基于BIM的施工方案分析框架設(shè)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(guān)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(guān)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(fēng)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(shè)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(guān)建筑概念的提出，給當前建筑設(shè)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(shè)備等，這樣就會導(dǎo)致各相關(guān)專業(yè)在設(shè)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(shè)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(dǎo)致在設(shè)計施工過程中出現(xiàn)很多的返工和拆改，不僅加大了設(shè)計施工成本，而且嚴重影響進度。面對眾多奇特和復(fù)雜的建筑設(shè)計而言，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，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(yīng)用主要集中在設(shè)計階段，這種以設(shè)計師為核心的設(shè)計方案對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(shè)計并研究論證，不僅可以提高設(shè)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(shè)計優(yōu)勢
由于目前國內(nèi)BIM應(yīng)用還處在設(shè)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(shè)計施工時都采用的是CAD模式進行的二維圖紙設(shè)計，這種模式給設(shè)計人員的計算負荷仍然很大，而且在設(shè)計階段，各專業(yè)信息相對獨立，信息無法進行共享，從而導(dǎo)致最終的設(shè)計方案很難保證在指導(dǎo)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(fù)的修改不僅增加了勞動強度也拖延了施工進度。
獨立的設(shè)計人員對現(xiàn)場施工經(jīng)驗的匱乏，導(dǎo)致設(shè)計出來的圖紙不滿足用以指導(dǎo)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(shè)計。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(fù)雜的交叉又只能在設(shè)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(shè)計模式下并沒有充分考慮建筑設(shè)計規(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題。
BIM作為建筑“參數(shù)化的展示”，在其設(shè)計的每一項任務(wù)都是自動生成的。采用基于參數(shù)化的模型設(shè)計理念，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(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
在建筑行業(yè)，建筑設(shè)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(shè)計和施工在各自的領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)水平更高；但是也導(dǎo)致問題的出現(xiàn)，比如設(shè)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(shè)備數(shù)量和設(shè)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(shè)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(yīng)用到項目策劃、設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計和檢查
BIM技術(shù)的介入都要從三維模式開始，在BIM設(shè)計階段，BIM設(shè)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(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，同時可以指導(dǎo)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(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(shè)備大小，設(shè)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(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(shè)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(dǎo)實際施工。
3.結(jié)論
由于我國BIM在應(yīng)用上還處在初級階段——設(shè)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(dǎo)。基于BIM的施工方案的可行性框架設(shè)計增強了參建方在項目建設(shè)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(chǔ)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(shè)計綜合考慮了業(yè)主、設(shè)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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