论文部分内容阅读
内容提要：目前BIM技术的应用在国内建筑全行业内获得了广泛的关注，BIM在建筑行业的热度还在持续升温，但大家对BIM的认识很多都停留在“三维建筑信息模型化”这个基本概念上，对于BIM到底能做些什么，对企业有何帮助，带来什么利益都不是特别清楚。在本文中，主要阐述了BIM技术在施工总承包工程中各阶段的应用研究，通过现阶段国内的BIM技术手段，将BIM在工程中的实际应用呈现给大家，让大家明白究竟BIM可以有哪些作为，BIM会给企业带来哪些利益和帮助和BIM的风险及未来的挑战进行了深入的研究与探讨。
关 键 词：建筑信息化，BIM，建筑施工，总承包工程，工程管理
中图分类号：C35文献标识码： A
1、目前BIM技术的现状
1.1、软件开发
现阶段，国内外BIM技术的应用仍不成熟，仍然面临巨大的挑战。首先就是BIM技术工具软件的整合问题，目前市场上建筑行业软件应用的种类繁多，所以在工程实施的过程中，应用的软件类型也很多。作为施工企业，我们只从当前国内外的软件中选取适合该工程的软件进行应用。何时能有一款软件可以真正方便建筑从业者的工作，做到BIM数据的无缝传递，还需要软件开发商进行有力的支持。
表1 我国建筑行业相关软件的开发和使用情况
序号 BIM软件类型 国外主要软件产品 国内软件产品
1 BIM核心建模软件 Revit、Benetly、ArchiCAD、Digital Project 天正、鸿业、博超
2 BIM方案设计软件 Onuma Affinity 无
3 与BIM接口的几何造型软件 Rhino、Skechup、FormZ 无
4 可持续分析软件 Ecotech、IES、Green Building Studio PKPM
5 机电分析软件 TraneTrace、Design Master、IES Virtual Enviornment 博超、鸿业
6 结构分析软件 ETABS、STADD、ROBOT PKPM
7 可视化软件 3DMAX，Lightscape 无
8 模型检查软件 Sloibri 无
9 深度设计软件 TeklaStructure 探索者
10 模型综合检查碰撞 Navisworks，ProjectwiseNavigator，Sloibri 无
11 造价管理软件 Sloibr 鲁班、广联达
12 运营管理软件 Archibus，Navisworks 无
13 发布和审核软件 PDF，3DPDF，DESIGHREVIEW 无
1.2、业主方
越来越多的国内外业主接触到BIM技术，但究竟BIM会给业主带来多大的利益，没有具体的数据可以提供，他们很愿意尝试，但不会在这方面投入更多资金成本。所以当前国内现状，业主只是把BIM压给设计院或施工单位去做，而所能提供的资金成本却寥寥无几。造成设计单位和施工单位最后交出的东西也只能是个初级模型罢了。
1.3、设计方
在国内，虽然BIM这一理念已炒的热火朝天，全行业大家都在谈论和关注，但是真正去应用，去实践的设计单位却很少。首先，是因为一些单位不了解BIM技术，不懂得怎么样去建立BIM团队和协同工作。他们会考虑应用BIM投入的成本，投入的人员与所得到的收益进行对比，最后得出的结论只能是罢了。而有一些设计单位，很愿意去做，但所做的内容仅仅是BIM应用的初级阶段，不愿进行更深入的尝试。因为市场竞争的需求，某些企业吹出去的很牛，但实际做的东西却很少。
1.4、施工方
目前很多建筑施工企业愿意去应用BIM，主要表现在机电安装和钢结构方面。他们应用BIM对图纸进行优化、对构件进行深化设计，可以为项目带来很大的利益。所以目前国内推动BIM力度最大的反而是施工单位。
图1BIM从二维到三维再到n维
2、BIM在总承包工程中的应用
恒富大厦南塔工程位于天津市滨海新区响螺湾A09地块。工程总建筑面积291366m2，地下4层，地上91层，地下建筑面积40041m2，地上建筑面积251325m2。混凝土结构高388m，钢结构塔尖高480m。标准层层高为3.7m，±0.000相当于大沽标高3.80m，最高混凝土强度等级为C70。
塔楼为钢框架+核心筒结构体系，外框压型钢板组合楼板，裙楼及地下室为框架结构。筏板基础，地下室为半逆施做法。
建成后将是集甲级办公楼、五星级豪华酒店、商业和酒店公寓及观光娱乐中心为一体的综合性建筑，将会成为天津响螺湾地标性建筑。
针对该项目，我们对其BIM技术的应用进行如下具体实施流程。
图2 总包工程中BIM应用实施流程
2.1、招投标阶段
2.1.1、投标阶段，我们利用Revit Architecture&Structure&MEP、3Dmax软件为工程建立了三维信息模型后，我们会得到项目建成后的效果作为虚拟的建筑，因此BIM为我们展现了二维图纸所不能给予的视觉效果和认知角度，应用BIM将标书中插入的传统的CAD图变为更直观的三维立体图片，让标书变的更生动形像。
2.1.2、根据招标图纸，我们完成了BIM模型的创建工作，并将大量参数录入BIM模型中，实现参数查询与统计，同时为后续的BIM应用奠定了基础。
图3 BIM模型和效果图
2.1.2、通过BIM建立三维信息模型之后，让参于投标的其它人员直观的看到并得到模型相应的工程量之后再制定标书，使制定的方案更加合理化。
2.1.3、实现虚拟施工。在计算机上执行建造过程，虚拟模型可在实际建造之前对工程项目的功能及可建造性等潜在问题进行预测，包括施工方法实验、施工过程模拟及施工方案优化等。用连环画的形式表现复杂施工，使施工工序变的更形象易懂。
图4 BIM应用中的虚拟建筑施工
2.1.4、预算人员利用广联达软件建模，参考Revit模型进行工程量计算，使工程量计算更加精准，对投标报价十分有利。
2.1.5、通过对细部构件和细部节点的建模，使得投标人员更容易理解，从而制定出更加合理的施工方案。
2.1.6、最后将标书分为两种形式进行交标，一种为传统的纸质版本，另一种为电子动画版本。动画版的标书更加生动形象的诠释的该工程的施工进度、质量和各项施工方案的布置及措施方案。
2.1.7、通过利用BIM技术进行投标，更加体现出企业的专业性，大大提高了中标机率，为企业带了不小的收益。
2.2、施工过程阶段
2.2.1、施工过程中的管理
BIM模型与该项目的OA网上办公平台系统相结合，实现动态、集成和可视化的4D 施工管理平台。将建筑物及施工现场3D 模型与施工进度相鏈接，并与施工资源和场地布置信息集成一体，建立4D 施工信息模型。实现建设项目施工阶段工程进度、人力、材料、设备、成本和场地布置的动态集成管理及施工过程的可视化模拟。
实现项目各参与方在办公平台上协同工作。项目各参与方信息共享，基于网络实现文档、图档和视档的提交、审核、审批及利用。项目各参与方通过网络协同工作，进行工程洽商、协调，实现施工质量、安全、成本和进度的管理和监控。
通过BIM模型实现虚拟施工。在计算机上执行建造过程，虚拟模型可在实际建造之前对工程项目的功能及可建造性等潜在问题进行预测，包括施工方法实验、施工过程模拟及施工方案优化等。
2.2.2、碰撞检测
二维图纸往往不能全面反映个体、各专业各系统之间的碰撞可能，同时由于二维设计的离散行为不可预见性，也将使设计人员疏漏掉一些结构与建筑，建筑与管线、管线与管线间碰撞的问题。利用BIM的可视化功能进行各专业间的碰撞检测，将碰撞点尽早地反馈给设计人员，为实际解决问题提供信息参考，在第一时间尽量减少现场的返工现象，以最实际的方式做到缩短工期、降本增效。
2.2.3、三维技术交底
在以往技术交底只有用文字体现，往往由于劳务队工人理解错误，造成材料和人工的浪费，降低了施工效率。应用BIM建模后，将文字资料以形象的图片的形式表现出来，使劳务人员更加理解技术交底的内容，避免不必要的材料和人工的浪费，大大提高施工效率。
2.2.4、精准的定位
應用BIM建出精确的信息化模型，根据总平面布置图将模型关键点座标与大地座标系统一，这样就会得到建筑物任意构件的精确座标，然后利用GPS和全站仪将其精确定位，大高提高了放线的精确度和效率。例如：塔吊的精确定位和异性构件的精确定位。
图5 BIM应用中得钢结构深化设计
2.2.5、土建、机电安装及钢结构深化设计
在施工的过程中，经常发现在砌体工程完工后砌体与结构发生偏移，例如卫生间结构降板与卫生间砌体偏移。砌体顶偏出梁底等。通过BIM提前建模，尽早发现结构与建筑图纸中存在的问题，并及时的解决，从而提高施工的效率和质量。
2.2.5、在施工过程中，经常发生设计变更，而预算所提供的工程量不可能根据变更随时改变，利用模型生成的明细表统计出来的工程量会根据对模型的修改自动更新，会使施工人员对工程量有一个实时的掌控，从而提高成本的可控性。
2.3、建筑运营维护阶段
2.3.1、BIM管线综合管理系统
通过设计和施工阶段，将整个项目的管线综合系统形成的模型导入到运营维护期的管理系统中进行管线综合管理。例如：若在运营期该项目21层2188号房间的厕所漏水，物业人员通过该管理系统，可直接在电脑中显示该处所出现的故障，并得知漏水是因为哪里的管道出现问题，及时派管道维修人员进行维修。
图6BIM运维期中的管道综合管理系统应用
将BIM 与维护管理计划相链接，实现建筑物业管理与楼宇设备的实时监控相集成的智能化和可视化管理。这套系统将为运维期的管理提供高效的信息获取和查询、分析手段。
2.3.2、基于BIM 进行运营阶段的能耗分析和节能控制。
结合运营阶段的环境影响和灾害破坏，针对结构损伤、材料劣化及灾害破坏，进行建筑结构安全性、耐久性分析与预测。
3、BIM应用探讨
BIM是对工程项目信息的数字化表达，是数字技术在建筑业中的直接应用。
它代表了信息技术在我国建筑业中应用的新方向。BIM技术涉及整个建筑工程全生命周期各环节的完整实践过程，但它不局限于整个实践过程贯穿后才能实现其价值，而是可以由工程施工过程先行并实现阶段性的价值。随着我国建筑行业的快速发展、BIM技术不断完善以及业主对工程项目建设要求的日益提高，BIM必将更得到的应用。
随着我国经济的飞速发展和能源问题的日益严重，建筑节能设计变得越来越重。不久的将来，综合利用BIM和建筑能耗分析进行绿色建筑设计的技术，会越来越完善和成熟。我们只有结合中国特色认真学习、结合实际、努力实践、勇于探索才能尽快走出一条新的发展之路。
参考文献：
《BIM技术的应用与研究》文/清华大学/张建平
中国BIM门户网相关文献http://www.chinabim.com/
BIM中国网相关文献http://cnbim.org/
关 键 词：建筑信息化，BIM，建筑施工，总承包工程，工程管理
中图分类号：C35文献标识码： A
1、目前BIM技术的现状
1.1、软件开发
现阶段，国内外BIM技术的应用仍不成熟，仍然面临巨大的挑战。首先就是BIM技术工具软件的整合问题，目前市场上建筑行业软件应用的种类繁多，所以在工程实施的过程中，应用的软件类型也很多。作为施工企业，我们只从当前国内外的软件中选取适合该工程的软件进行应用。何时能有一款软件可以真正方便建筑从业者的工作，做到BIM数据的无缝传递，还需要软件开发商进行有力的支持。
表1 我国建筑行业相关软件的开发和使用情况
序号 BIM软件类型 国外主要软件产品 国内软件产品
1 BIM核心建模软件 Revit、Benetly、ArchiCAD、Digital Project 天正、鸿业、博超
2 BIM方案设计软件 Onuma Affinity 无
3 与BIM接口的几何造型软件 Rhino、Skechup、FormZ 无
4 可持续分析软件 Ecotech、IES、Green Building Studio PKPM
5 机电分析软件 TraneTrace、Design Master、IES Virtual Enviornment 博超、鸿业
6 结构分析软件 ETABS、STADD、ROBOT PKPM
7 可视化软件 3DMAX，Lightscape 无
8 模型检查软件 Sloibri 无
9 深度设计软件 TeklaStructure 探索者
10 模型综合检查碰撞 Navisworks，ProjectwiseNavigator，Sloibri 无
11 造价管理软件 Sloibr 鲁班、广联达
12 运营管理软件 Archibus，Navisworks 无
13 发布和审核软件 PDF，3DPDF，DESIGHREVIEW 无
1.2、业主方
越来越多的国内外业主接触到BIM技术，但究竟BIM会给业主带来多大的利益，没有具体的数据可以提供，他们很愿意尝试，但不会在这方面投入更多资金成本。所以当前国内现状，业主只是把BIM压给设计院或施工单位去做，而所能提供的资金成本却寥寥无几。造成设计单位和施工单位最后交出的东西也只能是个初级模型罢了。
1.3、设计方
在国内，虽然BIM这一理念已炒的热火朝天，全行业大家都在谈论和关注，但是真正去应用，去实践的设计单位却很少。首先，是因为一些单位不了解BIM技术，不懂得怎么样去建立BIM团队和协同工作。他们会考虑应用BIM投入的成本，投入的人员与所得到的收益进行对比，最后得出的结论只能是罢了。而有一些设计单位，很愿意去做，但所做的内容仅仅是BIM应用的初级阶段，不愿进行更深入的尝试。因为市场竞争的需求，某些企业吹出去的很牛，但实际做的东西却很少。
1.4、施工方
目前很多建筑施工企业愿意去应用BIM，主要表现在机电安装和钢结构方面。他们应用BIM对图纸进行优化、对构件进行深化设计，可以为项目带来很大的利益。所以目前国内推动BIM力度最大的反而是施工单位。
图1BIM从二维到三维再到n维
2、BIM在总承包工程中的应用
恒富大厦南塔工程位于天津市滨海新区响螺湾A09地块。工程总建筑面积291366m2，地下4层，地上91层，地下建筑面积40041m2，地上建筑面积251325m2。混凝土结构高388m，钢结构塔尖高480m。标准层层高为3.7m，±0.000相当于大沽标高3.80m，最高混凝土强度等级为C70。
塔楼为钢框架+核心筒结构体系，外框压型钢板组合楼板，裙楼及地下室为框架结构。筏板基础，地下室为半逆施做法。
建成后将是集甲级办公楼、五星级豪华酒店、商业和酒店公寓及观光娱乐中心为一体的综合性建筑，将会成为天津响螺湾地标性建筑。
针对该项目，我们对其BIM技术的应用进行如下具体实施流程。
图2 总包工程中BIM应用实施流程
2.1、招投标阶段
2.1.1、投标阶段，我们利用Revit Architecture&Structure&MEP、3Dmax软件为工程建立了三维信息模型后，我们会得到项目建成后的效果作为虚拟的建筑，因此BIM为我们展现了二维图纸所不能给予的视觉效果和认知角度，应用BIM将标书中插入的传统的CAD图变为更直观的三维立体图片，让标书变的更生动形像。
2.1.2、根据招标图纸，我们完成了BIM模型的创建工作，并将大量参数录入BIM模型中，实现参数查询与统计，同时为后续的BIM应用奠定了基础。
图3 BIM模型和效果图
2.1.2、通过BIM建立三维信息模型之后，让参于投标的其它人员直观的看到并得到模型相应的工程量之后再制定标书，使制定的方案更加合理化。
2.1.3、实现虚拟施工。在计算机上执行建造过程，虚拟模型可在实际建造之前对工程项目的功能及可建造性等潜在问题进行预测，包括施工方法实验、施工过程模拟及施工方案优化等。用连环画的形式表现复杂施工，使施工工序变的更形象易懂。
图4 BIM应用中的虚拟建筑施工
2.1.4、预算人员利用广联达软件建模，参考Revit模型进行工程量计算，使工程量计算更加精准，对投标报价十分有利。
2.1.5、通过对细部构件和细部节点的建模，使得投标人员更容易理解，从而制定出更加合理的施工方案。
2.1.6、最后将标书分为两种形式进行交标，一种为传统的纸质版本，另一种为电子动画版本。动画版的标书更加生动形象的诠释的该工程的施工进度、质量和各项施工方案的布置及措施方案。
2.1.7、通过利用BIM技术进行投标，更加体现出企业的专业性，大大提高了中标机率，为企业带了不小的收益。
2.2、施工过程阶段
2.2.1、施工过程中的管理
BIM模型与该项目的OA网上办公平台系统相结合，实现动态、集成和可视化的4D 施工管理平台。将建筑物及施工现场3D 模型与施工进度相鏈接，并与施工资源和场地布置信息集成一体，建立4D 施工信息模型。实现建设项目施工阶段工程进度、人力、材料、设备、成本和场地布置的动态集成管理及施工过程的可视化模拟。
实现项目各参与方在办公平台上协同工作。项目各参与方信息共享，基于网络实现文档、图档和视档的提交、审核、审批及利用。项目各参与方通过网络协同工作，进行工程洽商、协调，实现施工质量、安全、成本和进度的管理和监控。
通过BIM模型实现虚拟施工。在计算机上执行建造过程，虚拟模型可在实际建造之前对工程项目的功能及可建造性等潜在问题进行预测，包括施工方法实验、施工过程模拟及施工方案优化等。
2.2.2、碰撞检测
二维图纸往往不能全面反映个体、各专业各系统之间的碰撞可能，同时由于二维设计的离散行为不可预见性，也将使设计人员疏漏掉一些结构与建筑，建筑与管线、管线与管线间碰撞的问题。利用BIM的可视化功能进行各专业间的碰撞检测，将碰撞点尽早地反馈给设计人员，为实际解决问题提供信息参考，在第一时间尽量减少现场的返工现象，以最实际的方式做到缩短工期、降本增效。
2.2.3、三维技术交底
在以往技术交底只有用文字体现，往往由于劳务队工人理解错误，造成材料和人工的浪费，降低了施工效率。应用BIM建模后，将文字资料以形象的图片的形式表现出来，使劳务人员更加理解技术交底的内容，避免不必要的材料和人工的浪费，大大提高施工效率。
2.2.4、精准的定位
應用BIM建出精确的信息化模型，根据总平面布置图将模型关键点座标与大地座标系统一，这样就会得到建筑物任意构件的精确座标，然后利用GPS和全站仪将其精确定位，大高提高了放线的精确度和效率。例如：塔吊的精确定位和异性构件的精确定位。
图5 BIM应用中得钢结构深化设计
2.2.5、土建、机电安装及钢结构深化设计
在施工的过程中，经常发现在砌体工程完工后砌体与结构发生偏移，例如卫生间结构降板与卫生间砌体偏移。砌体顶偏出梁底等。通过BIM提前建模，尽早发现结构与建筑图纸中存在的问题，并及时的解决，从而提高施工的效率和质量。
2.2.5、在施工过程中，经常发生设计变更，而预算所提供的工程量不可能根据变更随时改变，利用模型生成的明细表统计出来的工程量会根据对模型的修改自动更新，会使施工人员对工程量有一个实时的掌控，从而提高成本的可控性。
2.3、建筑运营维护阶段
2.3.1、BIM管线综合管理系统
通过设计和施工阶段，将整个项目的管线综合系统形成的模型导入到运营维护期的管理系统中进行管线综合管理。例如：若在运营期该项目21层2188号房间的厕所漏水，物业人员通过该管理系统，可直接在电脑中显示该处所出现的故障，并得知漏水是因为哪里的管道出现问题，及时派管道维修人员进行维修。
图6BIM运维期中的管道综合管理系统应用
将BIM 与维护管理计划相链接，实现建筑物业管理与楼宇设备的实时监控相集成的智能化和可视化管理。这套系统将为运维期的管理提供高效的信息获取和查询、分析手段。
2.3.2、基于BIM 进行运营阶段的能耗分析和节能控制。
结合运营阶段的环境影响和灾害破坏，针对结构损伤、材料劣化及灾害破坏，进行建筑结构安全性、耐久性分析与预测。
3、BIM应用探讨
BIM是对工程项目信息的数字化表达，是数字技术在建筑业中的直接应用。
它代表了信息技术在我国建筑业中应用的新方向。BIM技术涉及整个建筑工程全生命周期各环节的完整实践过程，但它不局限于整个实践过程贯穿后才能实现其价值，而是可以由工程施工过程先行并实现阶段性的价值。随着我国建筑行业的快速发展、BIM技术不断完善以及业主对工程项目建设要求的日益提高，BIM必将更得到的应用。
随着我国经济的飞速发展和能源问题的日益严重，建筑节能设计变得越来越重。不久的将来，综合利用BIM和建筑能耗分析进行绿色建筑设计的技术，会越来越完善和成熟。我们只有结合中国特色认真学习、结合实际、努力实践、勇于探索才能尽快走出一条新的发展之路。
参考文献：
《BIM技术的应用与研究》文/清华大学/张建平
中国BIM门户网相关文献http://www.chinabim.com/
BIM中国网相关文献http://cnbim.org/