基于BIM的施工方案分析框架設計
1.引言
隨著人民生活水平的不斷提升，建筑行業(yè)也處在升級轉(zhuǎn)型的關鍵時期。當前的建筑行業(yè)對建筑實體的需求不再只追求基本的居住、辦公、購物等功能，而是更加關注建筑整體的造型、舒適度、便捷度、信息化，或者說更趨向智能化。據(jù)報道稱，世界上奇異造型的建筑和超高層建筑大多都處在我國境內(nèi)，這些風格迥異的建筑不僅給人們生活帶來了藝術(shù)觀賞的價值，也給建筑設計和施工帶來很高的技術(shù)要求。而且隨著國家推行綠色、環(huán)保、智慧等一系列有關建筑概念的提出，給當前建筑設計和施工也提出了更高的要求，比如在有限的建筑空間內(nèi)如何放置更多的機電設備等，這樣就會導致各相關專業(yè)在設計和施工協(xié)調(diào)上的配合越來越困難。而傳統(tǒng)的CAD二維模式設計施工圖很大程度上已經(jīng)很難滿足當前的需求，因為信息的不對稱，共享困難，導致在設計施工過程中出現(xiàn)很多的返工和拆改，不僅加大了設計施工成本，而且嚴重影響進度。面對眾多奇特和復雜的建筑設計而言，單憑CAD二維模式的圖紙反應施工信息又很難將其正確表達，這就對BIM的運用要求越來越強烈。
目前國內(nèi)大型建筑如上海中心、深圳平安、世博會中國館等對于BIM的應用主要集中在設計階段，這種以設計師為核心的設計方案對于建筑施工和建筑設備預制階段應用的比較少，原因不僅是相關專業(yè)BIM設計師缺乏現(xiàn)場施工經(jīng)驗，也沒有充分發(fā)揮BIM跨平臺、跨階段的特點，使得確定的方案在施工過程中仍然存在變更和返工的現(xiàn)象。通過BIM技術(shù)對原有的建筑施工方案進行可行性框架設計并研究論證，不僅可以提高設計質(zhì)量，加快施工進度，增強施工管理，降低施工成本。
2.基于BIM的施工方案設計優(yōu)勢
由于目前國內(nèi)BIM應用還處在設計階段，在施工階段也只是進行碰撞檢測等基本項目檢查。多數(shù)項目在進行設計施工時都采用的是CAD模式進行的二維圖紙設計，這種模式給設計人員的計算負荷仍然很大，而且在設計階段，各專業(yè)信息相對獨立，信息無法進行共享，從而導致最終的設計方案很難保證在指導施工時不出現(xiàn)錯誤，增加了后期施工協(xié)調(diào)的時間，反復的修改不僅增加了勞動強度也拖延了施工進度。
獨立的設計人員對現(xiàn)場施工經(jīng)驗的匱乏，導致設計出來的圖紙不滿足用以指導現(xiàn)場實際施工的情況時有發(fā)生，為此，施工總承包單位和專業(yè)分包單位需要對原有的方案進行進一步的深化設計。系統(tǒng)繁多，布局復雜的情況下，二維模式下的CAD圖紙盡管反應的現(xiàn)場的一些參數(shù)，但是各種橋架管線標高的變化與其他專業(yè)錯綜復雜的交叉又只能在設計師的腦海里進行繪制，然后依據(jù)空間三維想象來判斷是否合理，是否存在碰撞。這種主觀意識占多數(shù)的設計模式下并沒有充分考慮建筑設計規(guī)范，施工規(guī)范和相關專業(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題。
BIM作為建筑“參數(shù)化的展示”，在其設計的每一項任務都是自動生成的。采用基于參數(shù)化的模型設計理念，不需要依靠大量的圖紙文件等信息，只需要在相應的平面圖上作出變更，來自同一個建筑模型的其他視圖都會自動發(fā)生調(diào)整，進度計劃以及算量等信息都會發(fā)生相應的變化，從而避免了因信息缺失而導致的理解誤差?；贐IM和CAD兩種模式下方案設計的比較信息見表1所示。
3.基于BIM施工方案可行性分析框架設計
在建筑行業(yè)，建筑設計人員和施工人員的分離是社會分工產(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，也使得設計和施工在各自的領域內(nèi)技術(shù)水平更高；但是也導致問題的出現(xiàn)，比如設計者不了解現(xiàn)場條件和現(xiàn)場施工工藝要求，再比如說，智能建筑的提出，使得機房設備數(shù)量和設備的尺寸都有了很大的變化，而現(xiàn)場狹小的空間又會使得機房設備排布受到很多限制，不符合標準，這樣不僅影響施工進度而且還影響施工成本。
如何將施工過程經(jīng)驗和施工知識應用到項目策劃、設計、采購和現(xiàn)場操作中，以實現(xiàn)項目的總體目標，得出最經(jīng)濟，最優(yōu)化的施工方案；在項目前期，項目管理人員對人力、物力、時間等提出計劃要求，承包商利用自己的優(yōu)勢和施工經(jīng)驗在一定程度上反映到設計方案上，從而不僅可以避免浪費，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，貢獻各方的專業(yè)知識和工作經(jīng)驗，采用BIM這個協(xié)同工作平臺，將設計、施工、管理和采購等整合到一起，共同實現(xiàn)施工方案可行性研究，其施工方案可行性框架設計如圖1所示。
圖1基于BIM的施工方案可行性框架
2.1BIM模型設計和檢查
BIM技術(shù)的介入都要從三維模式開始，在BIM設計階段，BIM設計工程師要根據(jù)各專業(yè)的圖紙進行各專業(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，主要為相關設備，線纜，橋架等提供結(jié)構(gòu)空間參照；BIM暖通模型，可以提供部分風管和空調(diào)水管的預制和安裝，同時可以指導實際施工和安裝；BIM機電模型（BIM強電，BIM弱電），主要為現(xiàn)場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，標高等相關量的檢查。
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行，從現(xiàn)場的施工條件和施工能力以及施工工藝來進行過檢查。主要的檢查角度可以分為：管線碰撞，施工工藝流程跟，維?？臻g，設備大小，設備形狀與尺寸等方面進行。同時施工方的檢查重點要檢查：機房設備和排布，管井設備，線纜管道集中的走道等一些關鍵部位的檢查。
2.3實測實量檢查
實測實量檢查主要是針對土建施工伴隨誤差出現(xiàn)的。在允許最大誤差范圍內(nèi)，可以在進行BIM設計時進行模擬實驗，采用增強現(xiàn)實技術(shù)將可能出現(xiàn)的問題反映出來，指導實際施工。
3.結(jié)論
由于我國BIM在應用上還處在初級階段——設計階段，未能很好的利用其跨平臺、跨階段的優(yōu)勢實現(xiàn)施工階段的指導?；贐IM的施工方案的可行性框架設計增強了參建方在項目建設過程中話語權(quán)，也加強了各方對原有方案的深入理解和分析，同時在此基礎上貢獻各參建方的智慧和經(jīng)驗。
基于BIM的施工方案可行性框架的設計綜合考慮了業(yè)主、設計師、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)揮了各方的實力，也對項目的質(zhì)量和進度給與了保障，充分發(fā)揮了BIM的價值的同時，實現(xiàn)項目的完美交付。
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