BIM技术在大型公建方案设计中的应用探讨

BIM技术在大型公建方案设计中的应用探讨

何平

中诚智信工程咨询集团股份有限公司

摘要：近些年，在科学技术水平持续提高的同时，各种先进的技术设备在建筑工程中广泛应用，不仅能够保障施工质量和效率，而且还能够结合技术设备优势优化施工各个环节，有助于提高建设经济与社会效益。其中BIM技术在建筑工程中有着显著的应用价值，将其应用在大型公建项目中能够结合技术优势和特点提高各个施工阶段的效率和质量，积极作用显著。本文就围绕BIM技术在大型公建方案设计中的应用进行分析，以期为公建项目更好进行提供支持。

关键词：BIM技术；大型公建项目；方案设计；具体应用

引言部分

众所周知，大型公建项目从立项到交付使用有着较大的时间跨度，传统施工中受到多方面因素的制约，不仅建设难度较大，而且容易产生各种施工问题，难以保障建设有效性。近些年在BIM技术的支持下，大型公建项目开展中能够优化建设模式和理念，在提高建筑管理集成化程度的同时能够对建设项目设计、建造施工、运营管理等进行精细化管理，相应的规划设计、工程施工、运营管理以及工程质量、管理效率能够获得极大的提高，建设有效性显著。以下就围绕这一主题进行分析论述，以供参考。

工程概括

南京大学苏州校区项目东区建筑信息模型项目，涉及本项目内的教室,学生宿舍(含留学生生活用房),食堂，单身教书宿舍(含外籍教师生活用房)，后勤及辅助用房，人文社会教学科研用房(含UIUC-南大国际会计学院、金融学院、苏州文博学院、陶行知学院,继续教育等)，产学研用房，学术交流中心，地下人防等，并完成项目全区域(含庄里山西区场地、庄里山以及周边道路、河道)的整体建筑方案建模及相关 BIM服务工作。结合该项目实际情况并参考同类工程，发现BIM服务工作存在以下问题:

一、大型公建项目方案设计难点概述

简单来说，大型公共建筑的建设施工面积较大，并且建设中涉及诸多内容，如建筑、幕墙、结构、机电、灯光、市政、景观设计、人防等多种专业内容，不仅设计的建设施工内容较多，而且由于工程项目的“开放性、公众性”等特征影响，对各个专业的建设要求较高，所以在实际施工中面临诸多难点。结合实际建设可发现，大型公建项目的设计影响重大，传统设计工作进行中受到多方面因素的制约，在进行具体设计、设计验证和设计－施工交接等阶段存在诸多问题，不仅各专业间存在潜在的设计冲突，并且复杂的机电系统与管线排布增加了施工协调的难度。再加上超高层标准层、设备层、避难层管线众多，需要在设计中严格控制净高；而且幕墙的异形设计使得在二维图上难以验证施工方案和精确度和建设效果[1]。随着科学技术水平的提高，CAD等技术在建筑中广泛应用，但由于这一技术的特殊性影响，也无法有效解决上述问题。同时各专业的设计碰撞、预留洞口和净高控制点不达标，早期难以发现并干预，在后续施工中发现时不仅会影响建筑工程的质量和效果，还会影响施工进度和增加建设成本。

二、BIM技术在大型公建方案设计中的应用价值

结合上述观点的分析可发现，由于大型公建项目特殊性的影响，方案设计中存在诸多难点，一旦不能保障设计有效性势必会影响后续的施工质量和效益。近些年在BIM技术的作用下，大型公建项目的建设质量和效益显著提高，其中将BIM技术应用到大型公建方案设计中能够对各个设计方面和环节进行有效控制，对保障建设有效性具有显著的作用。具体应用价值如下：第一，协调性：大型公建项目通常涉及多个专业团队，如建筑、结构、机电等，BIM技术可以实现各专业间的信息共享和协同工作，能够减少传统设计中的信息孤岛和冲突，确保设计的一致性和准确性。第二，可视化与仿真性：BIM模型能够提供高度可视化的设计环境，通过创建精确的3D模型能够帮助项目团队更好地理解设计意图和建筑形态，并且通过仿真技术可以进行光影分析、能耗分析、室内外环境模拟等，有助于优化设计方案。第三，性能分析：利用BIM模型可以集成各种建筑性能分析软件，如能耗分析、结构分析等，帮助设计团队在设计阶段评估建筑性能，并进行优化。第四，施工管理：BIM模型可以生成精确的施工图和并进行施工模拟，可帮助施工团队更好地理解和执行设计意图，有助于提高施工效率和质量。并且其中通过仿真能够预防性处理施工风险，对保障施工质量和安全也有着重要意义。第五，后期运营与维护：BIM模型在建筑交付后依然具有价值，业主可以利用BIM进行建筑的运营和维护，如设施管理、能源管理、空间管理等，能够提高建筑的运营效率和价值。

三、BIM技术在大型公建方案设计中的应用分析

（一）全专业模型搭建

通过上述观点的分析可发现，BIM技术在大型公建项目的建设中有着显著的作用，对保障建设质量和效益具有重要意义，因此在实际的方案设计中应关注BIM技术的应用价值发挥，以为建筑工程更好进行提供支持[2]。大型公建项目中涉及诸多环节，并且其中的施工跨度较大，为保障设计方案的有效性，需要重视全专业模型搭建，对涉及的各个施工部分进行精细化控制，以保障设计的实用性和有效性。如BIM技术可以将建筑、结构、给排水、暖通空调等各专业模型实现集成化管理，形成全方位的建筑信息模型，有利于各专业之间的协同设计和信息共享，由此能够提高工程设计的效率和质量。同时在设计中可以通过凸显BIM技术的应用价值建立各自专业的模型，并确保这些模型之间的信息一致性和关联性，如建筑专业设计师可以创建建筑模型，结构专业设计师可以在此基础上进行结构分析，而机电专业设计师则可以进行管线布局。由此既能够确保各个专业的设计有效性，并且还能够显著规避诸多设计风险，对后续施工顺利高效进行有着极大的助益。

（二）施工中冲突检查

简单来说，受到设计“孤岛”现象的影响，在实际的设计方案制定中可能会出现重复设计或者与实际需要不符的现象，而这些现象会导致施工中出现设计变更、施工冲突等问题，相应的建设进度和质量也会受到影响。基于这一问题，在实际设计中可以积极应用BIM技术，通过BIM模型可以进行各专业之间的碰撞检测，及时发现设计中的冲突问题并进行调整，避免施工过程中的问题和漏洞，可减少施工现场的改动和损失。即在BIM技术的支持下可以在模型搭建阶段进行冲突检查，有助于识别不同专业间的干涉影响问题，如管道和结构部件的干涉，可以减少施工中的返工现象，有助于提高施工效率，并确保施工图的准确性和施工顺利进行。

（三）管线综合及净高分析

结合上述观点的分析可发现，大型公建项目的管线数量庞大且种类复杂，因此在管线的设计中出现不合理现象势必会影响施工质量和效率，容易导致后续施工中出现大面积、多专业返工，并会由此浪费大量的人力与物力、材料等。为避免这一问题，在实际设计中可以通过BIM模型对建筑的管线进行综合设计和分析，确保各种管线布局合理、通畅，同时可以进行净高分析，保证管线的净高要求得到满足，避免施工及后期使用中出现问题。并且在其中可以进行事前模拟，由此也可以提高设计有效性，在进行相应的检查外还需要进行建筑构件、结构构件和管线综合任务的分析，特别注重未满足净高要求的区域，通过设计调整和布置优化满足净高要求。后续可以通过相应的设备生成剖面图、管线综合排布图等，以指导施工有效进行[3]。

（四）预埋预留洞复核

简单来说，预埋套管多用于管线穿过砖墙、混凝土梁、混凝土墙等构件，并且剪力墙重在承受风荷载和地震作用引起的水平荷载和竖向荷载（重力），出于建筑结构要求和释放内应力目的需要在剪力墙上开洞。其中预埋预留洞数量较多，容易被忽略，不注意解决到施工中会增加施工难度和成本，也会影响建设有效性。针对这一问题，BIM技术能够帮助施工团队在施工前进行预留洞口和预件的复核，确保所有的孔洞和预埋件的位置准确无误，这样可以避免施工中的问题，既能够减少后期的修补工作，节约成本，并且还能够提高施工质量。此外，BIM技术还能够对建筑的能耗进行模拟分析，有助于优化建筑的节能设计；或者通过模拟太阳的位置和建筑的遮挡关系还能够优化建筑的采光设计；又或者利用BIM模型进行结构计算和分析，能够确保结构的安全性和合理性。

结束语：综上所述，BIM技术在大型公建方案设计中的应用价值显著，不仅能够提高设计的准确性，减少施工中的冲突和返工，而且还可以实现多方面的质量优化与控制，大大提高了设计质量和效率，积极作用显著。

参考文献：

[1]邓椿森,李旋,矫小琳.BIM技术在公建项目前期设计阶段中的应用策略研究[J].土木建筑工程信息技术, 2023, 15(2):92-97.

[2]王力峰.BIM技术在建筑设计及施工过程中的应用[J].中文科技期刊数据库(文摘版)工程技术, 2022(8):3.

[3]卢卫忠.BIM技术在建筑方案设计中的应用研究[J].地产, 2022(21):3.