基于BIM的施工方案分析框架設(shè)計(jì)
1.引言
隨著人民生活水平的不斷提升，建筑行業(yè)也處在升級(jí)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期。當(dāng)前的建筑行業(yè)對(duì)建筑實(shí)體的需求不再只追求基本的居住、辦公、購(gòu)物等功能，而是更加關(guān)注建筑整體的造型、舒適度、便捷度、信息化，或者說(shuō)更趨向智能化。據(jù)報(bào)道稱，世界上奇異造型的建筑和超高層建筑大多都處在我國(guó)境內(nèi)，這些風(fēng)格迥異的建筑不僅給人們生活帶來(lái)了藝術(shù)觀賞的價(jià)值，也給建筑設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)很高的技術(shù)要求。而且隨著國(guó)家推行綠色、環(huán)保、智慧等一系列有關(guān)建筑概念的提出，給當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)和施工也提出了更高的要求，比如在有限的建筑空間內(nèi)如何放置更多的機(jī)電設(shè)備等，這樣就會(huì)導(dǎo)致各相關(guān)專業(yè)在設(shè)計(jì)和施工協(xié)調(diào)上的配合越來(lái)越困難。而傳統(tǒng)的CAD二維模式設(shè)計(jì)施工圖很大程度上已經(jīng)很難滿足當(dāng)前的需求，因?yàn)樾畔⒌牟粚?duì)稱，共享困難，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)施工過(guò)程中出現(xiàn)很多的返工和拆改，不僅加大了設(shè)計(jì)施工成本，而且嚴(yán)重影響進(jìn)度。面對(duì)眾多奇特和復(fù)雜的建筑設(shè)計(jì)而言，單憑CAD二維模式的圖紙反應(yīng)施工信息又很難將其正確表達(dá)，這就對(duì)BIM的運(yùn)用要求越來(lái)越強(qiáng)烈。
目前國(guó)內(nèi)大型建筑如上海中心、深圳平安、世博會(huì)中國(guó)館等對(duì)于BIM的應(yīng)用主要集中在設(shè)計(jì)階段，這種以設(shè)計(jì)師為核心的設(shè)計(jì)方案對(duì)于建筑施工和建筑設(shè)備預(yù)制階段應(yīng)用的比較少，原因不僅是相關(guān)專業(yè)BIM設(shè)計(jì)師缺乏現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，也沒(méi)有充分發(fā)揮BIM跨平臺(tái)、跨階段的特點(diǎn)，使得確定的方案在施工過(guò)程中仍然存在變更和返工的現(xiàn)象。通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)原有的建筑施工方案進(jìn)行可行性框架設(shè)計(jì)并研究論證，不僅可以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，增強(qiáng)施工管理，降低施工成本。
2.基于BIM的施工方案設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)
由于目前國(guó)內(nèi)BIM應(yīng)用還處在設(shè)計(jì)階段，在施工階段也只是進(jìn)行碰撞檢測(cè)等基本項(xiàng)目檢查。多數(shù)項(xiàng)目在進(jìn)行設(shè)計(jì)施工時(shí)都采用的是CAD模式進(jìn)行的二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，這種模式給設(shè)計(jì)人員的計(jì)算負(fù)荷仍然很大，而且在設(shè)計(jì)階段，各專業(yè)信息相對(duì)獨(dú)立，信息無(wú)法進(jìn)行共享，從而導(dǎo)致最終的設(shè)計(jì)方案很難保證在指導(dǎo)施工時(shí)不出現(xiàn)錯(cuò)誤，增加了后期施工協(xié)調(diào)的時(shí)間，反復(fù)的修改不僅增加了勞動(dòng)強(qiáng)度也拖延了施工進(jìn)度。
獨(dú)立的設(shè)計(jì)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)的匱乏，導(dǎo)致設(shè)計(jì)出來(lái)的圖紙不滿足用以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工的情況時(shí)有發(fā)生，為此，施工總承包單位和專業(yè)分包單位需要對(duì)原有的方案進(jìn)行進(jìn)一步的深化設(shè)計(jì)。系統(tǒng)繁多，布局復(fù)雜的情況下，二維模式下的CAD圖紙盡管反應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)的一些參數(shù)，但是各種橋架管線標(biāo)高的變化與其他專業(yè)錯(cuò)綜復(fù)雜的交叉又只能在設(shè)計(jì)師的腦海里進(jìn)行繪制，然后依據(jù)空間三維想象來(lái)判斷是否合理，是否存在碰撞。這種主觀意識(shí)占多數(shù)的設(shè)計(jì)模式下并沒(méi)有充分考慮建筑設(shè)計(jì)規(guī)范，施工規(guī)范和相關(guān)專業(yè)參建方的施工能力等，因此，也僅僅是解決了部分管線碰撞問(wèn)題。
BIM作為建筑“參數(shù)化的展示”，在其設(shè)計(jì)的每一項(xiàng)任務(wù)都是自動(dòng)生成的。采用基于參數(shù)化的模型設(shè)計(jì)理念，不需要依靠大量的圖紙文件等信息，只需要在相應(yīng)的平面圖上作出變更，來(lái)自同一個(gè)建筑模型的其他視圖都會(huì)自動(dòng)發(fā)生調(diào)整，進(jìn)度計(jì)劃以及算量等信息都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，從而避免了因信息缺失而導(dǎo)致的理解誤差?；贐IM和CAD兩種模式下方案設(shè)計(jì)的比較信息見表1所示。
3.基于BIM施工方案可行性分析框架設(shè)計(jì)
在建筑行業(yè)，建筑設(shè)計(jì)人員和施工人員的分離是社會(huì)分工產(chǎn)生的結(jié)果，這種分工不僅有利于建筑行業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化，也使得設(shè)計(jì)和施工在各自的領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)水平更高；但是也導(dǎo)致問(wèn)題的出現(xiàn)，比如設(shè)計(jì)者不了解現(xiàn)場(chǎng)條件和現(xiàn)場(chǎng)施工工藝要求，再比如說(shuō)，智能建筑的提出，使得機(jī)房設(shè)備數(shù)量和設(shè)備的尺寸都有了很大的變化，而現(xiàn)場(chǎng)狹小的空間又會(huì)使得機(jī)房設(shè)備排布受到很多限制，不符合標(biāo)準(zhǔn)，這樣不僅影響施工進(jìn)度而且還影響施工成本。
如何將施工過(guò)程經(jīng)驗(yàn)和施工知識(shí)應(yīng)用到項(xiàng)目策劃、設(shè)計(jì)、采購(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)操作中，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的總體目標(biāo)，得出最經(jīng)濟(jì)，最優(yōu)化的施工方案；在項(xiàng)目前期，項(xiàng)目管理人員對(duì)人力、物力、時(shí)間等提出計(jì)劃要求，承包商利用自己的優(yōu)勢(shì)和施工經(jīng)驗(yàn)在一定程度上反映到設(shè)計(jì)方案上，從而不僅可以避免浪費(fèi)，也減少了施工的困難。
為充分提高基于BIM的施工方案的可行性，需要參建各方同心協(xié)力，貢獻(xiàn)各方的專業(yè)知識(shí)和工作經(jīng)驗(yàn)，采用BIM這個(gè)協(xié)同工作平臺(tái)，將設(shè)計(jì)、施工、管理和采購(gòu)等整合到一起，共同實(shí)現(xiàn)施工方案可行性研究，其施工方案可行性框架設(shè)計(jì)如圖1所示。
圖1基于BIM的施工方案可行性框架
2.1BIM模型設(shè)計(jì)和檢查
BIM技術(shù)的介入都要從三維模式開始，在BIM設(shè)計(jì)階段，BIM設(shè)計(jì)工程師要根據(jù)各專業(yè)的圖紙進(jìn)行各專業(yè)BIM三維模型的搭建。包括BIM建筑模型，主要為參建方提供建筑空間參照；BIM結(jié)構(gòu)模型，主要為相關(guān)設(shè)備，線纜，橋架等提供結(jié)構(gòu)空間參照；BIM暖通模型，可以提供部分風(fēng)管和空調(diào)水管的預(yù)制和安裝，同時(shí)可以指導(dǎo)實(shí)際施工和安裝；BIM機(jī)電模型（BIM強(qiáng)電，BIM弱電），主要為現(xiàn)場(chǎng)施工提供靈活的安裝路徑；BIM給排水模型，主要為重力系統(tǒng)和壓力系統(tǒng)提供角度、尺寸和空間位置的需求等。其檢查主要包括各管線的碰撞，標(biāo)高等相關(guān)量的檢查。
2.2施工檢查
基于BIM的施工方案檢查主要以各承包商或分包單位為核心進(jìn)行，從現(xiàn)場(chǎng)的施工條件和施工能力以及施工工藝來(lái)進(jìn)行過(guò)檢查。主要的檢查角度可以分為：管線碰撞，施工工藝流程跟，維保空間，設(shè)備大小，設(shè)備形狀與尺寸等方面進(jìn)行。同時(shí)施工方的檢查重點(diǎn)要檢查：機(jī)房設(shè)備和排布，管井設(shè)備，線纜管道集中的走道等一些關(guān)鍵部位的檢查。
2.3實(shí)測(cè)實(shí)量檢查
實(shí)測(cè)實(shí)量檢查主要是針對(duì)土建施工伴隨誤差出現(xiàn)的。在允許最大誤差范圍內(nèi)，可以在進(jìn)行BIM設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將可能出現(xiàn)的問(wèn)題反映出來(lái)，指導(dǎo)實(shí)際施工。
3.結(jié)論
由于我國(guó)BIM在應(yīng)用上還處在初級(jí)階段——設(shè)計(jì)階段，未能很好的利用其跨平臺(tái)、跨階段的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)施工階段的指導(dǎo)?；贐IM的施工方案的可行性框架設(shè)計(jì)增強(qiáng)了參建方在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中話語(yǔ)權(quán)，也加強(qiáng)了各方對(duì)原有方案的深入理解和分析，同時(shí)在此基礎(chǔ)上貢獻(xiàn)各參建方的智慧和經(jīng)驗(yàn)。
基于BIM的施工方案可行性框架的設(shè)計(jì)綜合考慮了業(yè)主、設(shè)計(jì)師、承包商、分包商等多方的意見和需求，確保整體方案最優(yōu)。充分發(fā)揮了各方的實(shí)力，也對(duì)項(xiàng)目的質(zhì)量和進(jìn)度給與了保障，充分發(fā)揮了BIM的價(jià)值的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的完美交付。
?。ㄗ髡?洪苑乾）
