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BIM技术在建设项目中全生命周期应用分析研究

发表时间：2020/6/19 来源：《基层建设》2020年第6期作者：路颖

[导读] 摘要：在互联网经济高速发展的今天，未来建筑业信息化高速发展是必然趋势，社会需求也会越来越广泛，由于BIM技术在建筑业应用的先进性、直观性、信息传递性、其应用效果直观客观，数据精准、互连共享等优点，将来必然是建筑行业发展的趋势及颠覆行业信息化应用技术。

        上海逸广信息科技有限公司上海 201900
        摘要：在互联网经济高速发展的今天，未来建筑业信息化高速发展是必然趋势，社会需求也会越来越广泛，由于BIM技术在建筑业应用的先进性、直观性、信息传递性、其应用效果直观客观，数据精准、互连共享等优点，将来必然是建筑行业发展的趋势及颠覆行业信息化应用技术。本文从建设全生命周期角度分析BIM技术在建筑工程信息化咨询的作用与发展，通过深刻挖掘工程周期各个阶段所面临的现状问题，结合BIM技术提出从第三方工程咨询角度出发，项目管理方角度出发，诠释全生命周期信息化管理咨询应用。
        关键词：BIM；设计；施工；运维；全生命周期；信息化；项目管理
        第三方咨询
        引言
        BIM技术近年来在国内飞速发展，从市场环境变化到政策支持，BIM技术已经在大型项目中具备深入应用深度，BIM作为先进的技术工具和高效信息协同工作方式，符合建筑行业的信息化、数字化发展趋势。BIM不仅仅改变了传统建筑设计的方式方法，同时提升施工过程中管理效益和经济效益，并且通过在建设项目全生命周期中的咨询应用，为建筑行业提供了一个信息化协同的平台，逐渐将改变建筑行业的沟通协作方式，运维阶段各类信息集成为后续运营管理维护提供了有效并全面的数据支持。通过较多项目实践应用表明，BIM大幅度促进了建设项目工程全生命周期的信息共享，建筑各个参与方之间存在的信息壁垒将逐渐被打破。这在很大程度上提高了业主对整个建筑工程项目全生命周期的项目管理能力，技术辅助能力，提高了建设项目各个参与方的沟通效率。
        2BIM技术在建设项目中全生命周期应用分析
        2.1 规划阶段BIM参数化设计分析
        在规划阶段，重点在于是帮助业主把握项目建设需求和市场环境之间的关系。BIM能够帮助业主在项目规划阶段做出市场收益最大化的工作，特别是帮助业主实现高租售价格建筑面积的最大化，例如朝向好、光线好、客户容易到达的商业空间面积最大等。此外BIM还能帮助业主了解建筑的造型以及真实环境下的可视度等关键信息，而且利用BIM对不同的设计方案进行整个建筑物的能源消耗模拟等性能化分析计算，在保证建筑物功能和性能的同时，帮助业主从建筑物的全生命周期来考虑建造成本和能耗成本。
        为了更好地做到空间规划，舒适度体验，龙湖上海虹桥天街项目方案阶段就重点考虑了设计合理性，对设计方案进行性能化分析，分析建筑物空间分布情况，及房间面积统计，规划房间使用的合理性。

        图1 BIM三维功能，分析空间分布     表1 校核设计图纸功能区域面积
        2.2 设计阶段BIM辅助优化设计
        设计阶段，重点是设计信息梳理，包括图纸收资整理，按照时间分类形成数据表格，设计信息结构化处理，对图纸按照项目系统与构建进行分类整理，设计信息查询检索应用，根据图纸结构化信息，建立图纸查询平台，持续三维表达：可视度分析，设计问题三维可视化；专项设计排查包含专项设计分析，例如楼梯，防火卷帘，机房管井专项核查，屋顶排烟口专项核查、全专业碰撞检测分析，汽车坡道分析，场地综合布置分析，机电校核等；BIM多专业协调碰撞检测，发现多处建筑与机电不协调问题、结构与机电管线碰撞问题；在施工图完成前期解决此类低级错误，提高设计图纸及图面表达质量；为后期施工过程减少设计变更、提高沟通效率、节约项目建设成本。龙湖虹桥天街项目在机电设计阶段主要通过以下流程中BIM的应用来解决问题：图面分析-管线规划-问题协调-碰撞检测-专业校核；对于建设项目空间净空分析是项目重点控制指标：需要确认业主初步净空要求，根据集团建造标准与设计规范确定各功能空间的净空要求；净空专项分析，结合BIM设计模型对不同功能空间关键区域进行净空专项分析，分析净空不利点并提出优化意见；BIM咨询作为项目全过程咨询服务管理方需要针对净空不利点与设计院协调，对设计图纸进行优化调整并解决净空不利问题；净空区域分析需要可视化表达，通过BIM三维表达明确结构梁下净高不同区域，便于机电设计师进行管线排布；对于最终排布完成的净高进行分区示意图表达，帮助精装团队进行室内吊顶设计。设计阶段BIM应用考虑技术分析量化指标，并进行设计应用总结，做价值评估，通过设计阶段应用为业主实现价值统计，优化业主与BIM咨询方协同工作与指标，做好各方参与工作，为后续项目做好基础规划工作流。

        图2 楼梯专项设计校核

                           图3 净空分析
        2.3 施工阶段BIM模拟深化分析
        2.3.1 辅助施工质量，进度优化，成本控制
        施工阶段，大型建设项目施工周期往往比较长，施工单位合理按进度配置资源，安排材料采购和使用计划是施工单位精细化管理的关键工作。但是传统的工作方法很难做到按进度实现合理资源配给安排，这会造成采购成本的增加、材料损失浪费、仓储费用上升，给施工单位带来巨大的管理成本。通过搭建三维BIM模型及所出二维深化设计图纸和变更，可以使施工单位及工程部更好的优化设计图纸，同时通过土建与安装整合排布并指导诸如现场预留预埋孔洞、机电管线综合安装等工作；通过三维展示图给更多的人提供支持，三维表现图及其传递方式很重要，在项目初期发挥了BIM的作用，后期三维表现图制作标准化也会对BIM辅助施工局部出图形式带来变化和新的深化思路。
        案例分析：以龙湖上海虹桥天街项目为例，施工图设计完成之后，辅助业主进行招投标，根据前期BIM相关规划和协同工作的标准，需要对招标文件进行审核，协助业主对投标各方BIM应用方案进行综合对比分析；综合考量投标各方施工能力，并给出公正评价；对建筑结构预留洞分别统计，核查预留洞数量是否准确；建筑结构设计图纸进行对比分析，分析核查建筑结构预留洞是否一致；建筑结构与机电图纸进行核查，分析预留洞位置是否合理。进度管理平台和成本管理平台，采用广联达BIM5D软件对项目进度、成本进行综合协调管理。土建三维模型与施工组织协同，进行实际进度与计划进度的对比分析，分析偏差原因，并进行整改。机电安装管线进行优化设计分析，并对重点部位进行核查，再次进行深化设计交底出图，直接应用于现场施工。

                       表2 招标评价内容

        表3 预留洞统计                     图4 预留洞校核

                       图5 BM5D施工协同

                          图6 管线深化设计
        2.3.2 幕墙专项施工深化协同
        施工阶段幕墙专项是工程施工重点和难点，龙湖虹桥天街项目目前从前期板块设计到数据统计，再到施工协同，通过BIM技术应用进行幕墙异形体构建，并进行嵌板模块化分析，参数化线条布局，计算龙鳞幕墙位置面积数据，并随着图纸变更，随时动态调整统计数据，方便设计对造价的把控，统计分析龙鳞板块面积，优化标准板块减少异型板块的数量，便于施工安装。通过BIM模型实现信息的输入与调取，在工程中进行时间、空间分析；针对施工环节与土建、设备安装协调界面，进行施工工序优化。

                        图7 幕墙方案对比分析
        2.3.3 室内工程可视化模拟环境
        施工阶段建立三维精装模型，直观的反应三维精装效果，通过方案之间的比选，帮助项目团队决策分析；同时精装与其他专业交圈问题可以很好得到控制。通过三维精细化模型可以展示精装完成后的效果。主要灯具：办公场所采用嵌入式格栅荧光灯，设备机房等场所采用吸顶或管吊式荧光灯，潮湿场所采用防潮型荧光灯具，煤气表房采用防爆型荧光灯具。控制策略：采用计算机系统进行智能照明控制，通过调光或开关量控制满足不同功能的灯光场景控制需求，营造舒适的照明环境。基于BIM模型进行可视化效果分析，给人以视觉冲击，感受真实效果，并基于BIM模型导出二维图纸。

                         图8 BIM室内环境分析
        2.4 运营维护阶段数据统计分析
        运营与维护阶段，搭建运维管理平台，实现模型数据平台、台账管理应用、空间管理应用、能耗管理应用、交通动线管理、停车管理、应急管理；利用竣工模型直接导出三维空间布置图，结合一户一表软件进行空间功能分析与空间功能配置优化。以能耗管理为例，通过BIM模型和信息管理，进行能耗模拟和各种性能化分析，可以有效保证信息的准确、完整。通过BIM模型的直观性快速进行能耗分析和运营诊断，对于建筑品质的提升有质的飞跃。虽然现在还在数据深化阶段，但基于BIM的能源管理基础模块会对上海虹桥天街项目的运营管理带来强有力的工具。更节能、更舒适。自主开发的运维管理平台集模型数据库、空间管理、台账管理、能源管理、物业管理于一体，并且部分应用采用物联网技术，为设备维保、物业巡检等提供支持；同时运维管理平台与网上售房系统相关联，业主可以通过本系统全面实现对空间的综合利用，最终达到资产的保值与增值。通过BIM模型进行交通流线分析和展示，进行行车路线和行走路线的可视度模拟和入眼环境模拟，可以在实体建筑完成前就知道建好后的情况。

                        图9 BIM运维管理

                   图10 停车管理应用
        3 结论与建议
        设计阶段，通过多次BIM设计例会，通过BIM整合规划好的模型把项目净高、楼梯净高、防火卷帘、外幕墙碰撞、空间等相关问题反映出来，由BIM咨询方将业主项管方以及第三方BIM咨询方、设计方、施工方、监理方整合到一起，通过模型辅助商讨解决相关问题，大大提高了沟通的时间成本和效率，避免了通常各位理解误区，同时体现BIM带来的便捷性；
        深化设计阶段，通过BIM进行管综协调和讨论，为了加快出图进度，不影响出图模型有些问题可以先不调整，如简单的管线上下翻，后期再逐步调整。通过模型与出图的配合模式探讨，逐步找到了BIM工作提前量及工作程度增加和BIM价值最大化之间的平衡点。逐步优化管线综合过程，提高施工深化设计工作效率的效果；
        施工阶段，通过BIM模型及所出施工深化设计图纸和有关发现的设计变更，可以使施工单位及工程部更好的优化设计图纸，同时通过模型模拟方案及进度对比分析，提前做好预留预埋工作等，辅助现场施工。通过三维展示图给更多的人提供支持，三维表现图及其传递方式很重要，在项目初期发挥了BIM的作用，后期三维表现图制作标准化也会对BIM设计出图形式带来深远的影响；
        竣工模型交付阶段应用，我们通过对竣工模型信息搜集、梳理、整理，给后期竣工模型的建立和运营奠定基础。信息梳理标准的建立是长期但有价值的投入。随着竣工模型的完善，设备信息规整，BIM价值将进一步体现出来，对物业的培训与物业的对接将是下一阶段工作的重点；
        物业进驻阶段应用，完善的设备信息及BIM竣工模型交付物业通过IPAD使用，对物业人员培训落实及相关具体案例指导实施，引导商运物业确立标准，使BIM模型真正的在全生命周期中发其作用价值；随着互联网的发展，大数据的应用，以及随着流程梳理和应用拓展，BIM的价值会一次一次被挖掘，BIM技术咨询将成为建筑行业信息化应用变革标志。
        参考文献：
        [1]傅睿,王飞,刘德锋.BIM技术在常州市武进规划展览馆异形文化综合体中的应用[J].施工技术,2014,43(24):72-75.
        [2]靳鸣,李锦磊,王晓强.成都金融城项目设计施工一体化BIM应用[J].施工技术,2014,43(S2):598-601.
        作者简介：
        路颖（出生年月：1990年01月），女，黑龙江哈尔滨人，上海逸广信息科技有限公司BIM咨询事业部经理。研究方向：BIM技术在建设项目中全生命周期应用分析。邮E-mail: 645762348@qq.com。