BIM网络设计流程和施工管理带来什么

BIM网络设计流程和施工管理带来什么

陈义峰

湛江经济技术开发区耀华建筑装饰工程公司

摘要：BIM作为建筑业的一个新生事物，引发了建设领域的信息革命。并且随着BIM应用的逐步深入，建筑业的传统架构将被打破，一种以信息技术为主导的新架构将取而代之。本文主要分析了BIM技术引入到建筑行业，给工程设计和工程施工管理带来的变革。

关键词：BIM网络设计施工管理机遇

前言

基于建筑信息模型BIM具有可视化信息布阵技术和多维度协调功能的特点，并得益于计算机硬件、软件的迅速发展，B1M的研发和应用已经取得了突破性进展，并且在设计、施工企业中的应用已经日益广泛。一方面(BIM)使建筑师们抛弃了传统的二维图纸，不再执著于如何用传统的二维施工图来表达一个三维空间的复杂形态，极大地拓展了建筑师对建筑形态探索的可实施性，自由形态不再是想象；另一方面BIM可以方便地提供工程量清单、各阶段材料准备、概预算等施工过程中需要的信息，还可以实现建筑构件无纸化预制加工。利用BIM，可以实现整个施工生命周期的可视化模拟与可视化管理。以下本文将深入分析BIM给建筑行业带来的变化。

1BIM给建筑设计带来的影响

1.1参数化设计

在建筑结构设计过程中，应用BIM技术的参数化设计具体体现以下几个方面：

1）参数化建模：这是BIM的核心特征，由于现代审美观念的转变，建筑多采用复杂的自由曲面，或者与地形结合，起伏复杂，空间定位关系较难处理。通过BIM的参数化建模可以解决这类问题；

2）创建结构分析模型：BIM模型除包含建筑结构物理信息和几何信息，还包含结构分析信息。在创建结构实体构件时，BIM将自动生成分析模型，建立包含杆件拓扑信息、刚度数据、节点信息、材料特性、荷载分布、边界支撑条件等信息丰富的有限元结构信息模型。

3）多方案优化设计：基于BIM的参数化设计技术使用设计选项，允许设计师利用一个模型并发研究多个设计方案。在进行量化、可视化和假设分析时，可以在模型中关闭或开启设计选项功能，使其提供给客户不同的选择方案。在达成协议后，便可指定其中一个作为主设计方案。

4）自动出图：BIM模型中图纸和其他数据信息都是相关联的，一处修改则处处修改，实现准确的变更传递，使设计师将精力放在建筑结构设计上，而不是变更管理工作上。

1.2协同设计

基于BIM的协同设计模式可以为设计、施工、业主、经营者之间建立沟通的桥梁，提供处理工程项目所需要的即时相关信息！由于以唯一的建筑信息模型为工作基础，图纸自然地成为了模型自动生成的副产品，各专业设计师通过对建筑信息模型的拆分、组装、显示、信息提取，自动生成完整的建筑设计施工图档。

基于BIM的协同从各工种单独完成项日转向各厂种协同完成项目；从离散的分步设计转向基于同一模型的全过程整体设计；从单一设计交付转向建筑全生命周期支持。这一设计模式使得设计内容的分工依据变得更为重要，它彻底改变传统的单兵作战的工作方式，要求设计团队更多地关注设计本身，而不仅仅是图纸。

1.3施工图深化设计

使用BIM技术来完成的项目都可以直接基于BIM乏维模型导出二维施工图。相比传统二维软件绘制的施工图，BIM三维模型导出的施工图质量更高、而且美观、富于创新。

同时基于BIM三维模型导出的二维施工图纸，具有以下几个方面的特点：一处修改，处处更新，自动生成平、立、剖面图纸及明细表；自动实时输出工程量、构件及建筑技术经济指标统计表，同时各明细表可通过Excel、Access数据库直接导出；自动创建详图视图等[1]。

1.4虚拟现实应用

基于三维以及参数化的BIM模型可以很方便地引入虚拟现实技术，人们能够在一个虚拟的三维环境中，用动态交互的方式对未来的建筑或城区进行身临其境的全方位审视，实现在虚拟建筑中的漫游，这是传统二维设计不能做到的。凭借基于BIM模型的虚拟漫游技术，可进入虚拟建筑中的任何一个空间。现代三维设计技术和信息化技术的发展，使得回归三维设计成为可能，在技术上已具备了基于建筑信息模型的全方位实施的可行性。

2BIM给施工项目管理带来的影响分析

据不完全统计：在一个工程项目中，有大约30％的施工过程需要返工，60％的劳动力资源被浪费，10％的材料被剩余。不难推算，在庞大的建筑行业中每年都有数以万亿计的资金流失。基于BIM的施工项目管理整合整个工程项目的信息，实现施工管理和控制的信息化、集成化、可视化和智能化，从而有效减少建筑施工过程中的资源浪费。

2.1实现了对施工资源的动态管理——4D模拟

现时的施工项目管理通过引入大量人工智能、虚拟现实、工程数据库和网络通信等计算机软件集成技术，提供了基于网络环境的4D施工资源动态管理，实现了集人力、材料、设备、成本、场地布置、施工计划、进度于一体的4D动态集成管理以及施工过程的4D可视化仿真过程，为项目管理提供科学、有效的管理手段[2]。

4D施工模拟可以有效地加强项目各参与方的沟通与协作，优化施工进度计划，为缩短工期、降低造价提供帮助，其主要特征表现在以下几方面：

1）3D施工现场可视化：通过对施工设施及其相关设备进行归类分析，提取出能够反映其空间几何特征的关键属性，利用该属性信息在图形平台上构造对应的3D实体模型，实现对这些模型任意位置和角度的动态显示和切换，进而实现对整个施工现场的3D可视化；

2）3D场地模型与进度计划的双向链接：通过将3D场地模型与进度文件进行关联形成4D模型，可以实现双向数据的交流和反馈，保证施工进度与场地布置在时间和空间上的一致性。同时，双向4D模型可以分析各种施工设施之间、材料供给与需求之间、场地布置与施工进度之间等诸多复杂依存关系，这为研究施工资源的动态变化规律及影响施工效率的因素提供了强有力的技术支撑；

3）4D动态模拟：施工进度计划与3D场地模型相关联生成的4D模型可以呈现场地状况和施工过程的全动态模拟。在图形环境中，通过给定施工对象及确定的时间，即可依照施工进度昆示当前的施工状态。这种动态模拟是可逆的，所以它可以形象地反映施工过程中场地的动态变化。如果需要对整个施工过程进行动态追踪，那么通过输入施工资源的各种数据以及查询工程量便可实现。

2.2施工成本实时监控——5D模拟

建筑工程5D模型是在4D模型的基础上增加成本的维度，按照设置的计算规则，计算BIM3D模型内随时间变更的所有构件清单工程量，从而替代预算员在施工过程中繁重的工程量计算工作，实现精细化的预算和项目成本的可视化[3]。

目前，5D施工管理技术的应用还不多，仅在个别大型的工程承建公司应用。但5D解决方案已逐步改变建筑商的工作模式，加强了与分包商、建筑师们的合作能力，极大地减少了建筑行业中普遍存在的浪费、低效以及返工现象。总之，5D施工管理技术的应用不仅能大大缩短项目计划的编制与预算时间，而且能提高预算的准确性。如北京某综合办公楼(图4一13)，就是应用虚拟施工软件做的一个试点项目。该项目的目的在于证实采用的5D模拟解决方案的有效性以及能否得到可用于其他目的的三维模型、可建性分析、精确的概预算和计划编制等相关信息。首先通过虚拟施工软件制作的该综合办公楼项目不同阶段的三维模型和工作界面；其次结合模型与导入的时间进度表，可以实时查看当前的收益、成本趋势及其估计值。最后再叠加成本要素，又能实现概预算和施工进度编制。

结语

总的来说，BIM技术的进入，不仅为工程量的计算提供了便利快捷的方法，而且为建筑全生命周期各阶段的应用起着举足轻重的作用。未来的建筑模型将会扩充到建筑行业的全过程，从工程设计招标，到施工变更、竣工结算，甚至到后期的设施管理等过程。可以说，BIM技术将成为未来建筑信息化水平的核心载体，使建筑全生命周期的表现更为具体、更为形象、更为准确。

参考文献：

[1]张建平，李丁，林佳瑞，颜钢文.BIM在工程施工中的应用[J].施工技术.2015(16).

[2]赵清清，刘岩，王宇.基于BIM的平法施工图表达探讨[J].土木建筑工程信息技术.2015(02).

[3]程建华，王辉.项目管理中BIM技术的应用与推广[J].施工技术.2014(16).