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BIM在建筑施工中的应用研究

BIM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(见图1)。实体模型内不仅有三维几何形状信息,还包含了大量的非几何形状信息,如建筑构件的材料、重量、价格和进度等,因而可用于模拟真实世界的行为。BIM的应用贯穿于整个项目全生命周期的各个阶段,包括规划、设计、施工和运营管理。

 


 

图1?基于BIM实现项目全生命周期信息传递

 

随着国内建筑业对BIM的了解越来越多,大家逐渐认识到BIM对行业、企业发展的重要性。《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》中曾多次提到BIM技术,建设行业已经把BIM作为支撑行业产业升级的核心技术重点发展。与此同时,对BIM相关标准、规范的呼声也越来越高。为此,住建部组织了BIM相关标准的研究工作,由中国建筑科学研究院牵头成立了“中国BIM发展联盟”,联合国内研究单位、院校、企业、软件开发商共同承担BIM标准的研究以及BIM软件的开发。

同时,与BIM有关的技术交流也越来越多。2010年、2012年,中国图学学会在北京成功举办了“BIM 技术在设计、施工及房地产企业协同工作中的应用”国际技术交流会。而在设计领域、施工领域,BIM已经开始了探索式的应用。

继北京奥运会主体育场——“鸟巢”首次使用BIM技术后,上海中心、北京“中国尊”、银河SOHO、武汉中心、天津117大厦等大型、复杂项目也开始在设计和施工阶段采用BIM技术。

BIM在施工阶段的应用,所带来的优势主要体现在六大方面:可视化展示、施工工序及工艺模拟、机电专业深化设计、施工进度模拟、施工成本管理和数字化构件加工。

可视化展示。如利用设计院提供的二维图纸建立土建结构及机电BIM模型(见图2),基于BIM的精装修(见图3),BIM模型的整合(见图4)。

 

图2?土建结构及机电BIM模型

 

图3?基于BIM的精装修

图4?云南科技馆各专业整合模型

 

施工工序及工艺模拟。如对施工方案的验证(见图5),BIM技术在深基坑中的应用(见图6),对于复杂结构的梁柱节点进行模拟以反映施工现场实际工序情况(见图7)。

 

图5?钢结构在吊装过程中的碰撞验证

图6?建研院新科研大楼基坑支护、桩基础、锚杆模型的建立

图7?对复杂节点的模拟

 

机电专业深化设计。建立机电专业BIM模型,实现碰撞检查、管线综合、数字化加工、预构件加工、模拟安装等应用(见图8)。

 

图8?机房设备及管线综合布置

 

施工进度模拟。通过将BIM模型与施工进度计划关联和场地状况进行4D动态模拟,4D动态模拟形象地反映了施工过程中施工现场状况以及各项数据的变化。通过对日期、工序的选择,更可直观展示当日、当前工序工程进展情况以及工程量变化情况。

如,PKPM-4D施工动态模拟软件具有易用性,只需简单三步实现4D施工管理;可展示进度计划:支持导入主流进度计划软件格式,并提供进度展示功能(见图9);可展示建筑模型:兼容目前市场上的多种建模软件,如:Revit、Archicad、Magicad等。此外,本管理系统还可导入IFC格式的文件,在系统中形成建筑模型,方便用户使用,免除了用户每次应用时需要打开多个系统的问题。平台通过分析场地布置与施工进度之间、各种施工设施之间、材料供给与需求之间等诸多复杂的依存关系,将BIM模型和施工进度计划链接起来,可实现BIM模型与进度软件之间的双向数据交流和反馈。

 

图9?进度计划展示

 

 施工成本管理。通过PKPM-5D施工动态模拟软件,利用BIM模型,实现了工程量计算与计价的双向数据衔接,当模型改动时能够实时反映工程造价的变化。在BIM模型中已经包含了完备的成本数据,与进度信息结合,随着形象进度的动态展示,实时生成S型成本曲线(见图10)。

 

图10?实时生成S型成本曲线

 

数字化构件加工。可实现钢结构专业BIM深化设计、竣工验收等。

 

文/中国建筑科学研究院?王?静

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