來源 | 土木工程信息技術

作者 | 陳佳佳  朱燕  江蘇南通六建建設集團有限公司  南通職業(yè)大學建筑工程學院

摘要：文章介紹了天津市永基花園二期項目BIM的應用背景,、建模過程、碰撞檢查,、三維場布,、BIM5D軟件應用等，分析了BIM在該項目中的應用價值,、存在問題,，并提出了對BIM應用的展望。

1 應用背景

近年來,，隨著住房建設部,、部分省市陸續(xù)發(fā)布的BIM技術相關指導意見和相關文件，可以看出,，隨著信息化程度的不斷深入,，傳統(tǒng)二維的建筑表達方式已不能滿足建筑行業(yè)進一步發(fā)展的要求，以三維表達和信息技術為核心的建筑信息模型( BuildingInformation Modeling,，簡稱BIM) 技術已成為建筑業(yè)信息化的現(xiàn)實需求,。BIM技術的現(xiàn)實意義是可以實現(xiàn)一種數(shù)據(jù)的多種用途。

BIM技術相關的工程基礎數(shù)據(jù)既可以用作投資估算,、工程量清單,、招投標、簽訂合同、確定標的,、工程預算,，還可以作為施工成本控制、材料計劃,、工程結(jié)算和審計的依據(jù),，具有多用途特性。BIM技術在這些方面的應用,，使得建筑業(yè)向一個全新的發(fā)展時期邁進,。

2 BIM在項目中的應用

2.1 工程概況

永基花園二期項目位于天津市南開區(qū)黃河道與廣開大街交口,，建筑面積95697m2,，其中地上建筑面積62160m2,，地下建筑面積33537m2，為4棟8－34層住宅樓和1棟19層商業(yè)辦公樓及配套用房，地下3層為汽車庫和設備用房,。三維效果圖如圖1所示,。

該項目是天津泰達尚城置業(yè)有限公司在天津市開發(fā)建設的大型綜合性建設項目，工程重點及難點：

1) 建筑規(guī)模較大,、樓座密集,，地下建筑和樓號覆蓋了整個場地,，場地狹小,，給施工組織和現(xiàn)場布局帶來較大困難,；

2) 工程地下結(jié)構(gòu)為三層，占地面積大，基坑深度-13.95m,，土方工程量大，如何組織好土方挖運,，保證場外交通順暢和環(huán)境清潔也是施工中要注意的重點問題； 

3) 地下室各種設施和設備管線眾多，給設計和施工帶來難度,。

圖1 天津永基花園二期三維效果圖

2.2 BIM應用內(nèi)容及階段

天津永基花園二期項目中BIM技術應用的內(nèi)容主要有：建筑,、結(jié)構(gòu)及設備管線模型搭建及碰撞檢查,；施工場地布置; 樣板間動畫交底；BIM模型及信息集成,、瀏覽,；工程量統(tǒng)計、物資提??；流水段管理；項目質(zhì)量安全管理等,。對該項目進行了兩個階段的BIM應用,，如圖2所示,。

圖2 天津永基花園二期BIM項目應用流程

2.3 BIM建模

天津永基花園二期項目應用的軟件是Autodesk公司的Revit軟件,。由于Revit軟件與二維軟件CAD具有數(shù)據(jù)的兼容性,，建模人員將CAD施工圖導入到Revit軟件中,，進而開始基于二維圖形構(gòu)建三維模型。CAD圖紙往往是十分復雜的,，如管線及設備的施工圖,，交叉縱橫現(xiàn)象較多，這就要求建模人員有很強的識圖能力，而且識圖過程要求非常仔細,。

總體來說,，建模過程分三步進行：一是對CAD施工圖進行識別,，了解建筑、結(jié)構(gòu)及管線設備的大致結(jié)構(gòu),；二是對廣聯(lián)達建模標準進行熟悉,；三是將CAD文件導入Revit軟件中，依照施工圖中的圖元、軸網(wǎng),、標高等信息，利用Revit所含有的三維模型構(gòu)件，沿著二維圖形的分布進行繪圖，當然,，Revit中含有的三維模型構(gòu)件是不全面的,，比如門窗,、異形柱,、

設備等因項目而異,，這就需要建模人員自己繪制相關的族文件，從而為Revit軟件所用,，在繪制過程中，三維模型將同步顯示在軟件的視圖窗口中,。

利用上述方法，天津永基花園二期建筑,、結(jié)構(gòu)、管線設備等模型得以實現(xiàn),，如圖3,、圖4、圖5所示,。

圖3 天津永基花園二期建筑模型

圖4 天津永基花園二期地下室結(jié)構(gòu)模型

圖5 天津永基花園二期地下室二層管線設備模型

2.4 BIM碰撞檢查

碰撞檢查可提前查找,、報告建筑中不同部位之間的沖突。碰撞檢查分為兩種情況：硬碰撞檢查和軟碰撞檢查,，硬碰撞檢查是指實體之間的碰撞檢查,，軟碰撞檢查是指實體之間雖沒有碰撞，但空間間距已無法滿足相關施工要求,，比如空間中兩根管道并排架設時,，需考慮保溫層的厚度及安裝空間等要求，故兩者之間必須有足夠的間距,，如若此間距不夠,，即使兩根管道并未發(fā)生碰撞，設計也是不合理的,。

在一個項目中,，CAD作圖難免出現(xiàn)主觀上的疏漏與錯誤，有時這種錯誤的數(shù)量是比較大的,。有些在審圖過程中得以改正,，有的沒有被查出來，到了施工階段就會制造很多麻煩,。

BIM在碰撞檢測這個環(huán)節(jié)便起到了人工難以無法實現(xiàn)的作用,。建模人員根據(jù)自身的專業(yè)知識以及所收集的資料信息，提出施工圖優(yōu)化建議和意見,，形成報告,，與碰撞檢查結(jié)果一并交于建設單位與設計單位，以供其及時修改糾正。待設計單位修改后,，建模人員根據(jù)其修改的內(nèi)容對BIM模型進行修改,，從而達到模型跟蹤修改的目的。

天津永基花園二期項目建立好BIM施工模型后,，利用碰撞檢測工具Navisworks對模型中出現(xiàn)的錯,、漏、碰,、缺等不合理或者錯誤的地方進行多次檢測,，發(fā)現(xiàn)了大小30多處的設計問題,，并進行了修改,，形成碰撞檢查報告，避免了大量返工,，縮短了工期,。如圖6所示。

圖6 碰撞檢查報告

2.5 三維施工場地布置

本工程施工場地狹小,，土方工程量大,，如何組織好土方挖運，保證施工組織的有序進行,，施工現(xiàn)場的合理布置顯得尤為重要,。

傳統(tǒng)的施工現(xiàn)場布置多以技術人員和專家的經(jīng)驗為主，很難直觀比較,、優(yōu)化場地布置方案,，更無法預料施工過程中的突發(fā)情況。為此,，我們利用施工現(xiàn)場三維布置軟件GSL2015對施工場地進行了模擬布置,，通過該軟件實現(xiàn)操作智能化。軟件采用符合技術人員習慣的CAD和windows操作風格和導航式操作界面,，系統(tǒng)內(nèi)嵌消防,、安全文明施工、綠色施工,、環(huán)境衛(wèi)生標準等規(guī)范,，以及豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗，為規(guī)劃提供更多的參考依據(jù),。

同時多點平衡能實現(xiàn)最切合實際的臨時設施規(guī)劃方案,，并配套提供工作所需的施工各階段規(guī)劃圖、細部構(gòu)造詳圖,、臨時用水,、用電方案等。利用此款軟件，建模人員優(yōu)化比擬施工現(xiàn)場布置方案,，得到最優(yōu)的天津永基花園二期三維施工場地布置圖,，保證了后續(xù)施工的有序進行，確保了工程的施工進度,。如圖7所示,。

圖7 天津永基花園二期施工場地布置

2.6 施工模擬及樣板間動畫交底

對于該項目施工過程中的重點和難點，應用BIM技術設計施工動畫,，意圖用立體,、形象、直觀的方式向一線施工人員展示具體的操作過程及注意事項,，這其中包括一些復雜節(jié)點的處理,、施工流程、施工順序等,。

為更好的進行施工交底,，天津永基花園二期利用BIM技術對項目的施工工序進行詳細模擬，對復雜節(jié)點進行樣板模型展示,，如圖8所示,。

圖8 管道穿墻防水樣板模型

2.7 BIM5D軟件應用

三維模型加上進度和成本就是5D，即BIM2.0,。BIM5D軟件,，以BIM平臺為核心，集成土建,、機電,、鋼構(gòu)、幕墻等各專業(yè)模型,，并以集成模型為載體,，關聯(lián)施工過程中的進度、合同,、成本,、質(zhì)量、安全,、圖紙,、物料等信息，利用BIM模型的形象直觀,、可計算分析的特性,，為項目的進度、成本管控,、物料管理等提供數(shù)據(jù)支撐,，協(xié)助管理人員有效決策和精細管理,，從而達到減少施工變更，縮短工期,、控制成本,、提升質(zhì)量的目的。

天津永基花園二期項目利用BIM5D軟件平臺可以實現(xiàn)GCL格式模型的直接導入,，并擁有IFC格式通用接口,，對于Revit等軟件建立的模型均可轉(zhuǎn)換為IFC格式后導入BIM5D進行集成，形成完整的BIM應用模型,，完成模型與進度計劃文件( project 格式) 的關聯(lián),，與合同、清單,、定額信息的關聯(lián),，與施工圖紙的關聯(lián)。利用此款軟件,，我們還可以在模型中任意點擊構(gòu)件,，查看構(gòu)件的類型,、材質(zhì),、體積等屬性形象，有效地協(xié)助施工管理人員進行決策,，從而實現(xiàn)精細管理,，節(jié)約施工成本，提升施工質(zhì)量,。如圖9所示,。

圖9 任一構(gòu)件屬性

利用BIM5D中記錄的完成情況、現(xiàn)場簽證情況,，商務人員可以快速統(tǒng)計已完成部分的清單工程量,，快速完成向甲方的進度款申請及分包工程量的審核，通過軟件進行三算( 合同收入,、預算成本,、實際成本) 對比，以清單和資源不同維度得出盈虧( 收入－支出) 和節(jié)超( 預算－支出) 值,，定期不定期進行損益分析,，幫助公司了解項目資金情況，加強了該工程的成本管理,。如圖10所示,。

圖10 三算對比

技術人員按照流水段劃分，進行流水段管理,，將模型劃分為可以管理的工作面,，并且將進度計劃,、分包合同、甲方清單,、圖紙等信息按照工作面進行組織及管理,，這樣，可以清晰的看到各個流水段的進度時間,、鋼筋工程量,、構(gòu)件工程量、圖紙,、清單工程量,、所需的物資量、定額勞動力量等,，幫助生產(chǎn)管理人員合理安排生產(chǎn)計劃,，提前規(guī)避工作面沖突，確保了該工程的進度,，節(jié)約了工程成本,。如圖11所示。

圖11 流水識圖下的清單工程量

在施工現(xiàn)場,，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量安全問題后,，通過手機對質(zhì)量安全內(nèi)容進行拍照、錄音和文字記錄,，并關聯(lián)模型,。同時，協(xié)助生產(chǎn)人員對質(zhì)量安全進行管理,，減少了施工風險,，確保了該工程的質(zhì)量安全。如圖12所示,。

圖12 質(zhì)量安全管理

3 BIM在項目中的應用價值

天津永基花園二期應用了BIM技術后,，在施工圖碰撞檢查中，有效地輔助設計施工單位掃清了施工圖中幾乎所有的主觀性錯漏,，避免了施工階段設計變更,、施工返工的麻煩; 工程量統(tǒng)計為該項目概預算節(jié)省了大量的勞動力和時間，提高了工作效率和數(shù)據(jù)準確性; 施工模擬為將來的施工提供了指導作用,，讓施工人員更加直觀地了解施工工藝,，使施工過程更加有序性、科學性,；樣板間及重要部分的可視化為施工提供了視覺上的參考,，更加明晰建筑構(gòu)造和設計布局；施工動態(tài)管理實現(xiàn)了施工場地布置動態(tài)優(yōu)化,，使得流水段劃分合理化,，提升了管理的精細化水平,，同時協(xié)助生產(chǎn)人員對質(zhì)量安全進行管理。

盡管BIM技術在天津永基花園二期項目中應用到的內(nèi)容不是很多,，但BIM給該項目帶來的價值也是非?？捎^的。參建各方是否從BIM上獲得利益是大家對BIM應用價值評價的關鍵所在,。

BIM應用價值應體現(xiàn)在項目體系上,，包括項目本身、各參建方,，材料,、機械設備及相關數(shù)據(jù)等。在項目的推進過程中,，數(shù)字信息技術將項目的全方位,、全生命周期、全領域中的信息集中在一起,，運用可視化,、虛擬現(xiàn)實的表達方式將準確而完備的信息傳遞給參建各方，使大家將注意力都集中在整個項目本身,，進而實現(xiàn)項目利益的最大化,。而天津永基花園二期項目所體現(xiàn)的價值恰恰在于項目本身。

4 結(jié)語

通過天津永基花園二期項目的應用,，可以看出BIM應用平臺較多,，軟件的兼容性還有待提高,，參與各方對BIM的認可度還未達成一致,。但其具有強大的發(fā)展?jié)摿ΓS著我國數(shù)字化,、信息化進一步推進,，BIM定能成為建筑業(yè)的主流。BIM技術創(chuàng)建的三維建筑承載著構(gòu)件信息,，通過BIM技術可以精確,、真實地進行設計優(yōu)化、施工方案優(yōu)化,、虛擬施工等,，保證了工程質(zhì)量、節(jié)約成本,、縮短工期,，在工程量大、工期緊,、工程形式復雜,、場地空間有限的條件下,，BIM的價值會體現(xiàn)得更加明顯。

參考文獻

［1］ 蘆洪斌．BIM在建筑工程管理中的應用［D］．大連: 大連理工大學,， 2014．

［2］ 趙靈敏,，岳廣飛． 山東省文化中心項目BIM應用實踐［J］．土木建筑工程信息技術，2011,，3( 4) : 51-57．

［3］ Chuck Eastman,，Paul Teicholz，Rafael sacks,，et al． BIM handbook: a guide to building information modeling for owners,，managers，designers and contractors ［M］．New York: John Wiley ＆ Sons Inc,，2008．

［4］ 趙越華,，王益濤． BIM5D在天津永利大廈項目中的應用［J］．城市住宅，2014,，( 8) : 42-46．

［5］ 趙雪鋒,，姚愛軍，劉東明,，宋強． BIM技術在中國尊基礎工程中的應用［J］．施工技術,， 2015，44 ( 6) : 49-53．