BIM技术实践

建筑企业推广BIM技术的方法与实践

中国建筑第七工程局有限公司，郑州，450004

摘要:为加快推广建筑信息模型（BIM）在工程中的应用，本文从建筑业发展对信息化需求、建筑企业推广BIM技术出发，着重阐述了建筑企业推广BIM技术的基本思路和重点任务，介绍BIM技术在福州奥体中心和安庆体育场项目实施情况。

引言

BIM的全称是Building Information Modeling，即:建筑信息模型。它以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对工程项目设施实体和功能特性的数字化表达。BIM技术核心是解决信息孤岛问题，实现信息共享，BIM的作用是使建筑项目信息在规划、设计、施工和运行全生命周期全过程中充分共享、无损传递，为多方协同工作提供坚实基础，促进建筑全产业链的技术模式和管理模式变革，加快建筑业技术和管理水平升级。

《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》指出，要加快BIM技术在工程中的应用，这为推动建筑业信息建设指明了方向。然而应用BIM技术建筑企业较少，在项目应用上多停留在某一阶段，应用深度不足，如何加快BIM技术在项目全生命周期深度应用成为业界关注的焦点。因此推广BIM技术在建筑业企业中应用进而实现企业技术和管理升级是建筑企业的必然选择。

1 建筑业发展对信息化技术提出更高要求

1.1 工程复杂技术难度大

传统二维CAD设计通过平面、立面、剖面线条表达建筑构成，但现在工程项目日趋复杂，建筑形式各异，复杂的造型如何进行准确的图纸表达和专业协同，传统靠人脑想象图纸已不切实际。而BIM可以提供可视化思路，让以往蓝图上线条构件变成三维立体实物图形展示在人们面前。

1.2 项目管理难度大

工程项目复杂及技术难度增大导致工程项目数据量大，各岗位间数据流通效率低、团队协作能力差，从而使项目管理难度加大。

项目管理各线条获取数据难度大，项目海量的工程数据的及时性和准确性会直接影响到项目进度、成本、质量的精细管控。

1.3 业务模式转变

建筑业正处于战略转型的关键时期，产业结构正从单一的房建施工业务向房建、基础设施建设和地产开发复合结构转型。“建房”到“建城”的转变打通了勘察、规划、设计、开发投资、施工运营的那个环节，为更好整合各环节，迫使我们必须开展基于BIM的城市微环境生态模拟及建筑全生命周期管控。

“城市综合体”是将城市中商业、居住、餐饮、展览、娱乐和交通等三项进行组合，并在各部分建立一种相互依存、相互助益能动关系，从而形成一个多功能、高效综合体。城市综合体复杂程度高、综合性强，对设计施工运营的协调和把控能力提出全新挑战。

1.4 建筑信息化必然趋势

BIM应用始于美国，美国总务管理局（GSA）自2003年就开始实施国家3D-4D-BIM项目，BIM在美国公共建设项目中得到了广泛应用。欧洲已有多家政府机构致力于BIM标准的制定，特别是芬兰、挪威、德国等国，基于BIM技术的应用软件普及率已经达到60%-70%[1]。韩国计划2016年实现全部公共设施项目使用BIM技术，日本BIM应用已扩展到全国范围，并上升到政府推进的层面；2010年新加坡公共工程全面以BIM设计施工，要求2015年所有公私建筑使用BIM技术并实现基于BIM技术的资料交付；2010年香港房屋署颁布BIM应用指南，计划到2014年所有香港房屋署项目全部采用BIM技术；2011年5月我国住房和城乡建设部颁布《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》，提出“十二五”期间，基本实现建筑企业信息系统的普及及应用，加快建筑信息模型（BIM）技术在工程中应用的总体发展目标。

2 建筑企业推动BIM技术的基本思路

针对建筑行业实践性强以及以项目为载体的特点，提出以“实现建设项目全生命周期信息化的精细管控”为目标，强化团队建设、制度建设和软硬件建设，突出BIM技术与项目相结合，着力提升企业信息化水平。

具体目标是：

（1）规划阶段：基于微环境生态模拟评估与三维仿真实现与传统规划方案的设计、评审、优化结合起来。

（2）设计阶段：基于3D参数化设计提高协同设计及优化分析能力。

（3）施工阶段:根据我国施工管理特点和实际需求，提出工程施工BIM应用的技术架构、系统流程和应对措施，提供施工阶段BIM技术应用。

（4）运营阶段:实现资产管理、空间管理、建筑系统分析及灾害应急模拟等。

3 建筑企业推广BIM技术的重点工作

（1）强化BIM技术对企业发展重要性认识

BIM技术促进了建筑全生命周期技术和管理模式的变革，BIM技术的发展为城市规划提供了一种重要技术手段，实现对城市微环境生态模拟与评估，为城市规划管理和城市规划设计提供辅助决策支持；基于参数化的BIM技术提高了设计效率，三维模型缩短了各方沟通时间；基于BIM技术的虚拟建造等技术降低了施工阶段返工，提高了施工质量，消除了安全隐患；BIM技术为后期运营管理提供了精确、大量的设施信息，为人群行为、疏散模拟、能耗模拟、应急预案、环境模拟奠定了良好基础。

针对管理中存在的信息共享差、对未来预测不足等问题，采用基于BIM模型这一平台实现建设项目全生命周期信息共享，避免各专业系统间信息断层，解决传统的基于纸质的链状传递过程中信息延误、缺损等问题，实现建设项目全生命周期精细化管控，提升企业管理水平升级。

基于BIM技术对企业重要性的认识，中建七局举办了两期由领导决策层、局属单位负责人、技术人员和管理人员参加的2012年中建七局BIM技术研讨会。

（2）建立健全保障机制

建立BIM组织机构，科学制定BIM发展规划，统筹BIM技术推广与技术研发；制定BIM 相关制度，实现BIM管理工作规范化、制度化和科学化；出台政策，加强BIM应用激励政策，对BIM人力资源发展、技术普及、能力建设和工程应用提供激励。

中建七局建立了BIM工作站，明确了工作站技术推广、技术研发、技术服务职能，制定了企业BIM发展的中长期发展规划，制定了BIM工作人员、电子成果管理办法，梳理了个人流程、团队流程和项目工作流程，出台了有关政策，要求所属企业项目实施中增加BIM应用要求，创造BIM应用需求，作为培育和锻炼BIM人才的有效途径。同时强化BIM应用激励政策，拓展BIM人才发展渠道，吸引更多技术和管理人员积极学习BIM理论知识和提高软件应用能力。

（3）强化团队建设

企业要形成BIM生产力，要强化团队建设，分层次、分专业组建BIM团队。分层次就是企业根据自身BIM应用水平，考虑组建BIM应用、BIM研究、BIM软件开发团队，分专业就是要结合企业业务，组建如建筑、结构、机电、桥梁、钢结构等不同专业构成的BIM团队。在BIM团队建设过程中，为确保BIM团队发挥应有的作用，企业应明确BIM能力建设目标，合理制定BIM团队的任务和不同阶段发展规划。

中建七局选择BIM应用团队建设作为推广BIM着手点，坚持“以学促产、以产带学、产学联动”的培养模式，先后以福州奥体中心、安庆体育场、周口电视台为项目试点，在项目

点开展BIM技术应用培训，共培养学员300多人次，现有2个项目工作站，1个公司级工作站，初步形成了企业BIM建模及初级应用能力。

（4）加大软硬件建设

硬件和软件是一个完整的计算机系统，互相依存，确定软件之后，考虑应如何配置硬件。BIM技术应用是基于该技术的诸多建筑工程应用软件，典型的如美国Autodesk公司的Revit 系列软件，匈牙利Graphisoft公司的Archicad软件等，这些软件都是基于三维的工作方式，对硬件的计算能力和图形处理能力提出很高要求，需要高性能的计算机。软件之间彼此交互性较差，功能尚不完善，要提高BIM全生命周期应用，尚需对软件进行二次开发等。此外，对于一个项目团队，可以根据每个成员的工作内容，配置不同硬件，形成阶梯配置。比如，单专业的建模可以考虑较低的配置，对于多专业模型的整合就需要较高配置，若采用网络协同工作方式，还需要设置中央存储服务器。因此要加大软硬件投入。

4、中建七局BIM技术实施案例

4.1 福州奥体中心BIM实施案例

4.1.1福州奥体中心工程简介

福州市海峡奥体中心由“一场三馆”和商业中心及配套设施组成，总占地面积约1100亩，建筑面积32.5万平方米，该项目总投资约30亿元。福州海峡奥体中心项目建成后将作为2015年全国第八届城市运动会的主场馆。

4.1.2 BIM技术在该项目上的应用

（1）模型漫游

传统技术手段无法直观展现建筑全景，通过计算机虚拟技术，以BIM的真实模型为基础，在虚拟的空间进行模型漫游，可以直观展示任意位置所见（见图1、图2）。这样可以比较全面地评估任意位置景观可视度，从而为项目的整体评估提供全面、科学的依据。

(2)管线碰撞检查

针对体育场管线众多的问题，应用BIM工具创建了管线模型并与项目建筑和结构模型进行了碰撞检测，发现部分管线标高错误（见图3），桥架（图4）与结构发生3处碰撞以及管线与管线发生7处碰撞（见图5、图6）。

（3）技术交底

针对体育场某些节点复杂（见图7、图8），构件空间关系定位等问题，建立模型，指导施工。三维可视节点图直观，钢筋尺寸和定位准确，便于直接指导施工，同时可以对节点处进行钢筋碰撞校对。

（4）仿真施工模拟

福州奥体中心上部屋面罩棚（见图9、图10）采用最先进的结构体系—双向斜交斜放桁架系钢结构体系，由于该结构体系在国内体育场中尚属首次采用，施工难度较大，通过建立BIM模型，对钢结构罩棚施工进行模拟，验证施工方案的可行性。

4.2安庆体育场BIM实施案例

4.2.1安庆体育场概况

安庆体育中心体育场是一座有着4万座的多功能甲级中型体育场。它体型巨大，结构复杂，其下部看台由钢筋混凝土径向框架加环向框架与预制看台板组成，上部采用大型钢结构体系的屋顶罩棚，外部围护包括玻璃幕墙，石材幕墙及钢结构等，建筑结构安全等级为一级。体育场西侧看台下为四层，东侧看台下五层，室外设计地平面至坐席平面最高处高度达32.99米。

4.2.2 BIM技术在该项目上的应用

（1）远程网上“图纸”会审

基于BIM模型（见图11、图12），开展远程“图纸”会审，BIM模型能够直观反映会审中的暴漏的问题，便于实时变换角度进行全方位、多角度观察，便于各专业协调沟通、同步调整，实时反馈，讨论修改。

（2）施工现场配合

BIM模型提供了三维交流环境，与传统模式下项目利用二维图纸进行交流相比，效率大大提高。BIM逐渐成为一个便于施工现场各方交流的平台，方便各种方案论证（见图13、图14），提高协同能力。

图13 外墙装修方案图14 土建施工方案

（3）管线碰撞检查

由于二维图纸信息缺失以及缺少直观的交流平台，导致管线综合效率较低，项目部BIM 技术，通过建立各专业模型，利用Navisworks进行管线碰撞检查（见图15、图16），进行了风管与结构、风管与风管、风管与其他管线碰撞检查，从而能够在虚拟的三维环境下方便地发现设计中的碰撞冲突，极大提高管线综合效率，不仅可以事前排除项目施工环节中碰撞冲突，而且可以显著减少变更，降低由于施工协调造成的成本和工期延误。

BIM技术推广应用是建筑业信息化的必然趋势，也是企业转变发展方式的必然选择。目前，BIM在建筑业中的应用还存在以下不足：

（1）BIM推广应用大环境尚不成熟，政府和行业应完善建筑业BIM技术相关标准、规范、政策，积极引导和激励建筑企业推进BIM。

（2）BIM应用软件之间缺乏交互性，兼容性不强；软件功能性有待加强。

（3）项目运作缺少协同，BIM应用过程中缺少统筹管理，项目不同阶段、不同专业及参与方信息缺少统筹规划，导致信息孤岛，影响BIM应用效果。

BIM技术已被住房城乡建设部列为“十二五”期间重点攻关项目，笔者认为BIM将在以下几个方面取得突破：

（1）智慧建筑

伴随BIM相关技术的集成与创新，传统建筑与移动技术、无线射频等技术不断融合，建筑将具有智慧，从规划、设计、施工、运营、拆除过程中的建筑信息可以实现毫无保留的存储，建筑也将被赋予记忆，建筑通过传感技术对建筑安全、质量等方面监测和全面感知，随时、随地、随需与人进行智能互动。

（2）智能协同平台

建立和完善信息标准体系，强化功能应用开发，通过BIM技术形成信息协同平台，实现该平台与设计施工系统、工程项目管理系统、知识管理系统与辅助决策系统集成，打造智能协同平台，提升企业管理水平。

(3)智能化施工与绿色建造

通过BIM技术与住宅产业化结合，打造设计、工厂制造、现场安装一体化，提升数字建造技术，实现建筑住宅智能化施工；利用BIM技术虚拟仿真及信息集成优势，对城市微环境与单体建筑进行生态模拟与三维仿真，提升绿色建造技术水平。