能完整地将建筑的造型、构件关系和三维空间状态表达出来。但是，对于建筑，我们关心的不仅是它的造型与空间状态，还想通过模型尽可能多地读到其他信息，这些信息要在建筑物不同阶段被不同使用主体提取，并利用各种软件加以分析和应用，这些信息包括三维形状，也包括各种参数化信息。应用BIM技术，将建筑数字模型赋予各类信息，并且能在整个建设项目的建设和运维全过程便捷使用，快速智能地解决工程中的技术问题和管理问题，这应该是BIM技术的内涵。

2 BIM信息

BIM技术应用的基础是BIM模型，而BIM模型的价值在于其所承载的信息量，所以BIM模型的质量取决于BIM信息，一个BIM模型可以记录的信息很多，包括宏观信息和微观信息。

2.1 宏观信息

BIM宏观信息包含的范围比较广，比如建筑的地理信息、空间信息、气象信息等。其中地理信息包括建筑物经纬度、海拔高度；建筑的空间信息包括建筑在城市中所处的位置、周边的配套交通设施、周围原有建筑信息等；气象信息包括所在城市的湿度、温度、风速、太阳高度以及小区环境的光照遮挡、温度、周边噪音风速等。

2.2 微观信息

BIM微观信息是在专业化的基础上细分的，比如，建筑构件的几何信息（长宽高尺寸），建筑构件的专业信息，包括构件名称、构件分类、构件编号、构件分组等，建筑构件的空间信息，包括轴网位置、定位点、放置向量等。这些BIM信息都可以输入模型中，方便提取和利用。

3 BIM技术在建设项目全过程的应用

BIM技术不仅仅是建立一个模型，更重要的是使用BIM模型在建设项目的每个阶段解决一些问题。BIM技术的应用，可以贯穿建筑的全生命周期，从方案设计阶段开始，创建BIM方案模型，然后根据工作流程，经过初步设计、技术设计、施工图设计、工程招投标、建设实施、交付使用及后期运维，每个阶段在其上游工作传递的BIM模型的基础上进行数据加载，依次形成设计模型、算量模型、施工模型、竣工模型、运维模型。通过模型传递，到最终的运维模型应该是一个完整集合了建筑全生命周期信息的数字模型，这也是BIM的内涵在建筑物中的完整信息表达方式。通过对建设项目全生命周期范围内容易遇到的问题和BIM技术的融合，形成了BIM技术在建设项目全过程中的应用点。

3.1 可视化设计

多年来，建筑设计师传统设计均为平面设计，建筑三维表达通过制图规则采用平面、立面、剖面相结合的方式进行。无论是最初的图板制图，还是后来“甩图板”的基于CAD设计，设计成果呈现方式一直都是平面表达，这种方式信息传递比较慢，尤其是在工程项目比较复杂或者设计工期紧张的情况下，非常容易出现前后设计文件不一致或数次改图，为后期的施工变更埋下了隐患。BIM技术的出现将建筑设计三维表达变为现实，模型将设计细节一览无余，无论是设计师自身的设计直观性还是各专业设计师之间的配合都因为可视化而变得轻松、直观，更能使设计师使用三维思考方式来完成建筑设计，同时也使业主（最终用户）真正摆脱技术壁垒限制，让业主和设计师可以通过模型顺畅沟通，很好地解决了业主看不懂设计图纸而带来的沟通隐患。

3.2 专业协同设计

建筑工程项目设计一个最大的特点是涉及专业多，各专业工程师需要共同协作完成一个工程项目设计，这就是“协同设计”。当传统设计基于CAD平台进行，各专业工程师为下游专业提资时，因为CAD通用文件格式仅是对图形的描述，无法加载附加信息，导致专业间数据不具有关联性，不能充分实现各专业间信息交流。而BIM模型设计软件解决了这一问题，通过中心文件或工作集的方法，使上游专业设计师的任何设计改动与中心文件联动，使“协同”不再是简单地通过文件参照进行，很好地避免了反复修改图纸的问题，同时也实现了各专业设计师可以在不同地方通过网络协同展开设计工作，增加了工作的灵活性，为后期成本控制奠定了基础。

3.3 建筑性能分析

目前新型绿色节能建筑是发展趋势，利用BIM技术，建筑各专业设计师在设计过程中赋予所创建的建筑模型以大量建筑信息（几何信息、材料性能、热工属性等），根据设计需求，只要将BIM模型导入相关性能化分析软件（如绿建分析、风环境检测等），就可得到相应分析结果，有些分析软件还提供多种优化设计方案，使建筑性能分析更科学，设计更合理。

3.4 工程量统计

BIM模型各构件均为参数化设计构件，利用计算机的运算优势，可快速提取各专业构件的实物数量，如构件的长度、个数、面积、体积等，为工程造价确定提供原始数据，以及进行三维空间位置分析，并自动进行统计分析生成实物工程量清单报表，目前的难点在于BIM模型标准化与各品类造价软件之间的无缝对接。因为工程量计算需要的计算规范并没有载入revit基础建模软件中，也就是统计的实物工程量清单和计价工程量清单之间存在偏差。针对这一现象，目前各造价软件开发商都在开发基于revit的造价产品来解决这一问题。

3.5 管线综合

随着建筑规模扩大及使用者对于建筑物功能的要求提高，建筑机电设计在建设项目设计中所占的比重也随之增加，建筑通风空调、给排水、电气设备等各类管线数量繁杂，为了减少后期施工的碰撞返工，业主方对于管线综合出图的需求也越来越高。BIM技术的出现很好地解决了这一问题，各专业可以在协同工作平台中创建各自的专业BIM模型，然后通过模型链接进行碰撞检查，设计师能够在三维环境下快捷发现设计中的碰撞冲突，进行修正设计，提高了出图质量，降低了因专业施工协调造成的成本增加和工期延误。

3.6 施工组织与管理

施工现场管理对于BIM技术的应用，目前主要集中在BIM5D应用，即在已有施工三维模型的基础上融入时间进度及成本信息，由3D模型衍生到5D应用，在原有进度横道图及网络图的基础上，通过模拟施工进度演示，直观显示施工流程，清晰表达施工过程及物料组织，使施工管理可视化，让原有的劳动密集的施工现场信息化，管理科学化。当然，这对于施工模型的建立及应用人员技术提出了更高的要求，施工现场管理人员掌握BIM技术成为未来的发展需求。

3.7 物料跟踪

随着建筑智能化发展，建筑现场物料跟踪的需求越来越明显，传统建筑行业可以借助较为成熟的物流行业管理技术（比如RFID无线射频识别电子标签），给建筑物内的各个设备构件贴上标签，并标注记录其存在状态、制作过程、设备来源等，以此对其进行跟踪管理。但RFID本身无法进一步地获取构件的更详细信息（比如生产日期、生产厂家、构件尺寸等），而BIM模型中的各个构件都是以参数族的形式存在的，可以很好地记录构件的详细信息，构件族信息与RFID形成互补，从而可以有效解决建筑行业对日益增长的物料跟踪所带来的管理压力，并且可以进一步延伸到运维阶段。

3.8 竣工模型交付及运维管理

通过上游模型的不断传递，以及各阶段模型信息的不断加载，到竣工阶段，已形成一份完整的建筑信息模型，其上加载有设计信息、完整的施工信息、建造成本信息、设备参数信息等，通过竣工资料整理，形成竣工交付模型，既使归档资料信息化，又为后续建筑物运维及物业管理带来便利，并且可在未来进行的建筑物更新、改造、扩建过程中为业主提供有效详实的历史信息。在后期运维管理阶段，可通过模型数据导入资产管理系统，大大减少资产管理系统初始化在数据准备方面的时间及人力投入，通过BIM模型记录和查看在此建筑中的资产设施，管理起来更为方便快捷。

综上所述，当下基于BIM的项目全过程管理应用日趋完善，CIM(City Information Modeling)的概念也已经提出，将BIM技术扩展，每一个建筑都是一个BIM模型，整合城市的所有BIM模型，这将为智慧城市建设提供了最强有力的数据支撑。BIM的升级应用之路必将延续，且为智慧城市的建造发挥至关重要的作用。