趙家敏

摘 要：現(xiàn)代建筑空間結構日趨復雜，功能要求不斷提升，但協(xié)調各設備管線與建筑結構之間的關系，長期困擾著設計師。BIM技術產(chǎn)生和發(fā)展對解決建筑設備與結構沖突和設備及各管線之間碰撞檢查提供一種最佳的方法與途徑；該技術還可在建設項目設計、施工安裝和運營等整個生命周期過程中發(fā)揮可視化模擬管理功能。同時，應用BIM技術可使建筑工程設備管線設計和施工協(xié)調變得高效，減少施工過程中因設計不當造成返工現(xiàn)象，達到縮短工期、節(jié)省開支和降低工程成本的目的。

關鍵詞：BIM 碰撞檢查 設備管線 優(yōu)化

中圖分類號：TU17 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（b）-0052-02

建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）。BIM是在原有CAD技術基礎上發(fā)展起來的一種多維模型信息集成技術。通過應用BIM模式創(chuàng)新，充分整合并利用建筑工程項目全生命周期所涉及到的信息，不僅能夠縮短建筑工程所需時間、節(jié)約資源成本，同時還可以幫助所有工程參與者提高決策效率和設計質量；實現(xiàn)建筑信息模型與建筑工程施工管理行為完美組合。

1 BIM技術軟件與應用價值

1.1 BIM技術軟件概述

BIM技術軟件涉及領域比較廣，包含建筑物從規(guī)劃設計、施工到運營管理整個生命周期。BIM技術軟件不是一個簡單的獨立軟件，也不是一類相似軟件，而是由多個不同功能的系列軟件通過繪圖平臺（圖形引擎）軟件及接口轉化軟件組合而成；并且能完成每種功能的軟件也不是只有一個產(chǎn)品。BIM軟件技術所包含的軟件種類主要有BIM核心建模軟件、BIM方案設計軟件、和BIM接口的幾何造型軟件、可持續(xù)分析軟件、機電分析軟件、結構分析軟件、可視化軟件、模型檢查軟件、深化設計軟件、模型綜合碰撞檢查軟件、造價管理軟件、運營管理軟件、發(fā)布審核軟件等，每一種軟件包含有多個產(chǎn)品。

1.2 BIM技術軟件應用價值

隨著我國經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，建筑業(yè)也進入快速發(fā)展期，大規(guī)模城市化進程為新建建筑帶來前所未有需求。在建筑項目設計復雜性越來越大，而設計周期短、工期緊張的情況下，傳統(tǒng)計算機輔助設計方式面臨多重困難。而服務于建筑業(yè)項目設計、建造、運營維護等整個生命周期的BIM技術軟件可為項目各參與方提供交流順暢、協(xié)同工作的平臺。BIM技術對避免失誤、提高工程質量、節(jié)約成本、縮短工期等已做出極大貢獻，其優(yōu)勢作用讓行業(yè)對其愈加重視。應用BIM技術在各個專業(yè)設計進行碰撞檢查，不但能徹底消除硬、軟碰撞，完善工程設計，進而降低在施工階段可能存在的錯誤損失和返工的問題，還能做到優(yōu)化空間效果。

在BIM技術的幫助下，我們可以實現(xiàn)項目設計階段協(xié)同設計，施工階段建造全程一體化和運營階段對建筑物智能化維護和設施管理，同時從根本上將業(yè)主、施工單位與運營方之間的隔閡和界限打破，實現(xiàn)BIM在建造行業(yè)全生命周期的應用價值。

2 BIM技術在建筑設備管線優(yōu)化應用

建筑工程設備管線主要包括強電、弱電、消防噴淋、綜合布線、給水、中水、污廢水排放、燃氣供應、通風空調、防排煙和采暖供熱等，這些管線錯綜復雜，各預制構件搭接處鋼筋密集交錯，如果在施工中發(fā)現(xiàn)各種管線、預制構件搭接發(fā)生碰撞，將給施工現(xiàn)場的各種管線施工、預埋和現(xiàn)場預制構件吊裝、制安帶來極大的困難。因此，在施工前，采用BIM技術對管道密集區(qū)域進行綜合排布設計，虛擬各種施工條件下的管線布設、預制聯(lián)接件吊裝的模擬，提前發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場存在的碰撞和沖突，盡早發(fā)現(xiàn)施工過程中可能存在的碰撞和沖突，有利于減少設計變更，提高施工現(xiàn)場的工作效率。

2.1 管線碰撞檢查優(yōu)化

碰撞檢查是指在電腦中提前預警工程項目中各不同專業(yè)（結構、暖通、消防、給排水、電氣橋架等）在空間上的碰撞沖突。建筑工程管線種類多、各專業(yè)管線相互交叉，施工過程中很難完成緊密配合，相互協(xié)調。利用BIM軟件平臺的碰撞檢測功能，根據(jù)各專業(yè)管線發(fā)生沖突時，有壓管讓無壓管，小管線讓大管線，施工容易的避讓施工難度大的，再考慮管材厚度、管道坡度、最小間距以及安裝操作與檢修空間，最后結合實際綜合布置避讓原則，完成建筑結構與設備管線圖紙之間的碰撞檢查，加快各專業(yè)人員對圖紙問題解決效率。

利用BIM軟件平臺碰撞檢測功能，預先發(fā)現(xiàn)圖紙管線碰撞沖突問題，及時反饋給設計單位，進行施工方案優(yōu)化等，減少由此產(chǎn)生的變更申請單，避免后期施工因圖紙問題帶來的停工以及返工，不僅提高施工質量，確保施工工期，還節(jié)約大量的施工和管理成本，也為現(xiàn)場施工及總承包管理打好基礎，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益。再結合BIM技術的可視化對施工管理人員及施工人員進行施工過程與方法模擬現(xiàn)場三維交底，使現(xiàn)場施工不再僅僅依靠平面圖紙，提高認知度，避免因理解不當而造成的返工現(xiàn)象，加快施工速度，提高現(xiàn)場工作效率。

2.2 管材及附件管控優(yōu)化

（1）設計優(yōu)化。建筑工程設備管線利用BIM技術對各類管材及附件等的路徑與尺寸進行優(yōu)化和管線綜合平衡設計，減少部分管線的長度和彎頭數(shù)量，找出最短路徑、最優(yōu)尺寸，做精確預留孔洞或管線預埋。據(jù)統(tǒng)計，因節(jié)省材料需用量而降低成本可達項目總造價的3%以上，有效降低材料成本，實現(xiàn)降本增效目的。以暖通風管的鋼板制作與安裝為例，按常規(guī)的制作與安裝方法，損耗量多數(shù)都會超過定額所規(guī)定的11%，通過應用BIM技術，大大減少廢料，項目損耗率不足4%。同時，優(yōu)化施工工序與工藝，還可提高施工效率，減少返工。

（2）采購數(shù)量優(yōu)化。當前，絕大多數(shù)施工項目管材及附件一般是根據(jù)投標清單數(shù)量，再進行簡單審核審批進行采購，很難做到對施工用料的精確計算，經(jīng)常造成采購材料過剩，大量材料現(xiàn)場積壓、占用大量資金、工程成本上揚，或者采購不足，等工待料，無法滿足預訂工期要求；甚至材料申報審核不嚴造成錯誤采購，最后與業(yè)主扯皮，造成大量資金損失。而借助BIM模型審核，確保材料申報準確，降低材料采購數(shù)量誤差。結合施工程序及形象工程進度周密安排材料采購計劃，不僅能保證工期與施工的連續(xù)性，而且能用好用活流動資金、降低庫存、減少材料二次搬運。

（3）下料優(yōu)化。傳統(tǒng)管材下料按照二維平面圖核算，平面圖與實際安裝會有較大差別，導致計算結果不準確。下料偏大則會造成建設費用和能源浪費，下料偏小則會造成系統(tǒng)不能正常工作。運用BIM技術后，在繪制好的設備管線模型中，讓BIM軟件自動完成復雜的計算工作，從而為管材參數(shù)的尺寸和選型提供正確依據(jù)。項目核算員、材料員、施工員等管理人員按施工規(guī)范要求，結合BIM三維模型向施工班組進行技術交底，將BIM模型中用料意圖灌輸給班組，用BIM三維圖、CAD圖紙或者表格下料單等書面形式做好用料交底，防止班組“長料短用、整料零用”，做到物盡其用，減少浪費及邊角料，把材料消耗降到最低限度。

（4）領料優(yōu)化。根據(jù)安裝工程管材及附件特點，嚴格按照設計施工圖及BIM設備管線模型，精確控制材料及使用數(shù)量，做到規(guī)格、型號、數(shù)量、參數(shù)完全準確。施工員根據(jù)工程實際進度，方便的提取施工區(qū)段管材及附件用量，在下達施工任務書中，附上完成該項施工任務的限額領料單，作為材料員發(fā)料控制依據(jù)，實行對各班組限額發(fā)料，防止錯發(fā)、多發(fā)、漏發(fā)等無計劃用料，從源頭上做到材料的“有的放矢”，減少施工班組對材料的浪費。

2.3 人工與機械施工優(yōu)化

BIM技術可根據(jù)管線施工工序、進度、成本、質量以及人力、機械、材料等施工信息，實現(xiàn)建設項目施工階段工程進度、人力、材料、設備、成本和場地布置動態(tài)集成管理及施工過程可視化模擬。按照施工過程可視化模擬結果，對各管線之間的工程施工邏輯關系等進行施工現(xiàn)場科學合理規(guī)劃，減少二次搬運，杜絕現(xiàn)場返工，特別是室外管線施工反復開挖，室內管線施工反復搭拆架子問題。

（1）借助BIM技術現(xiàn)場施工過程模擬結果，將管材及附件擺放至指定位置，避免材料堆場影響施工導致材料二次搬運；其次運用BIM準確提取各區(qū)段管材及附件消耗量，施工人員根據(jù)此量將備用管材及附件搬運至用料區(qū)段，避免多運、漏運、錯運，造成二次搬運。據(jù)核算，大型超高層建筑，管材及附的垂直運輸成本占到總人工成本的10%左右，現(xiàn)場材料二次搬運成本占到材料運輸成本的20%左右。

（2）運用BIM技術進行管線綜合深化，首先由于它的可視化糾錯能力直觀、真實，這使施工過程中可能發(fā)生的問題，提前到設計階段來處理，避免因各管材設備與土建結構的交叉沖突而導致返工；其次是運用BIM技術精確完成預留孔洞定位圖，避免因孔洞預留不準而導致的二次開孔、返工問題；最后是運用BIM技術進行凈高復合，避免因管線標高不符合吊頂標高要求而導致各管線安裝返工。通過調整優(yōu)化出圖，科學安排施工順序，合理組織管線交叉施工，使各項工作有序展開，既保證工程進度，又節(jié)省開支和降低工程成本。

3 結語

BIM技術是信息化技術在建筑業(yè)的直接應用，服務于建設項目的設計、建造、運營維護等整個生命周期。BIM技術為項目各參與方提供交流、協(xié)同工作的平臺，為避免失誤、提高工程質量、節(jié)約成本、縮短工期等做出極大貢獻，其巨大優(yōu)勢作用讓行業(yè)對其愈加重視。應用BIM技術在設備管線的各個專業(yè)設計之間進行碰撞檢查，不但能徹底消除硬、軟碰撞，完善工程設計，進而大大降低在施工階段因錯誤造成的損失和返工問題，還可做到既優(yōu)化空間又便于使用和維修。譬如應用BIM技術碰撞檢測和三維可視化模擬等功能對某建筑工程管道井中給排水水管、熱水管、燃氣管和風管等設備管線進行排布，各管線在豎井內位置交叉，產(chǎn)生大量管路跨越搭接；通過調整各設備管線安裝位置，減少管路跨越搭接，優(yōu)化設備管線路徑，既節(jié)約材料，又使整體布局合理美觀，同時還可預留足夠的檢查維修空間。

BIM技術在歐美等發(fā)達國家已經(jīng)普遍應用，在我國還處于探索階段。隨著BIM在我國越來越多的工程項目中應用，會有越來越多的業(yè)內人士發(fā)現(xiàn)BIM的價值，從而不斷推廣BIM技術并從中受益，使建筑在全生命周期各階段都能做到可視化、參數(shù)化、智能化和最大效益化，讓BIM技術成為建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的強力助推器。

參考文獻

[1] 汪再軍，黃瑋征.BIM技術在建筑全壽命周期管理應用的探討[J].綠色建筑，2012（4）.

[2] 柳絹花.基于BIM的虛擬施工技術應用研究[D].西安：西安建筑科技大學，2012.

[3] 王珺.BIM理念及BIM軟件在建設項目中的應用研究[D].成都：西南交通大學，2011.

[4] 耿躍云.申都大廈改建工程全生命周期BIM應用[J].建筑技藝，2012（6）.

[5] 劉火生，張燕云，等.基于BIM技術的施工現(xiàn)場的可視化應用[J].施工技術，2013（6）.

[6] 李昂，石振武.BIM技術在建筑工程項目中的應用價值[J].經(jīng)濟師，2014（1）.