BIM技术在工程项目全生命期应用概述①

李伟

摘 要：基于目前在国外蓬勃发展的BIM技术，研究了BIM技术在工程项目全生命周期中的具体应用形式以及项目各方的受益情况。其中，有些应用方案在国外已经普遍实现，有些则因为技术原因停留在探索阶段。通过分析预测和理论说明，阐述了BIM的内涵及其对建筑业的影响，为BIM在中国的推广提供参考。

关键词：BIM应用 建筑模型 工程项目生命周期

中图分类号：TU17 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）06（c）-0113-02

1 BIM技术及其在世界范围内的应用情况概述

BIM（Building Information Modeling）技术是用参数化模型来表达工程项目的全部信息，辅以强大的三维表现能力。通过BIM建立虚拟建筑，项目里全部实际活动都能利用虚拟建筑进行模拟。制造业和航天业已完成设计生产从二维平面图纸到三维信息模型的转变。BIM之于建筑业则有类似作用。美国、日本等发达国家BIM软件使用率已达70%以上并持续增长，BIM的价值在不断被认可。在我国国内，对BIM的研究刚起步不久，工程项目中的各方对BIM的投资有限，应用也仅在个别项目中的个别阶段，没有实现项目全周期应用。文章旨在帮助更多人了解BIM，加快BIM在中国的推广和加大项目中各方对BIM的投资。

2 BIM在決策阶段和设计阶段的应用

决策阶段主要研究项目的风险、机会和可行性。该阶段的主导者和应用BIM的主要受益者是业主和开发商。BIM在决策阶段可以提供技术上的论证依据，三维的表现形式更利于非专业人员理解技术方案。技术水平与国外同类项目比较时，只需共享国外同类先进项目的BIM文件，即可全方面分析比较和吸收经验，因为BIM包含项目所有数据信息。随着BIM技术的日益普及，可以预测未来建筑业的尖端技术共享程度越来越高，有利于世界范围内的建筑企业互相学习，加速建造水平、设计水平、管理水平的提高。BIM应用在设计阶段，核心内容是将设计任务书变成三维模型，再基于三维模型延伸出很多其他方面的应用，如计划项目进度和成本、绿色分析、设计检测、增强沟通协调、可视化应用等。该阶段应用BIM的主要受益者是业主、设计单位以及政府部门。

2.1 建立BIM核心模型

应用BIM的关键是核心三维模型，国内建筑业BIM体系中使用最广泛的核心建模软件是Autodesk Revit。基于CAD的二维设计可视化程度不高且设计师将大量时间和精力用于出图。应用BIM可大量减少出图工作，设计师将更专注于设计。比如Revit族库包含了大量虚拟构件，若项目中存在族库里没有的构件，也可方便地新建。随着项目的深入，企业会逐渐积累出自己特有的族库。设计师工作时，可直接调用族库数据，并随时查看三维模型，建筑外形效果即时呈现，自动生成施工图。此外，三维模型中每个构件都存在一系列参数，如类型、材质、尺寸、位置等。通过读取数据能计算并即时统计工程量，再通过概预算定额可方便快捷地编制概预算。即减少造价人员的工作量，将更多精力用于分析性工作。

2.2 设计检测

设计检测包括规则检测和碰撞检查。规则检测指，设计师预输入强制标准、法律法规和行业规章制度，再利用BIM工具自动检测建筑模型是否符合规则要求，实现减少实施阶段设计变更的次数，加快项目进度和减少因设计变更带来的成本变化。

碰撞检查指，工程项目的不同参与单位，利用BIM检测互相设计之间的冲突，比如建筑、结构、水电管线设计之间的冲突、构件与设备之间的冲突、施工场地与施工机械之间的冲突等。传统的二维设计，不同专业设计师之间很难做到对别人的设计了如指掌，设计之间难免出现冲突。若使用BIM，每种设计师只完成自己的小模型（不同模型包含建筑不同方面的信息）再将多个小模型放入同一个工具融合成一个大模型，即可在大模型里进行碰撞检查，大大提高设计分析、设计检查和设计出图的速度，高效率低成本得到更高质量的设计。

BIM还能实现施工场地空间的碰撞检查。模拟施工现场定位放线、施工道路建设、材料进场等活动之间是否存在空间冲突，确保一切有序进行。BIM在设计阶段的应用取得了良好的效果：在山景城医院综合办公楼项目上，BIM的应用使得整个项目的返工只有0.2%，各系统之间达到零冲突，现场因信息不明确而发出的问询单（request for information）只有两份[1]。

2.3 绿色分析

由于建筑业在我国能耗大户的地位，绿色建筑的概念被更多地认可和接受，是未来建筑业发展的必经之路。而BIM集成了建筑的全部数据信息，能方便地分析建筑物的绿色属性。如建筑物的采光和日照分析、风场分析、建筑噪声分析、建筑绿化环境分析等等。

建筑物的日照分析涉及地理位置、建筑外型、时间等多种复杂因素，靠人工计算很难科学精确地进行日照分析。利用BIM可以兼顾考虑影响日照的所有复杂因素。例如，用BIM模型精准定位地理位置，再通过网络得到当地全年日照信息，即可查看一年中任意时间的日照情况，为调整建筑物的坐标、方位、间距等提供依据，使建筑获得最佳日照条件，最大程度减少室内灯光耗能，满足绿色建筑要求。此外，BIM还能实现绿色检测。在BIM里预输入关于绿色建筑的行业标准，即可评价建筑是否符合标准，快速反映建筑能源消耗性能等绿色属性，为完善绿色设计提供方向和依据。政府部门也可利用BIM简化对绿色建筑认证的过程。

2.4 可视化功能

BIM强大的可视化效果带来的好处是多方面的：可以帮助项目中的非专业方（业主、政府部门）理解设计方案，以此来增加业主和政府部门对设计方案的影响；有助于从多专业的角度分析设计方案；有助于在设计阶段吸收承包商、材料供应商的建议；有助于业主在施工前对建筑的外形和功能特征做出评价；有助于政府部门更快理解设计方案，加快报建速度；有助于发生设计变更时，方便计算设计变更对应的成本、进度、绿色性的变化等。

若建筑体型复杂，如杭州东站枢纽工程项目，二维图纸表现难度大，大型复杂钢结构体系施工难度大。基于BIM可视化技术三维空间建模可以更好地进行设计和模拟各种施工方案，从而达到正确选择合理、有效、安全方案的目的[2]，其可视化效果如图1所示。

3 BIM在竣工验收及运营维护方面的应用

在竣工验收阶段，审查人员可直接调用BIM里的全部工程信息，减少资料准备时间。此外，在核对工程量时，可以利用竣工图翻模形成BIM模型，再将该模型与实际模型放入软件中对比，自动找出存在工程量差异的地方，提高工程量核对的效率。同样，利用BIM的云端技术，直接从云端服务器获取由政府部门发布的最新与取费相关的政策法规，如人工费调整系数、建安税税率等，BIM 模型根据模型所具有的工程属性，自适应地提取符合相应政策法规的费用标准，保证竣工结算费用审核准确无误[4]。我国已有学者提出了基于BIM的工程验收方法和系统的发明专利[5]，可以概括为：读取BIM中待验收项目的信息，如果信息不完整则判断不合格，如果信息完整但信息格式与标准格式不符合则判断不合格，如果信息完整且符合标准格式，则判断为合格。

4 结语

BIM已引起了发达国家建筑业的巨大变革，并且这种影响将越来越大，国内建筑业也迫切需要BIM来释放更多潜力。BIM应用带来的利益是全方面的，包括业主、开发商、设计方、施工单位、政府、监理方、承包商、材料供应商等，其中业主和设计方始终是受益最大者。希望各方受益者能加大BIM的应用和投资，帮助BIM在中国日渐成熟。此外，随着相关技术的不断完善和业主对工程项目建设要求的不断提高，BIM也是行业发展的必经之路。

参考文献

[1] PAK P S.Derivation of an index for evaluating economics of cogeneraion systems and its applications[J].International Journal of Energy Research，1989，13（1）：149-156.

[2] 高永刚，李光金.基于BIM可视化技术在杭州东站中的应用[J].土木建筑工程信息技术，2010，2（4）：55-58.

[3] Brilakis I，Lourakis M，Sscks R，et a1.Toward automated generation of parametric BIMs based on hybrid video and laser scanning data[J].Advanced Engineering Informatics，2010，24（4）：456-465.

[4] 朱芳琳，曹譯匀.BIM技术在建设工程竣工结算中的应用分析[J].价值工程，2014，33（25）：119-120.

[5] 邓绍伦，杨瀚波，杨波，等.一种基于BIM模型的工程验收方法和系统：中国，CN201310245260.0[P].2013-09-04.

[6] 王广斌，张洋，姜阵剑，等.建设项目施工前各阶段BIM应用方受益情况研究[J].山东建筑大学学报，2009，24（5）：438-459.