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BIM技术在建筑工程中的发展与应用

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：修明慧

[导读] 摘要：随着计算机网络通讯技术的不断发展，依托于“可视化”BIM技术的工程设计在建筑工程设计施工运营管理全过程的优势得以显现，本文对BIM在建筑工程中的发展和应用做了回顾，并选取典型工程实例，体现了BIM技术的高效与可靠。

        广东省建科建筑设计院有限公司广东省广州市 510000
        摘要：随着计算机网络通讯技术的不断发展，依托于“可视化”BIM技术的工程设计在建筑工程设计施工运营管理全过程的优势得以显现，本文对BIM在建筑工程中的发展和应用做了回顾，并选取典型工程实例，体现了BIM技术的高效与可靠。
        关键词：可视化，BIM技术，建筑工程设计施工运营管理全过程
        引言
        早在1975年，由“BIM之父”Chuck Eastman最初提出了“Building Description System”系统，后演变为“Product Information Model”系统再到“Building Modeling”；2002年由Autodesk公司提出建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM），标志着对建筑设计领域的创新，但只停留在学术研究，无法实践应用。
        进入21世纪，随着计算机软硬件水平的迅速发展，BIM研究和应用得到突破性进展，达到资源共享、信息同步更新、参与各方能很好相互协调、施工过程可视化模拟，检查与维护能做到物理与信息的碰撞预测等问题的优化处理，大大增加了出图效率，节省时间和成本。还可以实现对地震人员逃生及消防人员疏散等日常紧急情况的处理方式的模拟，保障人民的生命财产安全。
        一、BIM的国内外研究
        很多国家都制定了相关的BIM标准，如澳大利亚的National Digital Modeling Guide，美国的GSA BIM Guide、NBIMS【1】标准，英国提出了面向Autodesk Revit的AEC（UK）BIM标准。我国由中国建筑科学研究院出品的《PMPM BIM协同设计系统》，《建筑信息模型（BIM）应用标准DB62/T 3150-2018》【2】等可以作为BIM设计的指导性文件。
        2010年清华大学软件学院BIM课题组【3】对中国建筑信息模型标准框架进行了研究，并详细介绍了CBMS组成。龙辉元【4】对结构施工平法与BIM相结合做了深入研究，创建注释符号族，将平法与BIM建立联系，实现仿真中详图的关联表达。李硕，刘喆【5】对BIM技术协同管理方法推进装配式建筑的发展做了深入的思考，为BIM在装配式方面的应用做了展望。
        二.BIM在全过程中的应用
        随着建筑行业的蓬勃发展，项目趋向EPC（Engineering Procurement Construction）工程总承包模式模式，BIM在建设项目的设计施工运营管理全过程中的优势得以很好的发挥。
        在设计阶段完美实现了空间三维复杂形态的表达与数据共享。运用“零库存”的生产管理方式，限额领料施工，在分析阶段最大程度发挥业主资金的效益；利用软件工具创建3D 模型，完成结构图，对结构进行安全性和可靠性分析，得出合理的结构施工图。实现工序，可建性及冲突碰撞检查等的分析。施工阶段则通过BIM模型的虚拟建筑和实际的施工并管理现场，实现整合，操控现场施工。营运阶段提供高效、直观、准确的空间规划及物资、设施、设施数据库、物流服务及资产管理等信息，对建后维护乃至后续的运营起到高效管理的目的。
        天津港国际邮轮母港客运大厦是BIM在钢框架结构全过程应用的典型工程实例，由于该建筑造型独特，该工程设计、施工实施难度最大的部分是要达到整个屋面双曲面效果；其中涵盖了建筑设计、结构设计、钢结构深化设计及施工、GRC深化设计、加工及安装、玻璃幕墙的深化设计及施工等内容。借助BIM完美实现了各方的协调，最终保证质量及工期。
        三.BIM工程应用实例
        某数字综合楼总建筑面积36922.5平方米（含地下室两层）。以板式塔楼置于基地南侧，裙楼置于北侧的方案。包括两层地下室（人防地下室）、五层裙房、二十二层塔楼（含裙房五层）。结构高度为99.9m。BIM模型如图1所示。
        五层裙房为政务中心、档案馆、饭堂、会议室等，上部塔楼为办公管理用房及机房、会议室等。为配合建筑使用功能的要求以及节约工程造价，本工程采用钢筋混凝土框架抗震墙结构体系，框架和剪力墙抗震等级均为二级。柱网根据建筑使用要求布置，剪力墙主要设置在电梯井、楼梯间及设备管道井等位置，总的原则就是力求结构体系的传力途径简单、直接，抗力体系规整。另本工程局部位置有15.4m跨大空间会议室，采用钢筋混凝土井字梁楼盖结构，如图2所示。

        图1某数字综合楼BIM模型               图2 屋面井字形楼盖BIM 结构平面布置图
        采用Autodesk Revit对该项目进行BIM模型的构建，基于BIM特有的族库，通过对参数化族的创建，在工程设计中大量复用，提高了三维设计效率，建立的梁、柱、墙、基础等各种构件类型的标准化表达，如果标准化族库中没有就需要自定义参数化族。
        建筑，结构及系统三个模块可以实现各个专业的整合和联系，在模型阶段就能很好的判断是否存在模型对不上，例如遇到楼梯碰头，台阶与暖通风管冲突，结构圈梁影响开窗等问题，各个专业及时沟通，在建模阶段及时调整，同时也大大提高了出图效率，避免以往在出图后期发现问题导致返工而影响出图时间。对业主而言也能够很直观的看到方案是否合理性，实现了可视化设计，达到了满意的效果。
        四.结论与展望
        BIM基于三维数字技术实现可视化、可协调、可模拟、可优化、可出图的优点；直接应用与于建筑工程，同时在现阶段不断兴起的装配式建筑中BIM也会得到越来越广泛的应用，为建筑规模化生产提供基础，但仍然存在一定的不足，如BIM标准的问题难以得到统一，产业结构分散，工程对象唯一，工程信息复杂多变，亟待一套更加规范的标准加以完善。由于BIM模型的版权存在一定的问题，资源不能完全的共享。这些留给我们的既是机遇也是挑战，我们仍会不断前行，乘风破浪，相信BIM的明天会更好。
        参考文献：
        【1】NB IMS（2007），National Building Information Modeling Standard Part21：Overview，Princip les and Methodologies，US National Institute of Building Sciences Facilities Infor2 mation Council，B IM Committee.
        【2】DB62/T 3150-2018建筑信息模型（BIM）应用标准【S】.甘肃：中国建筑工业出版社，2018.12
        【3】清华大学软件学院BIM课题组.中国建筑信息模型标准框架[J].土木建筑工程信息技术，2010，6（2）：1-5
        【4】龙辉元.结构施工图平法与BIM[J].土木建筑工程信息技术，2011，3（1）：26-30.
        【5】李硕，刘喆.BIM技术协同管理方法推进装配式建筑发展[J].信息技术，2017，257-258.