場所優(yōu)勢：室內(nèi)設(shè)計中的應(yīng)用心理學(xué)

總結(jié)BIM在深化設(shè)計、施工組織、碰撞檢查這三大應(yīng)用中的優(yōu)勢，準確地定位BIM的應(yīng)用，使得BIM在工程建設(shè)中得到充分表達。

深化設(shè)計

深化設(shè)計是指在工程實施過程中對招標圖紙或原施工圖的補充與完善，使之成為可以現(xiàn)場實施的施工圖。深化設(shè)計具有工作復(fù)雜，涉及專業(yè)眾多，需滿足各專業(yè)技術(shù)和規(guī)范，了解材料及設(shè)備的知識的特點。所以深化設(shè)計的工作極其繁瑣，特別是在大型復(fù)雜的建筑工程項目設(shè)計中，設(shè)備管線由于系統(tǒng)繁多、布局復(fù)雜，常常出現(xiàn)管線之間或管線與結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間發(fā)生碰撞的情況，給施工帶來麻煩，影響建筑室內(nèi)凈高，造成返工或浪費，甚至存在安全隱患。

另外在建筑的相關(guān)行業(yè)中，由于缺乏跨行業(yè)的相關(guān)標準規(guī)范，設(shè)計到制造過程中的數(shù)據(jù)鏈條斷裂，導(dǎo)致行業(yè)的協(xié)同困難效率低下，嚴重影響了行業(yè)的工業(yè)化進程。例如，幕墻行業(yè)與傳統(tǒng)制造業(yè)相比，幕墻板塊的定制化程度更高，不僅體現(xiàn)在各個項目的設(shè)計不同，甚至有時在一個項目中的幕墻面板也各不相同，需要靈活、快速的按需生產(chǎn)。同時隨著新材料、新技術(shù)的出現(xiàn)以及人類對建筑外觀的不斷追求，使得幕墻的尺寸越來越大，形狀也日益復(fù)雜，隨之而來的便是現(xiàn)場安裝的困難。如果交貨順序和安裝過程管理不善，混淆幕墻板塊的安裝位置，就可能造成工期延誤和資源的浪費。

為了避免上述情況的發(fā)生，傳統(tǒng)的施工流程中通過深化設(shè)計時的二維管線綜合設(shè)計來協(xié)調(diào)各專業(yè)的管線布置，但它只是將各專業(yè)的平面管線布置圖進行簡單的疊加，按照一定的原則確定各種系統(tǒng)管線的相對位置，進而確定各管線的原則性標高，再針對關(guān)鍵部位繪制局部的剖面圖。由于傳統(tǒng)的二維管線綜合設(shè)計存在以上不足，采用BIM技術(shù)進行三維管線綜合設(shè)計方式就成為針對大型復(fù)雜建筑管線布置問題的優(yōu)選解決方案。

BIM技術(shù)在深化設(shè)計中的優(yōu)勢：

傳統(tǒng)深化設(shè)計過程中系統(tǒng)參數(shù)復(fù)核計算是拿著二維平面圖在算，平面圖與實際安裝好的系統(tǒng)幾乎都有較大的差別，導(dǎo)致計算結(jié)果不準確。偏大則會造成建設(shè)費用和能源的浪費，偏小則會造成系統(tǒng)不能正常工作。對于大型復(fù)雜的工程項目，采用BIM技術(shù)進行深化設(shè)計有著明顯的優(yōu)勢。BIM模型是對整個建筑的全尺寸、全信息的三維模型，建模的過程可發(fā)現(xiàn)大量隱藏在設(shè)計中的問題，同時也是一次全面的“三維校審”過程。所以與傳統(tǒng)2D深化設(shè)計對比，BIM技術(shù)在深化設(shè)計中的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1、三維可視化、精確定位

采用三維可視化的BIM技術(shù)卻可以使工程完工后的狀貌在施工前就呈現(xiàn)出來，表達上直觀清楚。模型均按真實尺度建模，而傳統(tǒng)表達予以省略的部分（如管道保溫層等）均得以展現(xiàn)，從而將一些看上去沒問題，而實際上卻存在的深層次問題暴露出來。傳統(tǒng)的平面設(shè)計成果為一張張的平面圖，并不直觀，平面圖紙與三維模型實時對應(yīng)三維模型與實物對照。

2、碰撞檢測、合理布局

傳統(tǒng)的二維圖紙往往不能全面反映個體、各專業(yè)個系統(tǒng)之間的碰撞可能，同時由于二維設(shè)計的離散型為不可預(yù)見性，也將使設(shè)計人員疏漏掉一些管線碰撞的問題。而利用BIM技術(shù)可以在管線綜合平衡設(shè)計時，利用其碰撞檢測的功能，將碰撞點盡早的反饋給設(shè)計人員，與業(yè)主、顧問進行及時的協(xié)調(diào)溝通，在深化設(shè)計階段盡量減少現(xiàn)場的管線碰撞和返工現(xiàn)象。這不僅能及時排除項目施工環(huán)節(jié)中可以遇到的碰撞沖突，顯著減少由此產(chǎn)生的變更申請單，更大大提高了施工現(xiàn)場的生產(chǎn)效率，降低了由于施工協(xié)調(diào)造成的成本增長和工期延誤。

3、設(shè)備參數(shù)復(fù)核計算 

在機電系統(tǒng)安裝過程中，由于管線綜合平衡設(shè)計，以及精裝修調(diào)整會將部分管線的行進路線進行調(diào)整，由此增加或減少了部分管線的長度和彎頭數(shù)量，這就會對原有的系統(tǒng)參數(shù)產(chǎn)生影響。現(xiàn)在運用BIM技術(shù)后，當(dāng)您繪制好機電系統(tǒng)的模型，接下來只需點擊幾下鼠標就可以讓BIM軟件自動完成復(fù)雜的計算工作。模型如有變化，計算結(jié)果也會關(guān)聯(lián)更新，從而為設(shè)備參數(shù)的選型提供正確的依據(jù)。 

施工組織

借住BIM數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)具有可計量的特點，大量相關(guān)的工程信息可為工程提供數(shù)據(jù)后臺，將成為施工管理巨大支撐。具體的講，運用BIM技術(shù)，能使工程結(jié)構(gòu)信息、成本數(shù)據(jù)、進度數(shù)據(jù)、合同信息、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、報告信息等緊密地聯(lián)系起來。施工各個步驟變得具體、清晰，施工步驟間的關(guān)系變得直觀、明了。進而人力、資金、材料、機械和施工方法這五要素能夠被安排得科學(xué)、合理，使工程活動得以實現(xiàn)有組織、有計劃、有秩序的施工，使得工程項目質(zhì)量好、進度快、成本低。具體的，BIM施工組織中的運用體現(xiàn)在以下幾個方面：

一、現(xiàn)場布置優(yōu)化

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，對項目的組織協(xié)調(diào)要求越來越高。這體現(xiàn)在施工現(xiàn)場作業(yè)面大，各個分區(qū)施工存在高低差；現(xiàn)場復(fù)雜多變，容易造成現(xiàn)場平面布置不斷變化；項目周邊環(huán)境的復(fù)雜往往會帶來場地狹小、基坑深度大、周邊建筑物距離近、綠色施工和安全文明施工要求高等問題。BIM技術(shù)為平面布置工作提供一個很好的平臺，在創(chuàng)建好工程場地模型與建筑模型后，通過創(chuàng)建相應(yīng)的設(shè)備、資源模型進行現(xiàn)場布置模擬。同時還可以將工程周邊及現(xiàn)場的實際環(huán)境以數(shù)據(jù)信息的方式掛接到模型中，建立三維的現(xiàn)場場地平面布置，并通過參照工程進度計劃，可以形象直觀地模擬各個階段的現(xiàn)場情況，靈活地進行現(xiàn)場平面布置，實現(xiàn)現(xiàn)場平面布置合理、高效。

二、進度優(yōu)化

建筑工程項目進度管理在項目管理的重要組成部分，而進度優(yōu)化是進度控制的關(guān)鍵……BIM對工程的模型的建立達到構(gòu)建級別，所以BIM技術(shù)可實現(xiàn)進度計劃與工程構(gòu)件的動態(tài)鏈接。這樣可通過甘特圖、施工模擬等多種形式直觀表達進度計劃和施工過程，形象直觀、動態(tài)模擬施工階段過程和重要環(huán)節(jié)施工工藝，將多種施工及工藝方案的可實施性進行比較，為最終方案優(yōu)選決策提供支持。為工程項目的施工方、監(jiān)理方與業(yè)主等不同參與方直觀了解工程項目情況提供便捷的工具。

基于BIM技術(shù)對施工進度可實現(xiàn)精確計劃、跟蹤和控制，動態(tài)地分配各種施工資源和場地，實時跟蹤工程項目的實際進度，并通過計劃進度與實際進度進行比較，及時分析偏差對工期的影響程度以及產(chǎn)生的原因，采取有效措施，實現(xiàn)對項目進度的控制，保證項目能按時竣工。

三、工作面管理

在施工現(xiàn)場，不同專業(yè)在同一區(qū)域、同一樓層交叉施工的情況是正?，F(xiàn)象，對于一些大型工程和超高層建筑項目，由于分包單位眾多、專業(yè)間頻繁交叉施工，不同專業(yè)之間的協(xié)同、資源合理分配、工作過程的銜接顯得尤為重要。

碰撞檢測

根據(jù)美國建筑行業(yè)研究院2007頒布的美國國家BIM標準，建筑業(yè)的無效工作（浪費）高達57%。BIM就是解決建筑業(yè)資源浪費，建立建筑業(yè)低碳經(jīng)濟時代的有效方法。美國斯坦福大學(xué)在總結(jié)BIM技術(shù)價值時發(fā)現(xiàn)，使用BIM技術(shù)可以消除40%的預(yù)算外變更，通過及早發(fā)現(xiàn)和解決沖突可降低10%合同價格。碰撞檢查則是利用BIM技術(shù)消除變更與返工的一項主要工作。 

工程中實體相交定義為碰撞，實體間的距離小于設(shè)定公差，影響施工或不能滿足特定要求也定義為碰撞，為區(qū)別二者分別命名為硬碰撞和間隙碰撞。

硬碰撞：實體在空間上存在交集。這種碰撞類型在設(shè)計階段極為常見，發(fā)生在結(jié)構(gòu)梁、空調(diào)管道和給排水管道三者之間。

間隙碰撞：實體與實體在空間上并不存在交集，但兩者之間的距離d比設(shè)定的公差T小時即被認定為碰撞。該類型碰撞檢測主要出于安全、施工便利等方面的考慮，相同專業(yè)間有最小間距要求，不同專業(yè)之間也需設(shè)定的最小間距要求，同時還需檢查管道設(shè)備是否遮擋墻上安裝的插座、開關(guān)等。

碰撞檢查流程主要工作分為以下五個階段：

第一階段：土建、安裝各個專業(yè)模型提交；

第二階段：模型審核并修改；模型審核并修改；

第三階段：系統(tǒng)后臺自動碰撞檢查并輸出結(jié)果，撰寫并提供碰撞檢查報告；

第四階段：根據(jù)碰撞報告修改優(yōu)化模型；

第五階段：重復(fù)以上工作，直到無碰撞為止。

對于大型復(fù)雜的工程項目，采用BIM技術(shù)進行碰撞檢查有著明顯的優(yōu)勢及意義。在此過程中可發(fā)現(xiàn)大量隱藏在設(shè)計中的問題，這些都是在傳統(tǒng)的單專業(yè)校審過程中很難被發(fā)現(xiàn)。所以與傳統(tǒng)2D管線綜合對比，三維管線綜合設(shè)計的優(yōu)勢具體體現(xiàn)在： 

1、三維渲染的動畫視頻，給人以真實感和直接的視覺沖擊。在投標階段能給業(yè)主更為直觀的宣傳介紹，大大提升中標幾率。 

2、BIM最直觀的特點在于三維可視化，在將所有專業(yè)管線放在同一模型中時，可全面檢測管線之間、管線與土建之間的所有碰撞問題，進而反饋給各專業(yè)工程師進行調(diào)整，既能優(yōu)化工程設(shè)計，減少在建筑施工階段可能存在的錯誤損失和返工整改的可能性，也能優(yōu)化凈空，優(yōu)化管線排布方案。最后施工人員可以利用碰撞優(yōu)化后的三維管線方案，進行施工交底，提高施工質(zhì)量。 

3、三維的BIM模型可瀏覽、可漫游，管線關(guān)系一目了然。全方位的三維模型可在任意位置剖切大樣及軸測大樣圖，觀察并調(diào)整該處管線的標高，以多種角度進行直觀展現(xiàn)。 

4、BIM模型對管線標高進行全面精確的定位，通過旋轉(zhuǎn)視圖直觀反映樓層凈高的分布狀態(tài)，輕松發(fā)現(xiàn)影響凈高的瓶頸位置，從而優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化管路走向。 

5、由于BIM模型已集成了各類管線的信息數(shù)據(jù)，因此可以準確快速計算工程量，并對設(shè)備管線進行精確的列表統(tǒng)計，從而提升施工預(yù)算的精度與效率，大大降低由于人工統(tǒng)計工程量而出現(xiàn)的潛在錯誤。

由此可見，BIM技術(shù)進行三維的管線綜合設(shè)計的優(yōu)勢是非常巨大的，有了BIM這樣一個信息交流平臺，可以使業(yè)主、管理公司、施工單位、施工班組等眾多單位在同一個平臺上實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，使溝通更為便捷、協(xié)作更為緊密、管理更為有效。

本文分別從城市規(guī)劃、工程造價、施工管理、設(shè)備運維等四大方面的BIM應(yīng)用分析，解讀BIM在城市建設(shè)中的作用與影響。

一、城市規(guī)劃

BIM在城市規(guī)劃的三維平臺中，可以完全實現(xiàn)目前三維仿真系統(tǒng)無法實現(xiàn)的多維應(yīng)用。特別是城市規(guī)劃方案的性能分析，可以解決傳統(tǒng)城市規(guī)劃編制和管理方法無法量化的問題，諸如舒適度、空氣流動性、噪聲云圖等指標。BIM的性能分析通過與傳統(tǒng)規(guī)劃方案的設(shè)計、評審結(jié)合起來，將會對城市規(guī)劃多指標量化、編制科學(xué)化和城市規(guī)劃可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生積極的影響。

城市規(guī)劃微環(huán)境模擬是建立在城市規(guī)劃是三維信息模型的基礎(chǔ)上，通過微環(huán)境模擬平臺，對城市規(guī)劃控制性詳細規(guī)劃和修建性詳細規(guī)劃進行微環(huán)境指標模擬評估，并以此評估結(jié)果來對控制性規(guī)劃用地指標進行修正和對修建性詳細規(guī)劃的建筑空間布局進行調(diào)控，輔助城市規(guī)劃管理和城市規(guī)劃設(shè)計。

（一）日照采光分析

建筑物日照間距是城市規(guī)劃管理部門審核建設(shè)工程的重要指標，也是規(guī)劃設(shè)計的主要參考標準。它直接關(guān)系到城鎮(zhèn)居民的生活環(huán)境質(zhì)量，也是控制建筑密度的有效途徑之一。

利用BIM相應(yīng)建模和分析軟件，可以對模擬區(qū)域建立3D模型，然后通過輸入模擬區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)等信息資料，對該模擬區(qū)域內(nèi)建筑的日照進行模擬和分析，從而為規(guī)劃設(shè)計提供參考依據(jù)。

（二）建筑微環(huán)境的空氣流動分析

通過BIM技術(shù)與CFD技術(shù)的結(jié)合運用，可以方便、快捷地對建筑內(nèi)、外環(huán)境的氣流流場進行仿真模擬，可以形象直觀地對建筑內(nèi)外環(huán)境的氣流流動形成的流體環(huán)境做出分析和評價，并及時地調(diào)整方案。這樣，有利于規(guī)劃師、建筑師在方案設(shè)計時全面、直觀地對環(huán)境影響的因素進行把握。同時，利用不同技術(shù)的綜合運用來使規(guī)劃設(shè)計更加科學(xué)、合理。

（三）城市規(guī)劃可視度分析

通過BIM技術(shù)，可以對取樣內(nèi)地標建筑進行可視度分析模擬，從分析結(jié)果可以清晰地看到城市道路上對該地標建筑的可視度分布。軟件會統(tǒng)計不同可視程度類型的面積，而道路上網(wǎng)格的顏色區(qū)域變化則顯示了能看到的景觀建筑的區(qū)域變化。

（四）城市建筑群熱工分析

主要是分析規(guī)劃建筑空間形成后，在自然狀態(tài)下得到太陽熱量的自然分布，通過這種熱量分布計算，可以很清楚地看到建筑群內(nèi)部熱量集中的地方。得到該結(jié)果后，在深化規(guī)劃方案設(shè)計過程中，可通過各種措施調(diào)整，如增加綠地、水系或者引入自然通風(fēng)廊道等方法減少高溫區(qū)域。

二、工程造價管理

BIM在工程造價管理信息化方面具有不可比擬的優(yōu)勢，對于提升工程造價管理信息化水平、改進工程造價管理流程、提高工程造價管理效率，都具有積極意義。

（一）提高工程量計算的準確性

BIM的自動化算量方法比傳統(tǒng)的計算方法更加準確。工程量計算是編制工程預(yù)算的基礎(chǔ)，但計算過程非常繁瑣和枯燥，容易因人為原因造成計算錯誤，影響后續(xù)計算的準確性。此外，由于各地定額計算規(guī)則不同，也是阻礙手工計算準確性的重要因素。每計算一個構(gòu)件要考慮哪些相關(guān)部分要扣減，需要具有極大的耐心和細心。

BIM的自動化算量功能可使工程量計算工作擺脫人為因素的影響，得到更加客觀的數(shù)據(jù)。無論是規(guī)則或者不規(guī)則構(gòu)件，均可利用所建立的三維模型進行實體扣減計算。

（二）合理安排資源計劃

工程建設(shè)周期長，涉及人員多，管理復(fù)雜，沒有充分合理的計劃，容易導(dǎo)致工期延誤，甚至發(fā)生工程質(zhì)量和安全事故。

利用BIM模型提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可以合理安排資金計劃、人工計劃、材料計劃和機械計劃。在BIM模型所獲得的工程量上賦予時間信息，可以知道任意時間段的工作量，進而可以知道任意時間段的工程造價，據(jù)此來制定資金使用計劃。此外，還可根據(jù)任意時間段的工程量，分析出所需要的人、材、機數(shù)量，合理安排工作。

（三）控制工程設(shè)計變更

對于工程設(shè)計變更，傳統(tǒng)的方法是靠手工先在圖紙上確認位置，然后計算工程設(shè)計變更引起的量的增減。同時，還要調(diào)整與之相關(guān)聯(lián)的構(gòu)件。這樣的過程不僅緩慢，耗費時間長，而且難以保證可靠性。加之工程設(shè)計變更的內(nèi)容沒有位置信息和歷史數(shù)據(jù)，查詢也非常麻煩。

利用BIM模型，可以將工程設(shè)計變更內(nèi)容關(guān)聯(lián)到模型中，只需將模型稍加調(diào)整，就會自動反映出相關(guān)的工程量變化。甚至可以將工程設(shè)計變更引起的造價變化直接反饋給設(shè)計人員，使其能清楚地了解工程設(shè)計方案的變化對工程造價的影響。

（四）對工程項目多算對比進行有效支持

利用BIM模型數(shù)據(jù)庫的特性，可以賦予模型內(nèi)的構(gòu)件各種參數(shù)信息。例如，試件信息、材質(zhì)信息、施工班組信息、位置信息、工序信息等。利用這些信息，可以將模型中的構(gòu)件進行任意的組合和匯總，從而可以快速地進行統(tǒng)計，對未施工項目進行多算對比提供有效支撐。

（五）歷史數(shù)據(jù)積累和共享

以往工程的造價指標、含量指標等數(shù)據(jù)，對今后類似工程的投資估算和審核具有非常重要的價值，工程造價咨詢單位視這些數(shù)據(jù)為企業(yè)核心競爭力。利用BIM模型可以對相關(guān)指標進行詳細、準確的分析和抽取，并且形成電子資料，方便存儲和共享。

三、施工進度管理

好的施工進度計劃可以使工程項目各參建方達到“協(xié)調(diào)一致”。因此，不管是業(yè)主方還是施工方，做好施工進度計劃的編制與管理工作非常重要。

BIM從3D模型發(fā)展到4D建造模擬功能，使工程項目相關(guān)人員都能夠更加輕松地預(yù)見到施工進度。由此方式產(chǎn)生的相關(guān)任務(wù)可以自動地關(guān)聯(lián)到BIM軟件上，調(diào)整施工進度圖后，進度安排也會自動變化，并在4D施工模擬時體現(xiàn)。BIM可以在工程建設(shè)前期形成可視化的進度信息、可視化的施工組織方案以及可視化的施工過程模擬，在建設(shè)過程中可對工程變更結(jié)果及風(fēng)險事件結(jié)果進行模擬。

在工程施工中，利用4D模型可以使全體參建人員很快理解進度計劃的重要節(jié)點；同時，進度計劃通過實體模型的對應(yīng)表示，有利于發(fā)展施工過程中的問題，及時采取措施，進行糾偏調(diào)整；遇到設(shè)計變更、施工圖更改時，也可以快速地聯(lián)動修改進度計劃。

需要指出的是，4D模型所承擔(dān)的分析推理工作離不開使用者的介入，這就要求使用者具有一定程度的操作經(jīng)驗和足夠的專業(yè)知識。

4D模型在施工過程中可以應(yīng)用到進度管理和施工現(xiàn)場管理等多個方面，主要表現(xiàn)為進度管理的可視化、監(jiān)控、記錄、進度狀態(tài)報告和計劃的調(diào)整預(yù)測等功能，以及事故現(xiàn)場管理策劃可視化、輔助施工總平面管理、輔助環(huán)境保護、輔助防火保安等功能。同時，還可應(yīng)用到物資采購管理方面，表現(xiàn)為輔助編制物資采購計劃、物質(zhì)現(xiàn)場管理及物資倉庫可視化管理等功能。通過4D模型的應(yīng)用，可以在整個工程建設(shè)過程中實現(xiàn)工程信息的高度共享，提高信息的利用價值，提高施工技術(shù)水平。

四、設(shè)施運行維護

維護保養(yǎng)是一種針對設(shè)施全壽命期的操作，確保建筑設(shè)施在全壽命期內(nèi)性能良好。維護保養(yǎng)做得不好，會導(dǎo)致設(shè)備壽命縮短，直接后果就是增加成本。BIM技術(shù)對設(shè)施管理企業(yè)提高運作和維護水平、設(shè)法利用設(shè)施提供舒適安全的工作場所、改善員工的工作強度和提高生產(chǎn)率等方面發(fā)揮積極作用。

設(shè)備設(shè)施出現(xiàn)故障而進行的恢復(fù)性能的維護活動需要的是快速查找故障根源，此時，可用到BIM的分析和可視化功能。比如，搶修時的快速定位和信息查詢；還有，一臺設(shè)備經(jīng)常出故障，其原因可能是與附近的另外一臺設(shè)備有關(guān)，這在三維空間視圖上，很容易看到這種關(guān)聯(lián)性。

預(yù)測性維護與BIM的結(jié)合是一個富有挑戰(zhàn)性的課題。在我國已經(jīng)有一些橋梁和大型工程項目中使用了結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)，其目的是為了對部件進行連續(xù)或定期的檢測和診斷，從而對故障做出預(yù)測。

所有這些模擬都可以在工程設(shè)計的早起、設(shè)計進行過程中以及運營期間進行，其輸入的參數(shù)和輸出的結(jié)果可能不同，但都有其利用價值。整合到CAFM，就能夠進行建筑績效分析，尤其是將運行維護成本和一系列性能指標引入。無論是能源消耗，還是維修費用、人員開支，都錄入到一個集成的BIM系統(tǒng)中，通過分配計算，能夠得到很多關(guān)于建筑設(shè)施的績效指標，用于衡量運營管理工作成果。這種衡量，是在運營過程中控制成本的基本工作。