基于BIM的施工方案分析框架设计

1.引言

随着人民生活水平的不断提升，建筑行业也处在升级转型的关键时期。当前的建筑行业对建筑实体的需求不再只追求基本的居住、办公、购物等功能，而是更加关注建筑整体的造型、舒适度、便捷度、信息化，或者说更趋向智能化。据报道称，世界上奇异造型的建筑和超高层建筑大多都处在我国境内，这些风格迥异的建筑不仅给人们生活带来了艺术观赏的价值，也给建筑设计和施工带来很高的技术要求。而且随着国家推行绿色、环保、智慧等一系列有关建筑概念的提出，给当前建筑设计和施工也提出了更高的要求，比如在有限的建筑空间内如何放置更多的机电设备等，这样就会导致各相关专业在设计和施工协调上的配合越来越困难。而传统的CAD二维模式设计施工图很大程度上已经很难满足当前的需求，因为信息的不对称，共享困难，导致在设计施工过程中出现很多的返工和拆改，不仅加大了设计施工成本，而且严重影响进度。面对众多奇特和复杂的建筑设计而言，单凭CAD二维模式的图纸反应施工信息又很难将其正确表达，这就对BIM的运用要求越来越强烈。
目前国内大型建筑如上海中心、深圳平安、世博会中国馆等对于BIM的应用主要集中在设计阶段，这种以设计师为核心的设计方案对于建筑施工和建筑设备预制阶段应用的比较少，原因不仅是相关专业BIM设计师缺乏现场施工经验，也没有充分发挥BIM跨平台、跨阶段的特点，使得确定的方案在施工过程中仍然存在变更和返工的现象。通过BIM技术对原有的建筑施工方案进行可行性框架设计并研究论证，不仅可以提高设计质量，加快施工进度，增强施工管理，降低施工成本。

2.基于BIM的施工方案设计优势

由于目前国内BIM应用还处在设计阶段，在施工阶段也只是进行碰撞检测等基本项目检查。多数项目在进行设计施工时都采用的是CAD模式进行的二维图纸设计，这种模式给设计人员的计算负荷仍然很大，而且在设计阶段，各专业信息相对独立，信息无法进行共享，从而导致最终的设计方案很难保证在指导施工时不出现错误，增加了后期施工协调的时间，反复的修改不仅增加了劳动强度也拖延了施工进度。
独立的设计人员对现场施工经验的匮乏，导致设计出来的图纸不满足用以指导现场实际施工的情况时有发生，为此，施工总承包单位和专业分包单位需要对原有的方案进行进一步的深化设计。系统繁多，布局复杂的情况下，二维模式下的CAD图纸尽管反应的现场的一些参数，但是各种桥架管线标高的变化与其他专业错综复杂的交叉又只能在设计师的脑海里进行绘制，然后依据空间三维想象来判断是否合理，是否存在碰撞。这种主观意识占多数的设计模式下并没有充分考虑建筑设计规范，施工规范和相关专业参建方的施工能力等，因此，也仅仅是解决了部分管线碰撞问题。

BIM作为建筑“参数化的展示”，在其设计的每一项任务都是自动生成的。采用基于参数化的模型设计理念，不需要依靠大量的图纸文件等信息，只需要在相应的平面图上作出变更，来自同一个建筑模型的其他视图都会自动发生调整，进度计划以及算量等信息都会发生相应的变化，从而避免了因信息缺失而导致的理解误差。基于BIM和CAD两种模式下方案设计的比较信息见表1所示。

3.基于BIM施工方案可行性分析框架设计

在建筑行业，建筑设计人员和施工人员的分离是社会分工产生的结果，这种分工不仅有利于建筑行业生产专业化，也使得设计和施工在各自的领域内技术水平更高；但是也导致问题的出现，比如设计者不了解现场条件和现场施工工艺要求，再比如说，智能建筑的提出，使得机房设备数量和设备的尺寸都有了很大的变化，而现场狭小的空间又会使得机房设备排布受到很多限制，不符合标准，这样不仅影响施工进度而且还影响施工成本。
如何将施工过程经验和施工知识应用到项目策划、设计、采购和现场操作中，以实现项目的总体目标，得出最经济，最优化的施工方案；在项目前期，项目管理人员对人力、物力、时间等提出计划要求，承包商利用自己的优势和施工经验在一定程度上反映到设计方案上，从而不仅可以避免浪费，也减少了施工的困难。
为充分提高基于BIM的施工方案的可行性，需要参建各方同心协力，贡献各方的专业知识和工作经验，采用BIM这个协同工作平台，将设计、施工、管理和采购等整合到一起，共同实现施工方案可行性研究，其施工方案可行性框架设计如图1所示。

图1基于BIM的施工方案可行性框架 2.1BIM模型设计和检查
BIM技术的介入都要从三维模式开始，在BIM设计阶段，BIM设计工程师要根据各专业的图纸进行各专业BIM三维模型的搭建。包括BIM建筑模型，主要为参建方提供建筑空间参照；BIM结构模型，主要为相关设备，线缆，桥架等提供结构空间参照；BIM暖通模型，可以提供部分风管和空调水管的预制和安装，同时可以指导实际施工和安装；BIM机电模型（BIM强电，BIM弱电），主要为现场施工提供灵活的安装路径；BIM给排水模型，主要为重力系统和压力系统提供角度、尺寸和空间位置的需求等。其检查主要包括各管线的碰撞，标高等相关量的检查。

2.2施工检查
基于BIM的施工方案检查主要以各承包商或分包单位为核心进行，从现场的施工条件和施工能力以及施工工艺来进行过检查。主要的检查角度可以分为：管线碰撞，施工工艺流程跟，维保空间，设备大小，设备形状与尺寸等方面进行。同时施工方的检查重点要检查：机房设备和排布，管井设备，线缆管道集中的走道等一些关键部位的检查。

2.3实测实量检查
实测实量检查主要是针对土建施工伴随误差出现的。在允许最大误差范围内，可以在进行BIM设计时进行模拟实验，采用增强现实技术将可能出现的问题反映出来，指导实际施工。

3.结论

由于我国BIM在应用上还处在初级阶段——设计阶段，未能很好的利用其跨平台、跨阶段的优势实现施工阶段的指导。基于BIM的施工方案的可行性框架设计增强了参建方在项目建设过程中话语权，也加强了各方对原有方案的深入理解和分析，同时在此基础上贡献各参建方的智慧和经验。
基于BIM的施工方案可行性框架的设计综合考虑了业主、设计师、承包商、分包商等多方的意见和需求，确保整体方案最优。充分发挥了各方的实力，也对项目的质量和进度给与了保障，充分发挥了BIM的价值的同时，实现项目的完美交付。