建筑設(shè)計(jì)行業(yè)前沿技術(shù)之一：基于BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)與施工(四)

        2.2 國(guó)內(nèi)概況

        BIM技術(shù)最早從2002年引入工程建設(shè)行業(yè)，進(jìn)入國(guó)內(nèi)可以追溯到2004年。當(dāng)時(shí)，國(guó)內(nèi)關(guān)于BIM技術(shù)的叢書才初露頭角。之后，隨著我國(guó)“十五”科技攻現(xiàn)關(guān)計(jì)劃及“十一五”科技支撐計(jì)劃的開展， BIM技術(shù)開始應(yīng)用于部分示范工程。自2006年奧運(yùn)場(chǎng)館項(xiàng)目嘗試使用BIM開始，BIM開始引起國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)行業(yè)的重視。特別是2009年以來(lái)，BIM在設(shè)計(jì)企業(yè)中的應(yīng)用得到快速發(fā)展。十二五開局之年，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《2011 ~2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，將“加快建筑信息模型(BIM)、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作等新技術(shù)在工程中的應(yīng)用”列入總體目標(biāo)，確立了大力發(fā)展BIM技術(shù)的基調(diào)。

        根據(jù)2010年建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)督與行業(yè)發(fā)展司公布的數(shù)據(jù)表明，全國(guó)共有勘察設(shè)計(jì)企業(yè)12375家（其中甲級(jí)企業(yè)1928家，乙級(jí)企業(yè)3410家），在2010年公布的設(shè)計(jì)企業(yè)100強(qiáng)中，應(yīng)用BIM的占80%，可以看出BIM在我國(guó)處于快速的發(fā)展當(dāng)中。很多大型設(shè)計(jì)單位還專門成立了BIM中心，開展BIM技術(shù)應(yīng)用和推廣，甚至開展建筑全生命周期的信息技術(shù)服務(wù)。例如：上海現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)在上海世博會(huì)項(xiàng)目、外灘SOHO、凌空SOHO和后世博園區(qū)央企總部等重點(diǎn)項(xiàng)目中開始大量使用BIM技術(shù)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，在申都、斐訊總部大樓項(xiàng)目中實(shí)施了設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維全過(guò)程的技術(shù)服務(wù)，并專門成立集團(tuán)數(shù)字化技術(shù)研究咨詢部；CCDI于2009年成立建筑數(shù)字化業(yè)務(wù)部；上海上安機(jī)電設(shè)計(jì)事務(wù)所有限公司于2008年成立BIM部門；中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院開展全員BIM培訓(xùn)，2010年發(fā)布《建筑/結(jié)構(gòu)/設(shè)備專業(yè)BIM手冊(cè)》等;大型開發(fā)商單位綠地、萬(wàn)科、SOHO、萬(wàn)達(dá)等也開始嘗試使用BIM技術(shù)。

        2.3 國(guó)內(nèi)BIM行業(yè)現(xiàn)狀

        雖然BIM技術(shù)在國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了遍地開花的繁榮表象。其實(shí)，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)、施工行業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用的高水平項(xiàng)目數(shù)量、應(yīng)用深度、廣度、水平依然有限。一項(xiàng)新技術(shù)在其發(fā)展與普及過(guò)程中往往會(huì)遇到種種阻礙，需要各方放緩腳步，冷靜反思與積極應(yīng)對(duì)，BIM技術(shù)也不例外。總體而言，國(guó)內(nèi)BIM技術(shù)現(xiàn)狀有如下特點(diǎn)：

        (1) 大型企業(yè)已接觸或應(yīng)用BIM，但各企業(yè)中的人員普及率仍然較低；

        (2) BIM推廣具有很大的地域性，發(fā)達(dá)城市推普及度較高，二、三線城市則很少受到關(guān)注；

        (3) BIM理念理解上仍有偏差；

        (4) 政府項(xiàng)目和大型項(xiàng)目業(yè)主開始關(guān)注BIM，開始嘗試要求在設(shè)計(jì)和施工中使用BIM；

        (5) 在設(shè)計(jì)和施工方面，已經(jīng)有不少項(xiàng)目對(duì)BIM技術(shù)開展了實(shí)質(zhì)性的應(yīng)用。

        3. 基于BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)與施工

        設(shè)計(jì)與施工階段存在不同的工作側(cè)重點(diǎn)、工作內(nèi)容也大相徑庭，設(shè)計(jì)階段的BIM關(guān)注的是方案比選、方案調(diào)整、性能分析、可視化表達(dá)。施工階段的BIM則關(guān)注BIM模型在施工、運(yùn)營(yíng)階段的深入應(yīng)用，基本上不涉及圖面表達(dá)。同時(shí)，施工階段是設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)向?qū)嵨锏闹匾�階段，同時(shí)也是業(yè)主投入最大的一塊。兩者在使用目的、深度要求、軟件工具等方面均有不同，導(dǎo)致設(shè)計(jì)方的BIM模型并不總是可以直接流轉(zhuǎn)到施工階段，兩個(gè)階段的模型銜接是值得探討的課題。想要讓設(shè)計(jì)和施工無(wú)縫銜接，首先得明晰責(zé)任、權(quán)利，然后是提高兩者之間的信息傳遞與處理能力，這樣才能及時(shí)和有效解決問(wèn)題。BIM在設(shè)計(jì)和施工領(lǐng)域主要的傳統(tǒng)應(yīng)用主要有：方案論證、可視化設(shè)計(jì)、性能化分析、協(xié)同設(shè)計(jì)、管線綜合、施工現(xiàn)場(chǎng)配合、工程量統(tǒng)計(jì)、施工進(jìn)度模擬、施工組織模擬、物料跟蹤、預(yù)制件加工和竣工模型交付等。

        近年,隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)一些項(xiàng)目不僅在設(shè)計(jì)階段有所建樹，更是延展到施工階段，甚至管理中。例如，外灘SOHO項(xiàng)目實(shí)踐了4D、5D、云技術(shù)；寧波城市展覽館項(xiàng)目實(shí)踐了三維協(xié)同設(shè)計(jì)和出圖；上海玉佛禪寺修繕改建項(xiàng)項(xiàng)目中應(yīng)用了點(diǎn)云、安裝模擬等施工技術(shù)；申都大廈項(xiàng)目借助BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)綠色三星和FM；證大喜馬拉雅中心，實(shí)現(xiàn)了基于BIM的高性能集成分析和模型自動(dòng)出圖；上海第一食品商店通過(guò)BIM和點(diǎn)云實(shí)施保護(hù)修繕；曹妃甸國(guó)際生態(tài)城水上會(huì)館項(xiàng)目中BIM視線了協(xié)助工程管理；崇明商業(yè)綜合體項(xiàng)目中，通過(guò)BIM進(jìn)行幕墻設(shè)計(jì)，打通鋼結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)隔閡，突破幕墻結(jié)構(gòu)懸挑極限等。下面，就近年在BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)與施工中涌現(xiàn)的一些新的技術(shù)做簡(jiǎn)單介紹：

        (1) 4D 施工進(jìn)度控制

        4D，即在施工階段，通過(guò)BIM直觀的掌控項(xiàng)目施工進(jìn)度，基于BIM模型以及工程量清單完成工程進(jìn)度計(jì)劃的編制，對(duì)工程進(jìn)度實(shí)際值和計(jì)劃值進(jìn)行比較，早期預(yù)警工程誤期，動(dòng)態(tài)控制整個(gè)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)現(xiàn)了不同施工方案的靈活比較,發(fā)現(xiàn)了影響工期的潛在風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)設(shè)計(jì)變更時(shí)，BIM亦能迅速更新工程工期。

        上海現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)數(shù)字化技術(shù)研究咨詢部與SOHO中國(guó)合作，在外灘SOHO項(xiàng)目上成果實(shí)施了跨平臺(tái)的項(xiàng)目進(jìn)度BIM。下圖4D模型中反映了SOHO項(xiàng)目施工的進(jìn)度的情況，左邊是工程量清單，右邊地下工程模型，兩者實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的關(guān)聯(lián)。不同的色彩反映了工程進(jìn)度的情況，比如：提前、進(jìn)行中和滯后。 

        (2) 5D 施工進(jìn)度和成本聯(lián)動(dòng)

        5D 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了施工進(jìn)度和成本聯(lián)動(dòng)，可以動(dòng)態(tài)的控制工程成本。5D模擬為項(xiàng)目部提供更精確靈活的施工方案分析以及優(yōu)化，BIM可以實(shí)現(xiàn)精確管理,監(jiān)控控制項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工進(jìn)度；實(shí)現(xiàn)實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度對(duì)比，進(jìn)度款支付控制，成本與付款分析等應(yīng)用。集團(tuán)數(shù)字化技術(shù)研究咨詢部與SOHO中國(guó)合作，在外灘SOHO項(xiàng)目上成果實(shí)施了跨平臺(tái)的預(yù)算BIM。

        (3) GIS+BIM超大規(guī)模協(xié)同及分析

        該技術(shù)是針對(duì)百萬(wàn)平方米以上超大型的園區(qū)和城鎮(zhèn)設(shè)計(jì)使用的大規(guī)模三維協(xié)同技術(shù)，包括了市政、道路等公共設(shè)施。集團(tuán)在后世博央企總部項(xiàng)目中正在研究和嘗試使用該技術(shù)。計(jì)劃在數(shù)字化園區(qū)里利用三維模型開展一系列性能化分析（日照、抗震、抗風(fēng)、交通、疏散、火災(zāi)、防汛、節(jié)能、環(huán)境影響分析等）的集成應(yīng)用技術(shù)。并通過(guò)超大項(xiàng)目群性能模擬仿真分析，在各單個(gè)項(xiàng)目施工開始之前就將其最優(yōu)的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案遴選出來(lái)，使得項(xiàng)目建成后既對(duì)其周圍環(huán)境產(chǎn)生的不利影響最小，又能實(shí)現(xiàn)單體建筑的使用功能最優(yōu)。

        (4) 三維協(xié)同設(shè)計(jì)及出圖

        基于三維構(gòu)建的多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的成果是多專業(yè)的三維設(shè)計(jì)模型，可從中生成項(xiàng)目圖紙。該技術(shù)在寧波城市展覽館等項(xiàng)目中已經(jīng)得到實(shí)踐。

        (5) 綠色FM

        綠色建筑運(yùn)維優(yōu)化，通過(guò)ＢＩＭ與ＦＭ對(duì)接優(yōu)化樓宇自控系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)均能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)與控制,并采用智能化手段進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行狀況的數(shù)據(jù)計(jì)量。

        (6) 集成性能分析

        集成性能化分析依托于高性能計(jì)算機(jī)平臺(tái)，通過(guò)模型綜合考量太陽(yáng)輻射分析，采光分析、遮陽(yáng)及遮擋優(yōu)化設(shè)計(jì)、風(fēng)環(huán)境模擬分析、熱環(huán)境分析、高性能結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，進(jìn)行歸納和折中，為設(shè)計(jì)提供優(yōu)化依據(jù)，提升項(xiàng)目的品質(zhì)。

        (7) 三維點(diǎn)云

        該技術(shù)是三維激光掃描與BIM 相結(jié)合的產(chǎn)物，能將建筑的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)完整的采集和歸檔，為設(shè)計(jì)、施工提供真實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為項(xiàng)目各方提供交流展示與管理的平臺(tái)。可以廣泛的應(yīng)用于各類建筑施工和建筑修繕項(xiàng)目中。

        (8) 云技術(shù)

        云技術(shù)是分布式計(jì)算技術(shù)的一種，其最基本的概念，是透過(guò)網(wǎng)絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序自動(dòng)分拆成無(wú)數(shù)個(gè)較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)經(jīng)搜尋、計(jì)算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。透過(guò)這項(xiàng)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)，達(dá)成處理數(shù)以千萬(wàn)計(jì)甚至億計(jì)的信息，達(dá)到和“超級(jí)計(jì)算機(jī)”同樣強(qiáng)大效能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。BIM與云技術(shù)結(jié)合意義深遠(yuǎn)，但是就目前而言，主要有兩點(diǎn)作用：其一，減少硬件設(shè)備的投入，節(jié)約成本。具體實(shí)施上，通過(guò)使用云計(jì)算服務(wù)提高約數(shù)倍的可視化渲染速度，相當(dāng)于1臺(tái)計(jì)算機(jī)完成了3~４臺(tái)計(jì)算機(jī)的渲染任務(wù)。云渲染適合對(duì)效果要求不太高、數(shù)量多、周期短、迅速反饋的場(chǎng)合。其二，云存儲(chǔ)增強(qiáng)了異地跨平臺(tái)協(xié)作的可實(shí)施性。通過(guò)將圖紙、BIM模型、照片、文本等工程資料上傳到云空間后，可以通過(guò)聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)、手機(jī)、平板電腦終端進(jìn)行快速查閱和批注。無(wú)論是設(shè)計(jì)師、現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)理人員還是身在異地的業(yè)主都可以實(shí)時(shí)地查閱分級(jí)的工程文件。