陳翔路地道工程BIM應用解析

BIM在北京燕翔飯店機電中的應用

作為一項新興的科學技術，BIM正引領著建筑業(yè)信息技術走向更高層次，它的全面廣泛應用將對建筑工程領域產生無可估量的影響，為建筑業(yè)的發(fā)展帶來巨大的效益，使整個工程的質量和效益顯著提高。然而BIM技術在中國的應用還只是剛剛開始，但會逐步推廣和深入到建筑行業(yè)各個領域，從全球化的視角看，BIM作為一種全新的理念和技術，對其應用已成為建筑行業(yè)的主流。

本文利用關BIM軟件建立燕翔飯店改擴建項目樣板間工程的結構模型及機電管線綜合模型，并進行仿真分析，完成了機電管線的碰撞檢查，結合工程實際，將理論與實踐相結合，對實驗結果進行了綜合分析，為后期BIM技術在燕翔飯店改擴建項目正式工程中的應用奠定了基礎。

建筑信息模型的發(fā)展及應用

建筑信息模型的概念

建筑信息模型是指在開放的工業(yè)標準下，建筑設施的物理特性、功能特征以及相關的項目生命周期信息的可計算或可運算的表現(xiàn)形式，它是以三維數(shù)字技術為基礎，通過一個共同的標準(IFC，Indus-tryFoundationClass)，集成的建設工程項目各種相關信息的工程數(shù)據模型。建筑信息模型是對工程項目實體與功能特性的數(shù)字化、參數(shù)化的表達，可以持續(xù)、及時地提供有關項目的各種實時數(shù)據，且完整可靠，是設計人員和工程技術人員應對各種建筑信息，實現(xiàn)協(xié)同工作的基礎。

建筑信息模型的發(fā)展背景

傳統(tǒng)的計算機輔助設計主要采用AutoCAD等設計軟件進行二維圖形的設計，然而這種工作模式與傳統(tǒng)手工繪圖方法類似，只是利用了計算機作為繪圖工具，提高了繪圖效率和繪圖精度，并未從根本上將設計師從繁重的繪圖任務中解放出來；另一方面，為了推敲細節(jié)與最終設計效果，設計師們雖然可以在3dsMax等三維設計軟件中制作效果圖，然而此類三維模型并未集成建設工程所用的材料、材質及其他相關信息，其目的僅僅是為了得到三維動畫或效果圖；此外，傳統(tǒng)設計軟件無法將平面、立面、剖面與三維模型統(tǒng)一關聯(lián)，某一圖紙作了變動，其它圖紙并不隨之改變，因此往往出現(xiàn)各種圖紙表達互相矛盾的現(xiàn)象。

以上是目前CAD設計面臨的普遍問題，是進一步提高設計水平和設計效率所面臨的嚴重挑戰(zhàn)，因此通過計算機新技術來解決這些問題便成為各軟件廠家競相研究的對象。建筑信息模型技術提供了可靠的解決方案，它根據設計圖紙將整個建筑在電子三維環(huán)境中完整的表現(xiàn)出來，模型中蘊含了完整的實際信息，包括材料、材質、規(guī)格、型號、尺寸、構造及其他各種相關信息，從而把整個建筑模型化、數(shù)字化。

建筑信息模型在機電工程中的應用

在機電工程施工過程中，可以利用BIM技術的碰撞檢查、施工模擬及工程量統(tǒng)計等功能，進一步指導現(xiàn)場施工，達到節(jié)約材料、控制成本、加快施工進度、確保工期目標的目的。通過BIM技術相關軟件建立三維數(shù)字信息模型，在施工深化階段對建筑、結構及機電專業(yè)管線進行綜合碰撞檢查，是BIM技術較為直觀、突出的功能之一。它可以將發(fā)生沖突的管線以高亮的形式顯示出來，從而使施工技術人員及時發(fā)現(xiàn)沖突，并在施工深化階段對管線布局進行合理優(yōu)化，避免因后期返工帶來工程費用的增加及建設工期的延長。

在工程建設過程中，借助于BIM技術，還可以對施工現(xiàn)場的施工管理預先進行模擬，對建筑材料的堆放位置、方法和建筑設備的位置、工作流程進行優(yōu)化，提出最優(yōu)施工方案，合理調配人員數(shù)量、建筑材料、機械設備等建設資源。對于重難點施工部位，還可以通過精確預演模擬現(xiàn)場施工過程，減少因施工順序，施工技術方案不合理造成的返工和浪費。由于BIM軟件所搭建的數(shù)學模型是帶有材料材質、規(guī)格、型號及尺寸信息的數(shù)字模型，因此在信息量足夠的條件下，可以對現(xiàn)場施工所用建筑材料的數(shù)量進行準確計量和預算，同時，可以準確測量預制構件的尺寸，從而避免預制構件的尺寸錯誤。

BIM技術在燕翔飯店改擴建項目樣板間機電工程中的應用

為了在正式機電安裝工程中降低工程返工次數(shù)，提高勞動生產率，我們首先在樣板間的建設中運用了BIM技術。目前主要的BIM設計軟件有Autodesk公司的Revit、Bently公司的Revit、Progam公司的Magi-CAD以及Graphisoft公司的ArchiCAD。在此我們以Autodesk公司的Ｒevit軟件為建模工具，利用Au-todesk Revit Architecture建立了主體結構模型，利用Autodesk RevitMEP實現(xiàn)了機電管線的合理布局并進行了仿真分析，完成了機電管線綜合的碰撞檢查，同時結合工程實際進行了簡單的施工模擬和工程材料統(tǒng)計。最后將理論與實踐相結合進行分析，驗證了該技術的可行性及先進性。

  工程簡介

燕翔飯店改擴建項目工程是由首旅集團開發(fā)建設，為北京市重點酒店類建筑工程，集五星級酒店、三星級酒店以及甲級商用辦公樓為一體。該建筑工程總建筑面積166293.20m2，其中地上建筑面積108766．00m2，地下建筑面積57527．20m2。結構形式為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架－剪力墻結構，基礎形式為筏板基礎，外飾面主要由玻璃、鋁構件和琉璃瓦鑲板組成。工程要求確保結構長城杯金獎，建筑長城杯金獎，力爭魯班獎。本項目為高品質酒店工程，項目質量要求高、工期長，因此希望通過建立樣板間，為后期主體工程客房精裝修提供參考依據，同時通過對樣板間的建造，確定裝修選材、減少變更、縮短工期、降低成本。

BIM技術在樣板間機電管線綜合中的應用

在樣板間圖紙深化階段，有必要對機電管線進行綜合分析，找出并調整有碰撞的風管、線管、管道和橋架，用于指導后期施工。使用BIM技術能夠快速準確幫助施工技術人員確定所建模型中存在的碰撞問題，從而為施工技術人員指導現(xiàn)場施工解決問題提供理論依據。要查看其中一個有沖突的圖元，可以在沖突報告對話框中單擊該圖元名稱，并單擊下方“顯示”按鈕，該圖元將在當前視圖中以高亮顯示。

為存在碰撞的機電管線BIM模型，為了解決實際施工中的碰撞問題，通過分析調整了空調補水管的標高，如圖8所示為解決碰撞后的現(xiàn)場實際管線布局情況。同目前在二維圖紙上進行管線綜合相比，使用BIM技術進行管線綜合分析，檢查碰撞沖突，不僅具有直觀的三維顯示效果，而且能快速準確地找到并修改碰撞的圖元，從而極大地提高了管線綜合分析的效率和準確性。

BIM技術在模擬施工中的應用

Autodesk Navisworks Simulate軟件具有諸多先進工具，它提供了完備的4D模擬功能和動畫制作功能，支持用戶對設計意圖進行模擬演示，對施工流程進行模擬仿真，從而幫助加深項目理解，提高可預測性。在四維環(huán)境中對施工進度和施工流程進行仿真，可以通過可視化的方式分析項目活動，減少工期延誤和施工工序中的其它問題。

利用Au-todesk Navisworks Simulate進行四維仿真的具體步驟如下：將模型幾何圖形與時間、日期相關聯(lián)制定施工順序；從項目管理軟件導入時間、日期和其它任務數(shù)據，以此在明細表和項目模型之間創(chuàng)建動態(tài)鏈接；制定預計時間和實際時間，以及可視化的計劃進度與實際進度之間的偏差。

為了驗證該軟件在模擬施工中的可行性，我們建立了仿真模型，并根據樣板間工程的實際施工進度，進行了仿真分析，期間通過改變某些工作間的銜接關系、縮短某些工序的持續(xù)時間，加快了施工進度，保證了計劃工期的順利實現(xiàn)。通過仿真分析，BIM技術可以通過可視化的方式對施工進度和施工程序進行模擬，可以對施工難度大及重點施工部位進行精確預演，從而減少因施工順序、施工技術方案不合理等原因造成的返工和浪費。

BIM技術在機電工程材料數(shù)量統(tǒng)計中的應用

BIM技術除能夠進行管線綜合分析、模擬現(xiàn)場施工外，同時還具有材料統(tǒng)計功能，Autodesk Revit MEP提供了多種明細表類別，可以分別對建筑、結構、機械、電氣及管道系統(tǒng)所用材料的規(guī)格、型號、數(shù)量等進行詳細統(tǒng)計，并可以對統(tǒng)計結果計算求和。

如列出了樣板間工程中使用的部分鍍鋅鋼管的規(guī)格、型號、長度，并可以在此基礎上對相同規(guī)格型號的鍍鋅鋼管計算求和，為材料使用及成本控制提供依據。BIM技術是建筑業(yè)信息技術應用發(fā)展的必然產物，對BIM技術的應用可以使建筑工程更快、更省、更精確，各工種相互配合更協(xié)調、更方便。從長遠利益看，BIM技術得到的效益已經超越了設計和施工階段，并將惠及整個建筑物的運行、維護和設施管理。

本文通過Autodesk Revit相關軟件實現(xiàn)了BIM技術在建筑機電工程施工中的應用，通過碰撞檢查實現(xiàn)了大家最為關心的機電管線綜合問題，并將其仿真結果應用于指導現(xiàn)場施工；同時，結合工程實際分析了BIM技術在模擬現(xiàn)場施工、材料數(shù)量統(tǒng)計方面的應用。BIM技術的出現(xiàn)極大地提高了建筑業(yè)的生產效率，隨著軟件與硬件的進一步發(fā)展，BIM技術作為一種新生的科技力量，必將推動傳統(tǒng)建筑行業(yè)快速發(fā)展，并引起整個建筑生產方式的巨大變革。

在國內的BIM熱潮中，只講BIM的優(yōu)勢，不講BIM當前遇到的問題是不利于BIM技術在國內的應用、收益的，也就是不利于BIM推廣的，諱疾忌醫(yī)是不行的。

從下面三個維度來解析目前國內BIM發(fā)展面臨的問題：

1、BIM技術本身存在門檻

BIM是一項新技術，新技術的植入一定是需要投入的，無論是培訓學習、軟硬件采購還是各項實踐與探索，都需要投入，所以成本是第一個門檻，面臨國內當前建筑業(yè)的現(xiàn)狀，BIM的植入，既是挑戰(zhàn)也是機遇。

BIM技術是要求形成一個技術系統(tǒng)的，就是說一個個人、一個專業(yè)、一個部門用BIM是不行的，需要各專業(yè)各部門協(xié)調統(tǒng)一工作才能實現(xiàn)協(xié)同，使企業(yè)獲得收益。

BIM軟件的學習需要過程，需要時間，對于年齡稍大的專業(yè)負責人、管理負責人來說，沒時間學習、排斥學習，也是很常見的現(xiàn)象。

BIM技術對硬件的要求比二維設計要高，許多企業(yè)有足夠的電腦，但是軟硬件都需要升級，否則用不了BIM。

市場需要BIM軟件廠商不斷提升軟件，并更大程度的提高對中國市場的投入、推出更加關注中國本地化需求的軟件版本與服務，這些軟件本身的提升，用戶是無法主導的。令人欣喜的是，現(xiàn)在軟件廠商的提升雖然還不夠快，但是目前市場上BIM軟件的能力，已經能夠支撐企業(yè)BIM的應用和收益了。

2、國內的BIM生態(tài)圈不成熟

如同消費品互聯(lián)網電商的發(fā)展離不開發(fā)達的第三方物流、便捷安全的電子支付手段一樣，BIM技術在國內的深入應用，也需要一個完整的、伴隨BIM技術不斷成熟的生態(tài)圈，比如：

BIM的發(fā)展首先需要人才，現(xiàn)在BIM對人才需求的缺口很大，尤其是有設計或施工經驗，會做、會講、會管的人才更是稀缺，按BIM的技能來說建模人才、造價人才、管理人才都需要大量培養(yǎng)。

提高BIM出圖的速度、完成施工圖設計的效率、達到出量的準確度，都需要大量基于真實構件生產廠家真實資料的、豐富的BIM構件庫，但國內目前由于設計與施工企業(yè)的應用本身就還不算廣泛，所以對于生產商對其產品BIM化的拉動不足，所以，本該由產品廠商買單的構件BIM化，現(xiàn)在主要是設計施工企業(yè)的BIM中心在用自己的人工進行制作，以建立企業(yè)自己的構件庫。同樣令人興奮的是，市場上出現(xiàn)了越來 越多的第三方的BIM構件庫，希望他們盡快成熟起來。

BIM需要多種維度的標準和規(guī)范，比如構件庫分類編碼、標準做法BIM模型庫、項目全過程的BIM應用標準和規(guī)范、竣工模型與FM管理軟件相協(xié)同的編碼標準，等等，這些對于應用有巨大意義的標準和規(guī)范起到著類似于各方各階段工作銜接的“接口語言”的作用，但它又只能伴隨著BIM技術在這個市場上的植入，逐步由市場自己生成，因為它只能“來自于實踐、應用于實踐”。

3、國內的建筑業(yè)產業(yè)現(xiàn)狀帶來的障礙

設計習慣問題，中國的項目建設現(xiàn)狀是“快設計、慢施工”，而不是國外的“慢設計、快施工”，就是說在我們的項目建設中，很多情況下，設計階段是要求盡快完成設計，在施工進程中才不斷對不確定的情況進行明晰化并予以解決，帶來了建設行業(yè)大家公認的弊端，就是“建出來的房子和設計時的想法差距較大”，洽商變更多，扯皮造成施工周期拉長。而BIM技術的實質就是“在電腦里將房子先建一遍”，力求在設計階段解決大多數(shù)不明晰的細節(jié)，也即要求設計人員在設計過程中需要考慮的較大信息量，這使得很多設計人員不習慣，當然，項目給設計人員配套的資金和時間也很有限。

BIM技術使得項目的量、料都變得透明，如果實現(xiàn)高質量的協(xié)同，則又會減少變更和洽商，這些都似乎與現(xiàn)在施工企業(yè)的操作相左，有些企業(yè)有顧慮。

不過，在政府強力推動下，越來越多的企業(yè)意識到“市場越不好，越要技術創(chuàng)新”“未來的項目是靠實力，不是靠操作”，所以，相信更多的企業(yè)會借勢造勢應用BIM技術，而BIM的應用一旦達到一定的市場比例，則整個市場跟風、井噴是不可避免的，一如20年前CAD的普及，10年前ERP的普及，市場都是先顯示了排斥和阻力，但一旦應用比例超過臨界值、生態(tài)圈趨于成熟，則全市場普及速度快的驚人。

那么，面對目前推廣有些問題的BIM大潮，我們該如何應對呢？

我們首先要認識到BIM技術的應用的三個層次：

1、了解BIM理想深度

基于上述對于當前面臨問題的認知，企業(yè)應該認識到，追求BIM技術的理想深度，會帶來過大風險和過高投入，理想深度是我們的目標，但不是今天的目標。

2、致力于BIM適宜深度

了解并認知BIM當前應用的適宜深度，把BIM技術與傳統(tǒng)工作流程進行有機的銜接，保持“一把手推動”，保持適度投入，不斷以真實項目進行實踐，引入第三方咨詢公司，制定企業(yè)切實可行的BIM能力建設規(guī)劃。

3、每個項目明確具體目標

企業(yè)應不強求每個項目都做“高大上”的BIM應用，而是應該堅持“小步快跑”，在多個項目進行實踐，堅持“小投入、小收益，大投入、大收益”原則，通過多個項目的積累，完成BIM能力培育。

總之，BIM技術現(xiàn)在國內發(fā)展，已經到了這樣的階段---“有難度和問題，但只要適度應用，現(xiàn)在就能收益”。