陈翔路地道工程BIM应用解析

BIM在北京燕翔饭店机电中的应用

作为一项新兴的科学技术，BIM正引领着建筑业信息技术走向更高层次，它的全面广泛应用将对建筑工程领域产生无可估量的影响，为建筑业的发展带来巨大的效益，使整个工程的质量和效益显著提高。然而BIM技术在中国的应用还只是刚刚开始，但会逐步推广和深入到建筑行业各个领域，从全球化的视角看，BIM作为一种全新的理念和技术，对其应用已成为建筑行业的主流。

本文利用关BIM软件建立燕翔饭店改扩建项目样板间工程的结构模型及机电管线综合模型，并进行仿真分析，完成了机电管线的碰撞检查，结合工程实际，将理论与实践相结合，对实验结果进行了综合分析，为后期BIM技术在燕翔饭店改扩建项目正式工程中的应用奠定了基础。

建筑信息模型的发展及应用

建筑信息模型的概念

建筑信息模型是指在开放的工业标准下，建筑设施的物理特性、功能特征以及相关的项目生命周期信息的可计算或可运算的表现形式，它是以三维数字技术为基础，通过一个共同的标准(IFC，Indus-tryFoundationClass)，集成的建设工程项目各种相关信息的工程数据模型。建筑信息模型是对工程项目实体与功能特性的数字化、参数化的表达，可以持续、及时地提供有关项目的各种实时数据，且完整可靠，是设计人员和工程技术人员应对各种建筑信息，实现协同工作的基础。

建筑信息模型的发展背景

传统的计算机辅助设计主要采用AutoCAD等设计软件进行二维图形的设计，然而这种工作模式与传统手工绘图方法类似，只是利用了计算机作为绘图工具，提高了绘图效率和绘图精度，并未从根本上将设计师从繁重的绘图任务中解放出来；另一方面，为了推敲细节与最终设计效果，设计师们虽然可以在3dsMax等三维设计软件中制作效果图，然而此类三维模型并未集成建设工程所用的材料、材质及其他相关信息，其目的仅仅是为了得到三维动画或效果图；此外，传统设计软件无法将平面、立面、剖面与三维模型统一关联，某一图纸作了变动，其它图纸并不随之改变，因此往往出现各种图纸表达互相矛盾的现象。

以上是目前CAD设计面临的普遍问题，是进一步提高设计水平和设计效率所面临的严重挑战，因此通过计算机新技术来解决这些问题便成为各软件厂家竞相研究的对象。建筑信息模型技术提供了可靠的解决方案，它根据设计图纸将整个建筑在电子三维环境中完整的表现出来，模型中蕴含了完整的实际信息，包括材料、材质、规格、型号、尺寸、构造及其他各种相关信息，从而把整个建筑模型化、数字化。

建筑信息模型在机电工程中的应用

在机电工程施工过程中，可以利用BIM技术的碰撞检查、施工模拟及工程量统计等功能，进一步指导现场施工，达到节约材料、控制成本、加快施工进度、确保工期目标的目的。通过BIM技术相关软件建立三维数字信息模型，在施工深化阶段对建筑、结构及机电专业管线进行综合碰撞检查，是BIM技术较为直观、突出的功能之一。它可以将发生冲突的管线以高亮的形式显示出来，从而使施工技术人员及时发现冲突，并在施工深化阶段对管线布局进行合理优化，避免因后期返工带来工程费用的增加及建设工期的延长。

在工程建设过程中，借助于BIM技术，还可以对施工现场的施工管理预先进行模拟，对建筑材料的堆放位置、方法和建筑设备的位置、工作流程进行优化，提出最优施工方案，合理调配人员数量、建筑材料、机械设备等建设资源。对于重难点施工部位，还可以通过精确预演模拟现场施工过程，减少因施工顺序，施工技术方案不合理造成的返工和浪费。由于BIM软件所搭建的数学模型是带有材料材质、规格、型号及尺寸信息的数字模型，因此在信息量足够的条件下，可以对现场施工所用建筑材料的数量进行准确计量和预算，同时，可以准确测量预制构件的尺寸，从而避免预制构件的尺寸错误。

BIM技术在燕翔饭店改扩建项目样板间机电工程中的应用

为了在正式机电安装工程中降低工程返工次数，提高劳动生产率，我们首先在样板间的建设中运用了BIM技术。目前主要的BIM设计软件有Autodesk公司的Revit、Bently公司的Revit、Progam公司的Magi-CAD以及Graphisoft公司的ArchiCAD。在此我们以Autodesk公司的Ｒevit软件为建模工具，利用Au-todesk Revit Architecture建立了主体结构模型，利用Autodesk RevitMEP实现了机电管线的合理布局并进行了仿真分析，完成了机电管线综合的碰撞检查，同时结合工程实际进行了简单的施工模拟和工程材料统计。最后将理论与实践相结合进行分析，验证了该技术的可行性及先进性。

  工程简介

燕翔饭店改扩建项目工程是由首旅集团开发建设，为北京市重点酒店类建筑工程，集五星级酒店、三星级酒店以及甲级商用办公楼为一体。该建筑工程总建筑面积166293.20m2，其中地上建筑面积108766．00m2，地下建筑面积57527．20m2。结构形式为现浇钢筋混凝土框架－剪力墙结构，基础形式为筏板基础，外饰面主要由玻璃、铝构件和琉璃瓦镶板组成。工程要求确保结构长城杯金奖，建筑长城杯金奖，力争鲁班奖。本项目为高品质酒店工程，项目质量要求高、工期长，因此希望通过建立样板间，为后期主体工程客房精装修提供参考依据，同时通过对样板间的建造，确定装修选材、减少变更、缩短工期、降低成本。

BIM技术在样板间机电管线综合中的应用

在样板间图纸深化阶段，有必要对机电管线进行综合分析，找出并调整有碰撞的风管、线管、管道和桥架，用于指导后期施工。使用BIM技术能够快速准确帮助施工技术人员确定所建模型中存在的碰撞问题，从而为施工技术人员指导现场施工解决问题提供理论依据。要查看其中一个有冲突的图元，可以在冲突报告对话框中单击该图元名称，并单击下方“显示”按钮，该图元将在当前视图中以高亮显示。

为存在碰撞的机电管线BIM模型，为了解决实际施工中的碰撞问题，通过分析调整了空调补水管的标高，如图8所示为解决碰撞后的现场实际管线布局情况。同目前在二维图纸上进行管线综合相比，使用BIM技术进行管线综合分析，检查碰撞冲突，不仅具有直观的三维显示效果，而且能快速准确地找到并修改碰撞的图元，从而极大地提高了管线综合分析的效率和准确性。

BIM技术在模拟施工中的应用

Autodesk Navisworks Simulate软件具有诸多先进工具，它提供了完备的4D模拟功能和动画制作功能，支持用户对设计意图进行模拟演示，对施工流程进行模拟仿真，从而帮助加深项目理解，提高可预测性。在四维环境中对施工进度和施工流程进行仿真，可以通过可视化的方式分析项目活动，减少工期延误和施工工序中的其它问题。

利用Au-todesk Navisworks Simulate进行四维仿真的具体步骤如下：将模型几何图形与时间、日期相关联制定施工顺序；从项目管理软件导入时间、日期和其它任务数据，以此在明细表和项目模型之间创建动态链接；制定预计时间和实际时间，以及可视化的计划进度与实际进度之间的偏差。

为了验证该软件在模拟施工中的可行性，我们建立了仿真模型，并根据样板间工程的实际施工进度，进行了仿真分析，期间通过改变某些工作间的衔接关系、缩短某些工序的持续时间，加快了施工进度，保证了计划工期的顺利实现。通过仿真分析，BIM技术可以通过可视化的方式对施工进度和施工程序进行模拟，可以对施工难度大及重点施工部位进行精确预演，从而减少因施工顺序、施工技术方案不合理等原因造成的返工和浪费。

BIM技术在机电工程材料数量统计中的应用

BIM技术除能够进行管线综合分析、模拟现场施工外，同时还具有材料统计功能，Autodesk Revit MEP提供了多种明细表类别，可以分别对建筑、结构、机械、电气及管道系统所用材料的规格、型号、数量等进行详细统计，并可以对统计结果计算求和。

如列出了样板间工程中使用的部分镀锌钢管的规格、型号、长度，并可以在此基础上对相同规格型号的镀锌钢管计算求和，为材料使用及成本控制提供依据。BIM技术是建筑业信息技术应用发展的必然产物，对BIM技术的应用可以使建筑工程更快、更省、更精确，各工种相互配合更协调、更方便。从长远利益看，BIM技术得到的效益已经超越了设计和施工阶段，并将惠及整个建筑物的运行、维护和设施管理。

本文通过Autodesk Revit相关软件实现了BIM技术在建筑机电工程施工中的应用，通过碰撞检查实现了大家最为关心的机电管线综合问题，并将其仿真结果应用于指导现场施工；同时，结合工程实际分析了BIM技术在模拟现场施工、材料数量统计方面的应用。BIM技术的出现极大地提高了建筑业的生产效率，随着软件与硬件的进一步发展，BIM技术作为一种新生的科技力量，必将推动传统建筑行业快速发展，并引起整个建筑生产方式的巨大变革。

在国内的BIM热潮中，只讲BIM的优势，不讲BIM当前遇到的问题是不利于BIM技术在国内的应用、收益的，也就是不利于BIM推广的，讳疾忌医是不行的。

从下面三个维度来解析目前国内BIM发展面临的问题：

1、BIM技术本身存在门槛

BIM是一项新技术，新技术的植入一定是需要投入的，无论是培训学习、软硬件采购还是各项实践与探索，都需要投入，所以成本是第一个门槛，面临国内当前建筑业的现状，BIM的植入，既是挑战也是机遇。

BIM技术是要求形成一个技术系统的，就是说一个个人、一个专业、一个部门用BIM是不行的，需要各专业各部门协调统一工作才能实现协同，使企业获得收益。

BIM软件的学习需要过程，需要时间，对于年龄稍大的专业负责人、管理负责人来说，没时间学习、排斥学习，也是很常见的现象。

BIM技术对硬件的要求比二维设计要高，许多企业有足够的电脑，但是软硬件都需要升级，否则用不了BIM。

市场需要BIM软件厂商不断提升软件，并更大程度的提高对中国市场的投入、推出更加关注中国本地化需求的软件版本与服务，这些软件本身的提升，用户是无法主导的。令人欣喜的是，现在软件厂商的提升虽然还不够快，但是目前市场上BIM软件的能力，已经能够支撑企业BIM的应用和收益了。

2、国内的BIM生态圈不成熟

如同消费品互联网电商的发展离不开发达的第三方物流、便捷安全的电子支付手段一样，BIM技术在国内的深入应用，也需要一个完整的、伴随BIM技术不断成熟的生态圈，比如：

BIM的发展首先需要人才，现在BIM对人才需求的缺口很大，尤其是有设计或施工经验，会做、会讲、会管的人才更是稀缺，按BIM的技能来说建模人才、造价人才、管理人才都需要大量培养。

提高BIM出图的速度、完成施工图设计的效率、达到出量的准确度，都需要大量基于真实构件生产厂家真实资料的、丰富的BIM构件库，但国内目前由于设计与施工企业的应用本身就还不算广泛，所以对于生产商对其产品BIM化的拉动不足，所以，本该由产品厂商买单的构件BIM化，现在主要是设计施工企业的BIM中心在用自己的人工进行制作，以建立企业自己的构件库。同样令人兴奋的是，市场上出现了越来 越多的第三方的BIM构件库，希望他们尽快成熟起来。

BIM需要多种维度的标准和规范，比如构件库分类编码、标准做法BIM模型库、项目全过程的BIM应用标准和规范、竣工模型与FM管理软件相协同的编码标准，等等，这些对于应用有巨大意义的标准和规范起到着类似于各方各阶段工作衔接的“接口语言”的作用，但它又只能伴随着BIM技术在这个市场上的植入，逐步由市场自己生成，因为它只能“来自于实践、应用于实践”。

3、国内的建筑业产业现状带来的障碍

设计习惯问题，中国的项目建设现状是“快设计、慢施工”，而不是国外的“慢设计、快施工”，就是说在我们的项目建设中，很多情况下，设计阶段是要求尽快完成设计，在施工进程中才不断对不确定的情况进行明晰化并予以解决，带来了建设行业大家公认的弊端，就是“建出来的房子和设计时的想法差距较大”，洽商变更多，扯皮造成施工周期拉长。而BIM技术的实质就是“在电脑里将房子先建一遍”，力求在设计阶段解决大多数不明晰的细节，也即要求设计人员在设计过程中需要考虑的较大信息量，这使得很多设计人员不习惯，当然，项目给设计人员配套的资金和时间也很有限。

BIM技术使得项目的量、料都变得透明，如果实现高质量的协同，则又会减少变更和洽商，这些都似乎与现在施工企业的操作相左，有些企业有顾虑。

不过，在政府强力推动下，越来越多的企业意识到“市场越不好，越要技术创新”“未来的项目是靠实力，不是靠操作”，所以，相信更多的企业会借势造势应用BIM技术，而BIM的应用一旦达到一定的市场比例，则整个市场跟风、井喷是不可避免的，一如20年前CAD的普及，10年前ERP的普及，市场都是先显示了排斥和阻力，但一旦应用比例超过临界值、生态圈趋于成熟，则全市场普及速度快的惊人。

那么，面对目前推广有些问题的BIM大潮，我们该如何应对呢？

我们首先要认识到BIM技术的应用的三个层次：

1、了解BIM理想深度

基于上述对于当前面临问题的认知，企业应该认识到，追求BIM技术的理想深度，会带来过大风险和过高投入，理想深度是我们的目标，但不是今天的目标。

2、致力于BIM适宜深度

了解并认知BIM当前应用的适宜深度，把BIM技术与传统工作流程进行有机的衔接，保持“一把手推动”，保持适度投入，不断以真实项目进行实践，引入第三方咨询公司，制定企业切实可行的BIM能力建设规划。

3、每个项目明确具体目标

企业应不强求每个项目都做“高大上”的BIM应用，而是应该坚持“小步快跑”，在多个项目进行实践，坚持“小投入、小收益，大投入、大收益”原则，通过多个项目的积累，完成BIM能力培育。

总之，BIM技术现在国内发展，已经到了这样的阶段---“有难度和问题，但只要适度应用，现在就能收益”。