況利民

(上海交通大學(xué)船舶海洋與建筑工程學(xué)院，上海市 200240)

淺析BIM技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀

況利民

(上海交通大學(xué)船舶海洋與建筑工程學(xué)院，上海市 200240)

作為一種新型輔助工具，BIM技術(shù)已被應(yīng)用于建筑、橋梁、公路、市政及水利等土木工程領(lǐng)域，使得設(shè)計(jì)高效、直觀，施工便捷，管理簡化而系統(tǒng)。闡述與分析近年來BIM技術(shù)在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用情況。

BIM；土木工程；應(yīng)用

0 引言

BIM作為現(xiàn)代土木領(lǐng)域的新型輔助工具，即“建筑信息模型”的簡稱，可完全展現(xiàn)土木工程的整個(gè)生命周期，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)管理工程項(xiàng)目的目標(biāo)。盡管在我國土木工程領(lǐng)域（如建筑、橋梁、公路、市政及水利等專業(yè)）研究和應(yīng)用BIM技術(shù)的時(shí)間不足10年，但仍取得了一定的突破和成果。

因此，通過調(diào)研，本文分析和總結(jié)近幾年國內(nèi)土木工程領(lǐng)域應(yīng)用BIM的情況和效果，為相關(guān)領(lǐng)域的從業(yè)人員提供一定的參考與借鑒。

1 建筑

在建筑領(lǐng)域，研究與應(yīng)用BIM的工程案例較多，涵蓋樓宇工程、裝修工程及功能化建筑等。

（1）樓宇工程

應(yīng)用BIM技術(shù)于樓宇工程，通過空間模型對(duì)比與概念設(shè)計(jì)相結(jié)合的原則，不僅呈現(xiàn)出為設(shè)計(jì)師提供直觀交流平臺(tái)的效果，更實(shí)現(xiàn)了低碳、可持續(xù)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，如采用了BIM技術(shù)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)的云南省最大的單體醫(yī)療建筑——云南省第一人民醫(yī)院綜合樓項(xiàng)目[1]。 此外，在騰訊北京總部大樓工程項(xiàng)目中（見圖1），BIM技術(shù)不僅輔助性管理了技術(shù)、質(zhì)量、安全、商務(wù)等方面，實(shí)現(xiàn)了基于 BIM的總承包管理，制定多參與方、多終端的綜合管理模式和集成式管理的目標(biāo)，還開展了基于 BIM的智能施工放樣、三維激光掃描、3D打印等創(chuàng)新應(yīng)用[2]。

圖1 騰訊北京總部大樓工程整體 BIM模型[2]

（2）裝修工程

在我國傳統(tǒng)建筑物裝修工程的設(shè)計(jì)、預(yù)算、施工、驗(yàn)收與使用階段存在不少問題和管理模式缺陷，然而應(yīng)用BIM技術(shù)的可視化模型、工程量清單分析和4D施工模擬技術(shù)等功能，可發(fā)掘出BIM技術(shù)建筑物裝修工程中的技術(shù)優(yōu)勢和應(yīng)用價(jià)值[3]。以建筑外墻裝飾工程的工程量計(jì)算為例[4]，BIM的計(jì)算價(jià)值就優(yōu)越于現(xiàn)行的CAD模式，如BIM算量速度快，在大幅縮短設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)變更評(píng)價(jià)響應(yīng)時(shí)間的同時(shí)，造價(jià)人員更加主動(dòng)地參與設(shè)計(jì)和施工階段的決策，從而提高了造價(jià)人員的工作層次和價(jià)值。

（3）功能化建筑

功能化建筑，如光伏建筑，由于缺乏一體化設(shè)計(jì)分析平臺(tái)，其設(shè)計(jì)通常被割裂為建筑設(shè)計(jì)和光伏設(shè)計(jì)兩個(gè)過程，不僅造成設(shè)計(jì)過程復(fù)雜化、工作量增加，而且容易忽略一些重要的要素，如建筑物對(duì)于光伏系統(tǒng)陰影輻照影響。

然而，通過構(gòu)建基于BIM的光伏建筑集成化設(shè)計(jì)與分析平臺(tái)，既可通過擴(kuò)展光伏組件，融入電氣特性，實(shí)現(xiàn)光伏建筑集成化設(shè)計(jì)的目的，達(dá)到對(duì)包括陰影輻射和光伏電氣在內(nèi)的多種功能進(jìn)行分析的效果，還可減少成本，降低能耗。如基于BIM的光伏建筑集成化設(shè)計(jì)與分析平臺(tái)，可將某具體變電站光伏系統(tǒng)的投入減少 11.7%，電能損耗降低 5%。證明本平臺(tái)可以有效改進(jìn)光伏建筑的設(shè)計(jì)[5]。

2 橋梁

將BIM技術(shù)應(yīng)用于橋梁的設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理等多個(gè)方面，可解決各方的一些問題[6]。在一些項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段，勘察設(shè)計(jì)單位引入BIM協(xié)同設(shè)計(jì)模式，可取得諸多良好效果。如在永寧黃河公路大橋的設(shè)計(jì)階段引入了BIM理念，實(shí)施了BIM技術(shù)應(yīng)用，模擬了設(shè)計(jì)的三維效果，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的可視化。 BIM技術(shù)的應(yīng)用使得設(shè)計(jì)更精確、合理，對(duì)工程量的控制愈加精確，工程造價(jià)也愈加合理 ，為大橋的施工組織設(shè)計(jì)提供了良好的基礎(chǔ)資料[7，8]。

施工單位機(jī)關(guān)技術(shù)部門內(nèi)實(shí)施BIM技術(shù)比較容易，BIM可幫助施工單位改變傳統(tǒng)項(xiàng)目資料整理模式。BIM是監(jiān)理單位的一種新型督察工具，相關(guān)從業(yè)人員在熟悉監(jiān)理業(yè)務(wù)的前提下，通過逐步熟悉常用BIM軟件，不僅達(dá)到在BIM平臺(tái)上提取、插入、更新信息的目的，還可將監(jiān)理工作成果反映到BIM模型中。

3 公路

利用BIM，建立協(xié)同模型[9]（見圖2），在高速公路前期建設(shè)管理中，就可以全面而充分地考慮公路工程全壽命周期各階段，分析主要構(gòu)筑物關(guān)系、線位合理性、專業(yè)碰撞檢測、材料統(tǒng)計(jì)、工程量核算等，進(jìn)而有效地將工程周期內(nèi)各階段聯(lián)系起來，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，更好地進(jìn)行施工管理和營運(yùn)管理。以浙江省41省道嶺下隧道工程為依托，建立基于BIM的公路隧道運(yùn)維管理平臺(tái)，為公路隧道運(yùn)維管理提供一種直觀、便捷的管理方式，提高了公路隧道的信息化管理水平[10]。

圖2 高速公路BIM模型關(guān)系圖

4 市政

市政領(lǐng)域應(yīng)用BIM技術(shù)多集中于城市綜合管廊和地鐵工程。城市綜合管廊工程的管線種類多、密度高、口部設(shè)計(jì)復(fù)雜，傳統(tǒng)基于CAD的設(shè)計(jì)模式在設(shè)計(jì)過程中極易出現(xiàn)設(shè)計(jì)沖突、設(shè)計(jì)管理無序、施工圖出圖效率低等難題，而近年來基于BIM技術(shù)的城市綜合管廊工程協(xié)同設(shè)計(jì)方式可顯著提升設(shè)計(jì)階段的管廊工程設(shè)計(jì)效率及質(zhì)量[11]。

地鐵工程位于地下且空間狹小，地鐵的安裝工程是要在這狹小的空間內(nèi)將各類管線、設(shè)備進(jìn)行布局，管線及設(shè)備在設(shè)計(jì)及施工安裝過程中極易發(fā)生沖突碰撞。深圳地鐵9號(hào)線、上海地鐵11號(hào)線、武漢地鐵2號(hào)線等地鐵項(xiàng)目，利用BIM技術(shù)，通過模擬分析或構(gòu)建3D-BIM模型，不僅精細(xì)化管理了各個(gè)專業(yè)，減少管線安裝的碰撞及對(duì)結(jié)構(gòu)的損害，而且保證設(shè)計(jì)與施工的同步以及各專業(yè)之間的統(tǒng)一協(xié)調(diào)性[12-14]。

5 水利

BIM技術(shù)在水利領(lǐng)域應(yīng)用得較為廣泛，既可應(yīng)用于整個(gè)大型水利項(xiàng)目，又可運(yùn)用于單個(gè)水工建筑物。以大型水利項(xiàng)目——?jiǎng)P樂塔水利樞紐項(xiàng)目為例[15]，BIM既能夠快速布置水利工程項(xiàng)目的優(yōu)化方案，又可對(duì)相關(guān)工程進(jìn)行良好的信息化管理，從而有效地縮短工期，降低施工難度，減少工程投資，保障工程的順利實(shí)施。將BIM引入單個(gè)水工建筑物，可解決其選型獨(dú)特、技術(shù)復(fù)雜、設(shè)計(jì)效率低及參建各方信息共享水平低等問題[16]。

6 結(jié)語

總之，通過近十年的應(yīng)用與發(fā)展，BIM技術(shù) 已為土木領(lǐng)域工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等方面帶來了諸多益處，解決了以往工程項(xiàng)目在實(shí)施過程中存在的不足，有效地提升了土木工程的實(shí)施效率和效果。但由于受制于眾多客觀原因，一些問題也不能有效解決，BIM技術(shù)并沒有完全大規(guī)?；推占盎瘧?yīng)用。這就需要各領(lǐng)域的從業(yè)人員通過不斷的學(xué)習(xí)和探索，熟練掌握、運(yùn)用和推動(dòng)該項(xiàng)技術(shù)的普及化應(yīng)用。

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TP317

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1009-7716（2017）04-0250-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.04.074

2017-03-06

況利民（1998-），男，江西安義人，大學(xué)本科在讀，土木工程專業(yè)。