BIM技术在设计施工一体化中的应用

１．１．２协调
就设立主要由项目干系人（业主、设计、施工、供应商 等）组成的协同、高效、一体化的综合项目团队，所有
参与方共同负责项目的整体目标，项目的总体目标
跟每个参与方的目标一致。虽然所有参与方都参加 的一体化项目实施不容易实现，但现在已有对于设 计施工一体化的研究，并取得了一定成果。中国于 ２００３年颁布的《关于培育发展工程总承包和工程项 目管理企业的指导意见》，促进了设计施工一体化模 式的诞生，但至今国内应用仍然不多。建筑信息模
郑培信：ＢＩＭ技术在设计施＿ｒ－一体化中的应用
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相关性的，仅仅是一种可视化效果。利用ＢＩＭ技术 可实现动态化的可视化。如当设计有改变时，紧接 着就对变化后的设计进行分析，再立即把分析结果 形象地模拟出来，这样设计一分析一模拟一体化能 动态地表达工程的实际状况。基于ＢＩＭ，可实现日 照模拟、能耗模拟、应急疏散模拟、施工模拟等。 １．１．４优化 某个项目的整个实施过程就是不断优化的过 程。目前基于ＢＩＭ技术的优化能实现以下功能：１） 方案优化。使用ＢＩＭ技术可把设计和投资回报分 析进行比较，计算出设计变更对投资回报所带来的 冲击，有助于业主选择最佳方案。２）特殊设计优 化。通过ＢＩＭ技术对幕墙、屋顶这些异性设计的设 计施工方案进行优化，从而加快进度、减少费用。３） 限额设计。利用ＢＩＭ的可视化、模拟等功能可实现 限额设计、控制工程造价。
ＢＩＭ在设计施工一体化中的应用
ＢＩＭ在设计中的应用 设计决定建筑物的性能，设计的优劣决定着施
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工的难易程度。设计阶段只使用５％的建设费用， 但决定７０％的建筑成本。美国建筑科学研究院 （ＮＩＢＳ）下属部门ｂｕｉｌｄｉｎｇＳＭＡＲＴ联盟关于“建设 项目生命周期成本分布”的研究结果指出：整个项目 生命周期中，设计师切入时间越早，影响项目性能的 能力越大，否则越小；设计师切人时问越早，对项目 进行变革所需费用越低，否则越高。但目前设计师 一半以上的工作量都在施工图阶段，导致设计师成 了“画图匠”。利用ＢＩＭ技术，能使设计工作重心向 前移，使设计师把工作重点放在方案设计和扩初设
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公
路
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汽
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２０１６年１月
计阶段，集中精力做好设计方案优化。 ２．１．１可视化设计 二维ＣＡＤ的传统设计方法，平面、立面、剖面
可视化平台，每个参与者可对细节位置进行沟通，在 深化设计过程中及时发现施工图上的设计盲点。通 过创建工厂级幕墙ＢＩＭ模型，在深化设计阶段，利 用ＢＩＭ可保证建筑设计向幕墙细部设计过渡时的 建筑信息的完整性和有效性，正确表达建筑师的设 计意图。进行钢结构深化设计时，利用ＢＩＭ模型免 除了制造模型的创建时间，可提高制造质量，保证构 件精细化工厂预制、现场安装的质量和效率，具有直 观、方便、准确、高效的特点。
２．２．２施工进度跟踪
将Ｒｅｖｉｔ构建的模型结合施工进度计划，在 Ｎａｖｉｓｗｏｒｋｓ中进行４Ｄ模拟，可分析施工进度计划 中存在的问题。经过４Ｄ模拟把时间与空间信息整 合到一个可视化４Ｄ模型中，可反映工程建设施工 的全过程。运用ＢＩＭ技术、４Ｄ模拟、３Ｄ激光扫描 技术、ＧＰＳ、ＧＩＳ、无线通信技术和互联网技术，可动 态跟踪现场施工进度，并与施工进度计划作比较；可 自动地每天、每周、每月对施工进度情况作汇报，并 根据现场情况实时调整，从而获得最佳的施工方案， 提高质量控制和安全控制的效率，也为后期运营维 护提供全面、准确的ＢＩＭ数据库。 ２．２．３预制件加工及跟踪管理 从采购、生产、运输到现场安装使用的整个过程 中，使用无线移动终端、网络、身份识别等技术，把在 工厂预制、预加工的部件与ＢＩＭ模型集成，可直观 有效地管理所有部件，避免任何环节出现问题。 ２．２．４大型机械运行空间分析 运用ＢＩＭ软件，通过对各大型机械进行参数化 建模，可以３Ｄ的视角来观察机械的状态并方便地 作出调整以接近ｌ临界状态，从而对大型机械运行进 行空间分析。这样既可避免大型机械运行期间互相 干扰，又可在遇到恶劣天气时选择安全的待机姿态。 ２．２．５碰撞检查 利用ＢＩＭ技术，可使各专业集成到一个统一的
型（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ
由于一个项目涉及的参与方很多，各利益相关
方是否能很好地沟通协调是能否在保证项目质量、 进度、成本三大目标实现的前提下高效地完成工程 项目的关键。然而目前的现实情况是各专业、各部 门的沟通协调能力很差，意识淡薄。使用ＢＩＭ，可 很好地解决这个问题。因为ＢＩＭ模型集成了相关 项目全寿命周期的三维几何结构、空间关系、地理位 置信息、材料用量、施工进度和构建属性等几何、物 理、功能属性信息，每个参与者可通过ＢＩＭ这个平 台实现良好的协调，各参与方都可通过ＢＩＭ信息模 型快速、准确地作出决策。 １．１．３模拟 模拟是对分析结果的形象化表达。如果没有 ＢＩＭ的模拟，那么和工程实际发展变化是没有必然
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图和门窗表、详图等之间相互独立，设计信息处于零
散状态，常导致图纸设计出错，平面、立面、剖面图不 能对应等问题。而基于三维数字技术的ＢＩＭ模型 为业主、建筑设计师、结构工程师、用户等利益相关 方提供了一个“模拟和分析”的协作平台，各参与方 可清晰地了解设计方的意图，避免理解错误，可提高 各专业、各参与方的沟通协调效率；当发生设计变更 时，只需调整设计参数即可统一改变结构尺寸，节省 了设计绘图和调整时间，大大减少设计变更费用。 ２．１．２协同设计 应用ＢＩＭ技术，借助各专业的ＢＩＭ可视化模 型平台，对原设计图纸的二维图纸进行检查，找出错 误，从而优化设计。另外，设计师在虚拟的三维协同 设计环境下很容易发现各专业构件的空间关系是否 存在碰撞冲突，能及时排除可能会在施工中出现的 碰撞冲突，从而减少变更申请，使管线综合的设计能 力和工作效率得到提高，加强多专业的协同工作。 ２．１．３建筑性能分析 ＢＩＭ技术为建筑性能分析的普及应用提供了 可能。“ＢＩＭ软件一数据格式一专业分析软件”组 成ＢＩＭ在工程建设领域综合运用的基本模型。利 用ＢＩＭ模型，从不同角度出发，通过三维模型数据、 价格数据、材料数据和其他各种数据库的支持，能从 各方面对建筑项目进行绿色评估分析，包括小区热 环境模拟、室外风环境模拟、建筑环境噪声模拟、自 然采光模拟、室内自然通风模拟等分析。 ２．１．４参数化设计 参数化设计方法可应用在方案设计的各个阶 段，借助参数化软件建立逻辑模型，设计团队可迭代 式操作和定义项目的复杂几何模型，为多专业设计 协同提供良好基础。参数化设计平台在定义高性能 造型和复杂结构体系的过程中发挥着关键作用。数 字化设计平台的使用，能从几何角度对建筑平面和 三维空间生成进行确切的定义与展现。 ２．１．５深化设计 目前，工程项目复杂程度越来越高，有些设计工 作用传统的ＣＡＤ基本上无法完成，如复杂三维形 体设计往往需要制造安装企业进行专业深化设计。 然而基于ＢＩＭ模型进行钢结构、幕墙、机电等深化 设计，能得到准确的信息作为参考。而且通过统一的
ＢＩＭ在施工中的应用
２．２．１可视化预演 使用ＢＩＭ技术能对施工现场平面布置、重要施 工环节及选用新技术、新工艺、新方案的部位等进行 可视化预演与分析，从而提高施工方案的可行性和 复杂建设体系的可建性。通过ＢＩＭ信息化三维技 术对施工组织进行模拟，可非常直观地了解整个施 工过程的时间节点和工序，提高施工效率和施工方 案的可行性。
ＢＩＭ与ＣＡＤ相比所具有的优势，阐述了ＢＩＭ在设计施工一体化中的应用。
关键词：工程管理；建筑信息模型（ＢＩＭ）；设计施工一体化；可视化 中图分类号：Ｕ４１５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１—２６６８（２０１６）０１—０２３４—０４
目前，工程项目实施方法有平行发包模式、ＤＢＢ 模式、ＤＢ模式和ＣＭ模式等，其不足之处是把其他 参与方置于对立位置，即个体的目标总是和项目总 体目标不一致，常出现项目目标没有实现而某一个 体参与方的目标却已实现的情况。在这些项目实施 模式下，参与方将合同中规定的自己的权、责、利作 为目标，在设计和施工方面，设计是设计方的工作， 与施工方无关，设计时对施工方的可施工性考虑不 周全，而设计中的问题直到施工现场才能发现，从而 使施工遇到很多问题，引起设计变更、返工等，导致 工期拖延、造价增加、工程质量难以保证等。为了解 决这个问题，提出采用一体化项目实施（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ，ＩＰＤ）的管理模式，从项目一开始
程项目进行设计、施工、运营的全过程。ＢＩＭ一经 提出就受到全世界范围业内人士的认可，众多专家 认为它是建筑业的相对于“甩图版”的第二次革命。
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ＢＩＭ的特性 可视化
现在，随着建筑物越来越复杂，加上项目团队不 同专业、不同企业、不同背景的参与者之间的持续沟 通需要，如果没有可视化，完成一个建设项目的效率 将会非常低。在运用ＢＩＭ技术的工作环境下，全部 过程都是可视化的，不但能使用可视化来汇报和展 示，更重要的是，项目设计、施工、运营过程中的各专 业的沟通、协商、决策都可在可视化的状态下完成。 可视化模拟可随着ＢＩＭ设计模拟的改变而改变，这 样能使可视化与设计保持一致。
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与施工有一定的结合，然而大多数依然分别属于不 同专业，由不同单位承担，由于各专业没有很好地协 调一致，导致后面出现很多的“设计变更”和“错漏碰 缺”问题。而进入ＢＩＭ时代后，各专业把关于建筑 的各种信息（包括建筑、结构、设备等）都放入ＢＩＭ 模型，各参与方可通过ＢＩＭ模型共享建筑信息，达 到及时沟通、协调的目的，避免“错漏碰缺”的发生。 而且施工实际进展情况能通过ＢＩＭ模型表现出来， 通过与进度计划对比，更好地控制施工进度。另外， ＢＩＭ模型信息对以后的市场销售、运营和改扩建有 很重要的作用。
出图
利用ＢＩＭ技术对建筑物进行协调、模拟、优化 后，能作出综合结构留洞图、综合管线图、碰撞检查 侦查报告及建议改进方案。
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ＢＩＭ与ＣＡＤ的区别 计算机辅助设计（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ
Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ，
３Ｄ图像一２Ｄ图纸－－３Ｄ实体，交付给施工方的仍然
是二维图纸，这就是建筑业数百年不变的“３—２—３” 工作模式。在２Ｄ和３Ｄ的转换过程中容易出现信 息理解错误导致信息流失，难以集成与协同。运用 ＢＩＭ模型，建筑师将脑中的三维图像转化为可任意 生成二维图纸的三维施工模型，再由施工方实现三 维实体建筑，可避免２Ｄ和３Ｄ转换过程中的信息流 失，最后交付给施工方的是一个可任意生成二维图 纸的三维施工模型。