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浅析BIM技术在建筑施工方案设计中的应用

  摘要:BIM(Building Information Modeling)建筑信息模型技术是现代信息技术在工程建筑领域中最新成果之一,将BIM技术用于建筑施工方案设计可以保证工程的技术可行性和经济可行性,提高施工质量,降低施工成本。BIM技术还可以用于优化建筑施工方案,发现施工方案中的问题,提前采取应对措施,保证施工顺利有序进行。
        关键词:BIM技术;施工方案可行性;优化设计
        引言
        随着建筑功能多元化、建筑结构复杂化,传统CAD二维的施工方案设计方式已经难以满足大型建筑工程的设计要求。传统设计方式容易产生信息不对称、信息共享程度低等问题,导致施工过程中存在大量返工和拆改,既影响工程进度,又增加工程建设施工成本[1]。BIM技术是现代信息技术在建筑行业应用的新成果,该技术以建筑工程的相关数据为基础,建立工程项目的信息化模型,实现设计施工可视可控。BIM技术的运用提高了决策的科学性和准确性,有利于提高工程质量,减低工程成本。
        1.BIM技术在施工方案设计中的应用
        设计单位是施工方案的设计主体,施工单位是施工方案的实施主体,设计与实施的工作细分是社会发展的必然,效率提高,专业性强。但这种方式也会带来其它问题。譬如,设计单位与施工单位的信息不对称,容易出现方案与现场不符的情况。此外,施工方案包括项目策划、采购、安装诸多内容,传统纯图纸的设计方式难以从整体考虑,容易引起材料浪费、忽视施工难度等问题。而BIM由于先天优势,善于完善上述问题。
        1.1 BIM技术在深化设计中的应用
        一是将BIM技术用于设备深化设计。随着建筑规模越来越大,建筑空间及系统越来越复杂,对建筑各类管线的布置及施工要求也越来越高。传统二维施工方案设计过程中容易出现管线之间或结构构件之间碰撞问题,造成二次施工。将BIM技术用于设备深化设计是指将建筑、结构等专业数据进行整合,建立建筑三维空间模型,再根据各个专业要求导入模型进行碰撞检验,根据碰撞检验结果设计或调整管线施工方案,在施工前发现问题[2]。
        二是将BIM技术用于构建钢结构三维模型。利用BIM技术构建钢结构三维模型,对钢结构进行可视化空间立体布置,再进行碰撞检测,找出施工方案中而问题,减少返工情况。例如,利用BIM技术构建钢结构模型,可根据钢结构模型对钢构件、节点构造方式、工序安排进行优化设计,在安装过程也可以利用BIM模型数据分析钢构件的重量、位置,并对钢构件进行准确定位,为施工人员在复杂环境下进行钢结构吊装施工拟出可行有效的施工组织方案。
        1.2 BIM技术在专业协调中的应用
        施工方案由多个专业协同参与,相互协调是保证工程顺利的基本保障。而传统二维施工方案设计中,由于图纸空间的局限性,容易出现各个专业在空间中形成交叉重叠,因此图纸校对的工作尤为繁重[3]。BIM技术的可视化、智能化优点可以为各专业协调提供技术保障,规避各专业出交叉重叠问题。例如使用BIM技术进行碰撞检测、多维施工管理,发现可能存在的问题,及时调整各专业施工方案。由于BIM的全息模型,实现了各专业之间数据的数据共享,有效减少专业之间的沟通时间和沟通成本,有利于提高设计质量,保证工程效果。
        2. BIM技术在施工方案优化设计中的应用
        将BIM技术用于建筑工程施工方案优化设计主要体现在三个方面,一是优化施工场地布置;二是优化施工设备;三是优化施工技术方案。
        2.1 BIM技术在施工场地布置优化设计中的应用
        与传统二维平面相比,BIM技术具有可视化优点,该模型可以有效集成所有地理和空间信息,构建施工场模型模拟各个施工阶段的现场环境,包括材料、设备的安放及构建二次搬运等,管理人员可利用场地模型进行优化组织方案,确保建筑工程整体施工过程流畅、顺利。
        2.2 BIM技术在机械设备选择优化中应用
        建筑施工设备选择需要符合三个条件,一是设备起重能力与吊装要求相匹配;二是作业半径及高度符合吊装作业要求;三是设备占用空间对其它工序施工不产生单位。将BIM技术用于机械设备优化选择有两个优点,第一,当设备作业能力相同,BIM技术可选择技术更加合理、经济性更高的设备。第二,验证设备参数是否满足施工要求。例如使用BIM技术验证起吊机起吊高度是否符满足安装构建要求[4]。另外,还可以利用BIM技术建立机械设备体系,用于模拟分析,方便验证机械设备参数。
        2.3 BIM技术在施工技术方案优化中应用
        将BIM技术用于施工技术分方案优化主要体现分析施工方案的可行性、施工场地组织规划、施工期间交通规划和施工周期分析。如利用BIM技术建立关于施工进度与构件的模型,仿真设计并分析施工过程,分析过程中导入建筑工程相关参数,如工程量、材料和人力费用,建立关于目标建筑工程的多维模型。施工组织人员可利用多维模型划分施工段,确定单位工程的起点流向以及各个施工顺序,并分析施工顺序的合理性[5]。也可以利用BIM模型分析平行或交叉施工作业,重新确定施工时间、关键工序及路线,得出最优方案。
        结语
        目前BIM技术在国内还处于普及阶段,大部分建筑设计人员还不熟悉BIM的设计方式。前期进行BIM设计需要大量的建模工作,这一方式有别于传统CAD二维图纸的绘制,因此设计方式的转变需要较长的时间。
        笔者认为,普及BIM技术在于两点:一是行业、建筑主管部门方面的政策性引导,类似于现阶段各城市规划部门普及电子报建审批工作,譬如设计施工方案需要进行BIM审批方可实施等;二是开放提倡BIM相关软件的研发,结合互联网,设计出适合国内相关规范、适合业内制图规范的国产化BIM产品。
        BIM技术用于建筑工程施工方案设计的本质在于集约化管理各类建设资源,将BIM技术用于施工方案设计可以提高施工方案的科学性和可行性,在满足工程建设质量的前提下减少施工难度,降低施工成本。随着BIM技术发展完善,我国许多建筑行业从业人员也逐渐看到BIM技术的优势,并致力于研发和创新BIM技术,BIM技术在建筑工程领域中的应用将会越来越广,成为我国建筑行业向现代化、高效化、低碳化发展的重要因素。

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