探討B(tài)IM在施工中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

總結(jié)BIM在深化設(shè)計(jì)、施工組織、碰撞檢查這三大應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)，準(zhǔn)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(dá)。

深化設(shè)計(jì)

深化設(shè)計(jì)是指在工程實(shí)施過程中對(duì)招標(biāo)圖紙或原施工圖的補(bǔ)充與完善，使之成為可以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的施工圖。深化設(shè)計(jì)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(shí)的特點(diǎn)。所以深化設(shè)計(jì)的工作極其繁瑣，特別是在大型復(fù)雜的建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)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(fèi)，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(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，設(shè)計(jì)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(yán)重影響了行業(yè)的工業(yè)化進(jìn)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(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)不同，甚至有時(shí)在一個(gè)項(xiàng)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(shí)隨著新材料、新技術(shù)的出現(xiàn)以及人類對(duì)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(chǎng)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(fèi)。

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(jì)時(shí)的二維管線綜合設(shè)計(jì)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(jìn)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(duì)位置，進(jìn)而確定各管線的原則性標(biāo)高，再針對(duì)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(jì)存在以上不足，采用BIM技術(shù)進(jìn)行三維管線綜合設(shè)計(jì)方式就成為針對(duì)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(jì)中的優(yōu)勢(shì)：

傳統(tǒng)深化設(shè)計(jì)過程中系統(tǒng)參數(shù)復(fù)核計(jì)算是拿著二維平面圖在算，平面圖與實(shí)際安裝好的系統(tǒng)幾乎都有較大的差別，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確。偏大則會(huì)造成建設(shè)費(fèi)用和能源的浪費(fèi)，偏小則會(huì)造成系統(tǒng)不能正常工作。對(duì)于大型復(fù)雜的工程項(xiàng)目，采用BIM技術(shù)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)有著明顯的優(yōu)勢(shì)。BIM模型是對(duì)整個(gè)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(jì)中的問題，同時(shí)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(jì)對(duì)比，BIM技術(shù)在深化設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)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(dá)上直觀清楚。模型均按真實(shí)尺度建模，而傳統(tǒng)表達(dá)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(shí)際上卻存在的深層次問題暴露出來。傳統(tǒng)的平面設(shè)計(jì)成果為一張張的平面圖，并不直觀，平面圖紙與三維模型實(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)三維模型與實(shí)物對(duì)照。

2、碰撞檢測(cè)、合理布局

傳統(tǒng)的二維圖紙往往不能全面反映個(gè)體、各專業(yè)個(gè)系統(tǒng)之間的碰撞可能，同時(shí)由于二維設(shè)計(jì)的離散型為不可預(yù)見性，也將使設(shè)計(jì)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(jì)時(shí)，利用其碰撞檢測(cè)的功能，將碰撞點(diǎn)盡早的反饋給設(shè)計(jì)人員，與業(yè)主、顧問進(jìn)行及時(shí)的協(xié)調(diào)溝通，在深化設(shè)計(jì)階段盡量減少現(xiàn)場(chǎng)的管線碰撞和返工現(xiàn)象。這不僅能及時(shí)排除項(xiàng)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(qǐng)單，更大大提高了施工現(xiàn)場(chǎng)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(jì)算 

在機(jī)電系統(tǒng)安裝過程中，由于管線綜合平衡設(shè)計(jì)，以及精裝修調(diào)整會(huì)將部分管線的行進(jìn)路線進(jìn)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(huì)對(duì)原有的系統(tǒng)參數(shù)產(chǎn)生影響?，F(xiàn)在運(yùn)用BIM技術(shù)后，當(dāng)您繪制好機(jī)電系統(tǒng)的模型，接下來只需點(diǎn)擊幾下鼠標(biāo)就可以讓BIM軟件自動(dòng)完成復(fù)雜的計(jì)算工作。模型如有變化，計(jì)算結(jié)果也會(huì)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(jì)量的特點(diǎn)，大量相關(guān)的工程信息可為工程提供數(shù)據(jù)后臺(tái)，將成為施工管理巨大支撐。具體的講，運(yùn)用BIM技術(shù)，能使工程結(jié)構(gòu)信息、成本數(shù)據(jù)、進(jìn)度數(shù)據(jù)、合同信息、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、報(bào)告信息等緊密地聯(lián)系起來。施工各個(gè)步驟變得具體、清晰，施工步驟間的關(guān)系變得直觀、明了。進(jìn)而人力、資金、材料、機(jī)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(dòng)得以實(shí)現(xiàn)有組織、有計(jì)劃、有秩序的施工，使得工程項(xiàng)目質(zhì)量好、進(jìn)度快、成本低。具體的，BIM施工組織中的運(yùn)用體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

一、現(xiàn)場(chǎng)布置優(yōu)化

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，對(duì)項(xiàng)目的組織協(xié)調(diào)要求越來越高。這體現(xiàn)在施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)面大，各個(gè)分區(qū)施工存在高低差；現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜多變，容易造成現(xiàn)場(chǎng)平面布置不斷變化；項(xiàng)目周邊環(huán)境的復(fù)雜往往會(huì)帶來場(chǎng)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(gè)很好的平臺(tái)，在創(chuàng)建好工程場(chǎng)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(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)布置模擬。同時(shí)還可以將工程周邊及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)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(chǎng)場(chǎng)地平面布置，并通過參照工程進(jìn)度計(jì)劃，可以形象直觀地模擬各個(gè)階段的現(xiàn)場(chǎng)情況，靈活地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)平面布置，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)平面布置合理、高效。

二、進(jìn)度優(yōu)化

建筑工程項(xiàng)目進(jìn)度管理在項(xiàng)目管理的重要組成部分，而進(jìn)度優(yōu)化是進(jìn)度控制的關(guān)鍵……BIM對(duì)工程的模型的建立達(dá)到構(gòu)建級(jí)別，所以BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)進(jìn)度計(jì)劃與工程構(gòu)件的動(dòng)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(dá)進(jìn)度計(jì)劃和施工過程，形象直觀、動(dòng)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(shí)施性進(jìn)行比較，為最終方案優(yōu)選決策提供支持。為工程項(xiàng)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(xiàng)目情況提供便捷的工具。

基于BIM技術(shù)對(duì)施工進(jìn)度可實(shí)現(xiàn)精確計(jì)劃、跟蹤和控制，動(dòng)態(tài)地分配各種施工資源和場(chǎng)地，實(shí)時(shí)跟蹤工程項(xiàng)目的實(shí)際進(jìn)度，并通過計(jì)劃進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行比較，及時(shí)分析偏差對(duì)工期的影響程度以及產(chǎn)生的原因，采取有效措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度的控制，保證項(xiàng)目能按時(shí)竣工。

三、工作面管理

在施工現(xiàn)場(chǎng)，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(duì)于一些大型工程和超高層建筑項(xiàng)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(cè)

根據(jù)美國建筑行業(yè)研究院2007頒布的美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)，建筑業(yè)的無效工作（浪費(fèi)）高達(dá)57%。BIM就是解決建筑業(yè)資源浪費(fèi)，建立建筑業(yè)低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代的有效方法。美國斯坦福大學(xué)在總結(jié)BIM技術(shù)價(jià)值時(shí)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(jià)格。碰撞檢查則是利用BIM技術(shù)消除變更與返工的一項(xiàng)主要工作。 

工程中實(shí)體相交定義為碰撞，實(shí)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(shí)體在空間上存在交集。這種碰撞類型在設(shè)計(jì)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(shí)體與實(shí)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(shí)即被認(rèn)定為碰撞。該類型碰撞檢測(cè)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(shí)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(gè)階段：

第一階段：土建、安裝各個(gè)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(tái)自動(dòng)碰撞檢查并輸出結(jié)果，撰寫并提供碰撞檢查報(bào)告；

第四階段：根據(jù)碰撞報(bào)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(duì)于大型復(fù)雜的工程項(xiàng)目，采用BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞檢查有著明顯的優(yōu)勢(shì)及意義。在此過程中可發(fā)現(xiàn)大量隱藏在設(shè)計(jì)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(duì)比，三維管線綜合設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)具體體現(xiàn)在： 

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

2、BIM最直觀的特點(diǎn)在于三維可視化，在將所有專業(yè)管線放在同一模型中時(shí)，可全面檢測(cè)管線之間、管線與土建之間的所有碰撞問題，進(jìn)而反饋給各專業(yè)工程師進(jìn)行調(diào)整，既能優(yōu)化工程設(shè)計(jì)，減少在建筑施工階段可能存在的錯(cuò)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(jìn)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(cè)大樣圖，觀察并調(diào)整該處管線的標(biāo)高，以多種角度進(jìn)行直觀展現(xiàn)。 

4、BIM模型對(duì)管線標(biāo)高進(jìn)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(jì)，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(zhǔn)確快速計(jì)算工程量，并對(duì)設(shè)備管線進(jìn)行精確的列表統(tǒng)計(jì)，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(jì)工程量而出現(xiàn)的潛在錯(cuò)誤。

由此可見，BIM技術(shù)進(jìn)行三維的管線綜合設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)是非常巨大的，有了BIM這樣一個(gè)信息交流平臺(tái)，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(gè)平臺(tái)上實(shí)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。