土木工程設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的運(yùn)用及案例說明

土木工程設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的運(yùn)用及案例說明引言20世紀(jì)60、70年代后，隨著三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用推廣，利用三維計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)問題的處理已經(jīng)成為大多數(shù)從業(yè)人員的首選。與此同時(shí)，在不斷的應(yīng)用和改進(jìn)過程中，三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)也在不斷的發(fā)展、創(chuàng)新、細(xì)化。BIM（BuildingInformationModeling）即"建筑信息模型化"，BIM主要指的是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，建立起三維的建筑模型，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息°BIM是一種用于設(shè)計(jì)、施工、管理的方法，運(yùn)用這種方法可以及時(shí)并持久地獲得高質(zhì)量、可靠性好、集成度高、協(xié)作充分的項(xiàng)目信息°BIM技術(shù)是指涵蓋構(gòu)筑物所有信息的模型系統(tǒng)。歐美很多發(fā)達(dá)國家的土木工程在設(shè)計(jì)和建設(shè)領(lǐng)域都在運(yùn)用BIM技術(shù)，中國也有不少企業(yè)在大型項(xiàng)目中開始應(yīng)用BIM技術(shù)，并取得了良好的效果?？傮w而言，不管是在BIM的應(yīng)用范圍還是在應(yīng)用深度上，中國雖然進(jìn)行了諸多有益的嘗試，但與歐美等發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距，遠(yuǎn)未達(dá)到成熟、廣泛的應(yīng)用程度。因此BIM技術(shù)的研究與應(yīng)用任重道遠(yuǎn)。BIM的具體應(yīng)用（1）基于BIM技術(shù)在已有設(shè)計(jì)模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)施工方法、流程及施工場面管控的需求進(jìn)行更深入地設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)，最終生成BIM模型，從而使BIM模型在項(xiàng)目設(shè)計(jì)和實(shí)際施工階段實(shí)現(xiàn)無縫對接。（2）運(yùn)用的BIM技術(shù)應(yīng)該具有可視化、可模擬、可協(xié)調(diào)等功能。（3沫用BIM施工現(xiàn)場管理平臺，可以實(shí)現(xiàn)施工過程角色管控、分級授權(quán)、流程管理、數(shù)據(jù)管理、模型展示等功能。（4）通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)自動(dòng)采集施工現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)度的相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)與項(xiàng)目計(jì)劃進(jìn)度的虛擬比對。（5）利用移動(dòng)設(shè)備，即時(shí)采集圖片、視頻信息，并能自動(dòng)上傳到BIM施工現(xiàn)場管理平臺，責(zé)任人員在移動(dòng)端即時(shí)得到整改通知、整改回復(fù)的提醒，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量管理任務(wù)在線分配、處理過程及時(shí)跟蹤的閉環(huán)管理等的要求。（6）運(yùn)用BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)源的可視標(biāo)記、定位、查詢分析。安全圍欄、標(biāo)識牌、遮攔網(wǎng)等需要進(jìn)行安全防護(hù)和警示的地方在模型中進(jìn)行標(biāo)記，提醒現(xiàn)場施工人員安全施工。（7）與其他系統(tǒng)進(jìn)行集成。BIM技術(shù)的應(yīng)用案例工程概況該工程位于陜西省西安市，擬建場地：由7棟高層住宅樓及地下車庫，建筑工程設(shè)計(jì)等級為一級，建筑設(shè)計(jì)使用年限：70年，建筑抗震設(shè)防烈度：八度，建筑結(jié)構(gòu)類型:框剪結(jié)構(gòu)和裙房框架結(jié)構(gòu)，建筑規(guī)模:總建筑面積：17821.3m2，地上建筑面積：17784.7m2，地下建筑面積1036.6m?，建筑層數(shù)：地下1層地上26層，建筑基底面積：894.3m2，建筑高度：81.20m，地下室埋置深度：9.600m，人防工程類別和抗力等級：甲類，二等人員掩蔽所：核6級常6級，場地類別：二級自重濕陷性黃土場地。BIM技術(shù)在該工程中的應(yīng)用（1）模擬BIM系統(tǒng)的實(shí)施流程由該項(xiàng)目業(yè)主單位、監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位協(xié)同施工單位的工程技術(shù)部門、經(jīng)營核算部門、質(zhì)安部門和BIM團(tuán)隊(duì)共同組成研究團(tuán)隊(duì)，探索BIM技術(shù)如何應(yīng)用的問題。基本思路是：在設(shè)計(jì)階段，利用BIM技術(shù)形成數(shù)據(jù)模型。通過BIM技術(shù)的導(dǎo)入，建立起基于建筑節(jié)能方面的模型，幫助建筑師更好的分析能源損耗點(diǎn)，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，例如日照分析、碳排放分析等等。提高了建筑設(shè)計(jì)的效能，實(shí)現(xiàn)綠色建筑；在施工階段，利用此模型作為施工模型（在施工階段，首先運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行施工場地布置，以達(dá)到現(xiàn)場合理使用最佳化；然后再使用BIM技術(shù)的碰撞檢測功能檢查出建筑、結(jié)構(gòu)和機(jī)電各專業(yè)的不協(xié)調(diào)問題并且進(jìn)行會(huì)議商討得到結(jié)論后將模型進(jìn)行更改最終生成準(zhǔn)確的施工圖與模型，減少了返工和整改；接下來使用BIM模型進(jìn)行施工預(yù)演，對施工的流程、工序以及施工時(shí)的環(huán)境進(jìn)行真實(shí)模擬與分析，使施工人員更清楚、更透徹的掌握施工流程以及何時(shí)人機(jī)設(shè)備進(jìn)場和最佳施工方案［10］；使用BIM技術(shù)的可視化功能，可以在模型中進(jìn)行現(xiàn)場漫游，找出危險(xiǎn)的區(qū)域做標(biāo)識，為后面的安全管理提前做好域控與解決方案，減少了建筑施工中的安全問題、質(zhì)量問題并提高了工作效率。），實(shí)現(xiàn)施工計(jì)劃的優(yōu)化和可視化，以及工程項(xiàng)目的管理。（2）生成項(xiàng)目4。模型項(xiàng)目的BIM團(tuán)隊(duì)根據(jù)前面設(shè)計(jì)的BIM模型，結(jié)合施工單位指定的進(jìn)度計(jì)劃，對該模型進(jìn)行WBS工作分解，確定工作順序和工作用時(shí)；進(jìn)而生成4D的BIM模型根據(jù)此模型結(jié)合施工平面圖和企業(yè)定額信息將資源進(jìn)行空間布置、使成本項(xiàng)目與施工構(gòu)件產(chǎn)生關(guān)聯(lián)；得出BIM施工模擬模型，利用此模型可以對施工過程進(jìn)行模擬，從而發(fā)現(xiàn)施工進(jìn)程中的不合理工序、碰撞沖突等問題［11］；這些發(fā)現(xiàn)的問題可以指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員修改設(shè)計(jì)，生成設(shè)計(jì)變更，或是指導(dǎo)施工單位修改施工方案。（3）應(yīng)用的方法及軟件項(xiàng)目的BIM團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行工程進(jìn)度管理，土建及安裝模型設(shè)計(jì)、項(xiàng)目成本、場布漫游、工程算量等領(lǐng)域設(shè)計(jì)和計(jì)算時(shí)采用的方法及軟件如下：1）進(jìn)度管理方面使用的軟件：Navisworks2014版，Project；2）土建及安裝建模方面使用的軟件：Revit2014；3）項(xiàng)目成本控制方面使用的軟件：廣聯(lián)達(dá)5D；4）場布漫游方面使用的軟件：RUZOR；5）工程算量方面使用的軟件：GCL土建算量；6）結(jié)構(gòu)建模方面使用的軟件：Tekla19。本案例BIM研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)上述工作思路，對該工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行梳理，結(jié)合工序、工期、投資等信息，形成4DBIM模型。3皿效果分析BIM技術(shù)在該工程的應(yīng)用，在一定范圍內(nèi)，提高了設(shè)計(jì)的效率；減少了后期施工進(jìn)程中的矛盾和碰撞問題。通過生成的4DBIM施工模擬圖形，使施工人員以一種數(shù)字化的方式看到了將要進(jìn)行的施工過程，既直觀又生動(dòng)；加上設(shè)計(jì)方、業(yè)主、監(jiān)理方和施工方等所有參建方的信息共享，大大避免了不同部門之間的不協(xié)調(diào)和矛盾，也避免了不必要的浪費(fèi)和返工。該技術(shù)方法是科學(xué)、可靠和成功的。其優(yōu)點(diǎn)具體體現(xiàn)在：（1）提高了交底溝通效率；（2）合理規(guī)劃和組織施工；減少施工過程中返工;合理物資采購計(jì)劃；協(xié)調(diào)各專業(yè)施工；施工過程中做到提前預(yù)控；提高精細(xì)化管理程度；提高項(xiàng)目管理人員工作效率。結(jié)束語由于土木工程施工具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、機(jī)電設(shè)備多、管線密集、參建方多等特點(diǎn)，使得在實(shí)際施工過程中，如何在一定程度內(nèi)加快施工進(jìn)度減少時(shí)間、費(fèi)用、材料等的浪費(fèi)，提高交流溝通的效率等問題成為工程參建各方都致力研究和實(shí)踐創(chuàng)新的內(nèi)容。BIM技術(shù)的問世與應(yīng)用較好的解決了這些問題。通過BIM技術(shù)生成的模擬圖，能夠快速地、準(zhǔn)確地提取工程構(gòu)件信息，進(jìn)行工序安排，計(jì)算工程量，識別碰撞問題，形成信息共享等，從而合理