【探讨BIM在施工中的应用优势】施工优势
摘要:总结bim在深化设计、施工组织、碰撞检查这三大应用中的优势,准确地定位bim的应用,使得bim在工程建设中得到充分表达.
深化设计
深化设计是指在工程实施过程中对招标图纸或原施工图的补充与完善,使之成为可以现场实施的施工图.深化设计具有工作复杂,涉及专业众多,需满足各专业技术和规范,了解材料及设备的知识的特点.所以深化设计的工作极其繁琐,特别是在大型复杂的建筑工程项目设计中,设备管线由于系统繁多、布局复杂,常常出现管线之间或管线与结构构件之间发生碰撞的情况,给施工带来麻烦,影响建筑室内净高,造成返工或浪费,甚至存在安全隐患.
另外在建筑的相关行业中,由于缺乏跨行业的相关标准规范,设计到制造过程中的数据链条断裂,导致行业的协同困难效率低下,严重影响了行业的工业化进程.例如,幕墙行业与传统制造业相比,幕墙板块的定制化程度更高,不仅体现在各个项目的设计不同,甚至有时在一个项目中的幕墙面板也各不相同,需要灵活、快速的按需生产.同时随着新材料、新技术的出现以及人类对建筑外观的不断追求,使得幕墙的尺寸越来越大,形状也日益复杂,随之而来的便是现场安装的困难.如果交货顺序和安装过程管理不善,混淆幕墙板块的安装位置,就可能造成工期延误和资源的浪费.
为了避免上述情况的发生,传统的施工流程中通过深化设计时的二维管线综合设计来协调各专业的管线布置,但它只是将各专业的平面管线布置图进行简单的叠加,按照一定的原则确定各种系统管线的相对位置,进而确定各管线的原则性标高,再针对关键部位绘制局部的剖面图.由于传统的二维管线综合设计存在以上不足,采用bim技术进行三维管线综合设计方式就成为针对大型复杂建筑管线布置问题的优选解决方案.
bim技术在深化设计中的优势:
传统深化设计过程中系统参数复核计算是拿着二维平面图在算,平面图与实际安装好的系统几乎都有较大的差别,导致计算结果不准确.偏大则会造成建设费用和能源的浪费,偏小则会造成系统不能正常工作.对于大型复杂的工程项目,采用bim技术进行深化设计有着明显的优势.bim模型是对整个建筑的全尺寸、全信息的三维模型,建模的过程可发现大量隐藏在设计中的问题,同时也是一次全面的“三维校审”过程.所以与传统2d深化设计对比,bim技术在深化设计中的优势主要体现在以下几个方面:
1、三维可视化、精确定位
采用三维可视化的bim技术却可以使工程完工后的状貌在施工前就呈现出来,表达上直观清楚.模型均按真实尺度建模,而传统表达予以省略的部分（如管道保温层等）均得以展现,从而将一些看上去没问题,而实际上却存在的深层次问题暴露出来.传统的平面设计成果为一张张的平面图,并不直观,平面图纸与三维模型实时对应三维模型与实物对照.
2、碰撞检测、合理布局
传统的二维图纸往往不能全面反映个体、各专业个系统之间的碰撞可能,同时由于二维设计的离散型为不可预见性,也将使设计人员疏漏掉一些管线碰撞的问题.而利用bim技术可以在管线综合平衡设计时,利用其碰撞检测的功能,将碰撞点尽早的反馈给设计人员,与业主、顾问进行及时的协调沟通,在深化设计阶段尽量减少现场的管线碰撞和返工现象.这不仅能及时排除项目施工环节中可以遇到的碰撞冲突,显著减少由此产生的变更申请单,更大大提高了施工现场的生产效率,降低了由于施工协调造成的成本增长和工期延误.
3、设备参数复核计算
在机电系统安装过程中,由于管线综合平衡设计,以及精装修调整会将部分管线的行进路线进行调整,由此增加或减少了部分管线的长度和弯头数量,这就会对原有的系统参数产生影响.现在运用bim技术后,当您绘制好机电系统的模型,接下来只需点击几下鼠标就可以让bim软件自动完成复杂的计算工作.模型如有变化,计算结果也会关联更新,从而为设备参数的选型提供正确的依据.
施工组织
借住bim数据库中的数据具有可计量的特点,大量相关的工程信息可为工程提供数据后台,将成为施工管理巨大支撑.具体的讲,运用bim技术,能使工程结构信息、成本数据、进度数据、合同信息、产品数据、报告信息等紧密地联系起来.施工各个步骤变得具体、清晰,施工步骤间的关系变得直观、明了.进而人力、资金、材料、机械和施工方法这五要素能够被安排得科学、合理,使工程活动得以实现有组织、有计划、有秩序的施工,使得工程项目质量好、进度快、成本低.具体的,bim施工组织中的运用体现在以下几个方面:
一、现场布置优化
随着建筑业的发展,对项目的组织协调要求越来越高.这体现在施工现场作业面大,各个分区施工存在高低差；现场复杂多变,容易造成现场平面布置不断变化；项目周边环境的复杂往往会带来场地狭小、基坑深度大、周边建筑物距离近、绿色施工和安全文明施工要求高等问题.bim技术为平面布置工作提供一个很好的平台,在创建好工程场地模型与建筑模型后,通过创建相应的设备、资源模型进行现场布置模拟.同时还可以将工程周边及现场的实际环境以数据信息的方式挂接到模型中,建立三维的现场场地平面布置,并通过参照工程进度计划,可以形象直观地模拟各个阶段的现场情况,灵活地进行现场平面布置,实现现场平面布置合理、高效.
二、进度优化
建筑工程项目进度管理在项目管理的重要组成部分,而进度优化是进度控制的关键……bim对工程的模型的建立达到构建级别,所以bim技术可实现进度计划与工程构件的动态链接.这样可通过甘特图、施工模拟等多种形式直观表达进度计划和施工过程,形象直观、动态模拟施工阶段过程和重要环节施工工艺,将多种施工及工艺方案的可实施性进行比较,为最终方案优选决策提供支持.为工程项目的施工方、监理方与业主等不同参与方直观了解工程项目情况提供便捷的工具.
基于bim技术对施工进度可实现精确计划、跟踪和控制,动态地分配各种施工资源和场地,实时跟踪工程项目的实际进度,并通过计划进度与实际进度进行比较,及时分析偏差对工期的影响程度以及产生的原因,采取有效措施,实现对项目进度的控制,保证项目能按时竣工.
三、工作面管理
在施工现场,不同专业在同一区域、同一楼层交叉施工的情况是正常现象,对于一些大型工程和超高层建筑项目,由于分包单位众多、专业间频繁交叉施工,不同专业之间的协同、资源合理分配、工作过程的衔接显得尤为重要.
碰撞检测
根据美国建筑行业研究院2007颁布的美国国家bim标准,建筑业的无效工作（浪费）高达57%.bim就是解决建筑业资源浪费,建立建筑业低碳经济时代的有效方法.美国斯坦福大学在总结bim技术价值时发现,使用bim技术可以消除40%的预算外变更,通过及早发现和解决冲突可降低10%合同价格.碰撞检查则是利用bim技术消除变更与返工的一项主要工作.
工程中实体相交定义为碰撞,实体间的距离小于设定公差,影响施工或不能满足特定要求也定义为碰撞,为区别二者分别命名为硬碰撞和间隙碰撞.
硬碰撞:实体在空间上存在交集.这种碰撞类型在设计阶段极为常见,发生在结构梁、空调管道和给排水管道三者之间.
间隙碰撞:实体与实体在空间上并不存在交集,但两者之间的距离d比设定的公差t小时即被认定为碰撞.该类型碰撞检测主要出于安全、施工便利等方面的考虑,相同专业间有最小间距要求,不同专业之间也需设定的最小间距要求,同时还需检查管道设备是否遮挡墙上安装的插座、开关等.
碰撞检查流程主要工作分为以下五个阶段:
第一阶段:土建、安装各个专业模型提交；
第二阶段:模型审核并修改；模型审核并修改；
第三阶段:系统后台自动碰撞检查并输出结果,撰写并提供碰撞检查报告；
第四阶段:根据碰撞报告修改优化模型；
第五阶段:重复以上工作,直到无碰撞为止.
对于大型复杂的工程项目,采用bim技术进行碰撞检查有着明显的优势及意义.在此过程中可发现大量隐藏在设计中的问题,这些都是在传统的单专业校审过程中很难被发现.所以与传统2d管线综合对比,三维管线综合设计的优势具体体现在:
1、三维渲染的动画视频,给人以真实感和直接的视觉冲击.在投标阶段能给业主更为直观的宣传介绍,大大提升中标几率.
2、bim最直观的特点在于三维可视化,在将所有专业管线放在同一模型中时,可全面检测管线之间、管线与土建之间的所有碰撞问题,进而反馈给各专业工程师进行调整,既能优化工程设计,减少在建筑施工阶段可能存在的错误损失和返工整改的可能性,也能优化净空,优化管线排布方案.最后施工人员可以利用碰撞优化后的三维管线方案,进行施工交底,提高施工质量.
3、三维的bim模型可浏览、可漫游,管线关系一目了然.全方位的三维模型可在任意位置剖切大样及轴测大样图,观察并调整该处管线的标高,以多种角度进行直观展现.
4、bim模型对管线标高进行全面精确的定位,通过旋转视图直观反映楼层净高的分布状态,轻松发现影响净高的瓶颈位置,从而优化设计,优化管路走向.
5、由于bim模型已集成了各类管线的信息数据,因此可以准确快速计算工程量,并对设备管线进行精确的列表统计,从而提升施工预算的精度与效率,大大降低由于人工统计工程量而出现的潜在错误.
由此可见,bim技术进行三维的管线综合设计的优势是非常巨大的,有了bim这样一个信息交流平台,可以使业主、管理公司、施工单位、施工班组等众多单位在同一个平台上实现数据共享,使沟通更为便捷、协作更为紧密、管理更为有效.
（注:《bim在施工管理的十大应用盘点》、《bim技术在深化设计中的应用》、《中国商业地产bim应用研究报告》、《浅谈bim技术在高层复杂管线碰撞检查的应用》、《基于bim的智慧工地管理体系框架研究》[期刊论文]-施工技术2015（5）,由筑龙网整理发布）