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摘要：BIM技术给我国整个建筑行业带来全新的启示，是一次建筑业信息技术的革命。BIM技术三维施工模拟在复杂商业综合体施工应用中显得尤为重要。本文旨在探讨BIM技术在建筑施工中的主体结构建模、深化设计、碰撞检查等应用，以无锡万达茂商业综合体为例。BIM技术的商业综合体应用为推动建筑业技术信息化提供重要的工程应用价值。
关键词：BIM技术，建模，碰撞检测
1 BIM技术
建筑信息模型BIM（Building Information Modeling）被誉为建筑业变革的革命性力量，是一种应用于工程设计、建造管理的数据化工具[1-3]。该技术利用参数模型整合各项目相关信息，在项目策划、运行和维护的整个周期过程中进行数据共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对[4-5]。除此之外，BIM技术为开发商、设计院、施工单位等各方建筑主体提供了各方协同工作的基础，同时在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面也发挥着重要作用。
BIM技术是建筑企业未来核心竞争力的重要保证，为各参与方的技术应用和项目管理都注入新的活力。目前我国BIM技术工程应用仍然存在不足，BIM技术在我国建筑业的应用尚处于初级阶段，建筑施工企业的信息化水平普遍较低，国家层面对于大力鼓励应用BIM尚未形成气候，同时企业层面对BIM技术的应用也存在着众多障碍，而且大多数企业在BIM应用上仍处于观望状态；同时，由于BIM软件本土化不完善等诸多原因，目前建筑施工企业的BIM技术应用多集中在碰撞检查等局部技术应用，极少数先进的施工企业正在研究工程管理和施工方案方面的应用，其他方面的技术应用暂时还未能有效实现。就整体趋势而言，BIM技术必将经历一个不断进步且持续发展的过程[30]。因此，建筑行业内应积极促成BIM技术应用大环境的形成，提高对BIM技术工程应用的重视，而且需要进一步优化BIM技术功能，由点到现再及面地发展BIM产业链，为BIM技术的真正应用做出关键性的推动贡献。国内一些试点工程在BIM应用过程中已取得了显著效果[6]，这些成功的工程案例为BIM技术在其他工程应用中提供了宝贵的工程经验，更好地促进BIM技术在我国本土化的发展，加快我国建筑行业工程项目的信息化建设。本文研究BIM技术在多业态商业综合体中主体结构BIM建模和碰撞检测方面的技术应用，为施工企业在BIM技术应用方面积累了丰富的工程经验。
2 BIM技术必要性
图1 BIM技术的见效期
BIM是在一个建筑项目的设计、建造、运营以及管理过程中创建和应用一一对应的、内部协调的和可计算的信息。在创建信息时并不局限于建筑物三维模型几何信息，还包含了设施的物理特性和功能特性及其相关的项目生命周期信息，涉及到建设工程全过程的项目信息。BIM技术在建筑施工阶段应用的主要目标有：改善建筑施工工作中的信息交流和传递方式，提高建筑施工的效率、分析制订合理灵活的施工组织方案，节约建筑施工过程中的材料、能源和时间，解决复杂建筑空间和部位的施工问题，精细化的工程采购、库存、人力和成本管理等[7]。何清华等统计了基于目前具有国际和行业影响力并应用于中国市场的32款BIM软件[6]，分析了软件功能分类和相互间信息交互性，清晰反映出BIM软件间存在强大的信息交互，使得BIM技术最大限度符合全寿命周期管理理念，稳步提升我国建设行业生产力水平。李艳[7]等研究BIM对工程项目影响，图1所示表明：从第P年开始，BIM开始发挥其巨大潜力，建筑企业顺利转型成为以新型BIM技术为主导的行业先锋，在市场竞争中占据优势凸显，其市场份额和表现力呈急剧上升趋势。由此可知，BIM技术是建筑企业未来发展的战略首选，技术延迟的时间越短，BIM的见效期越短；反之，BIM技术延迟时间越长，BIM优势的见效期越长。
随着建筑工程规模越来越大，业态、体形也越来越复杂，尤其是现代的商业综合体项目，随之附加在建筑工程项目上的信息量也越来越错综复杂。建筑工程信息对整个建筑工程周期乃至整个建筑物生命周期都产生了深远影响。BIM技术信息利用得好，处理得当，必然节省工程开支、缩短工期，也可以惠及使用后的维护工作[8]。因此，在建筑工程中广泛应用BIM技术，快速处理与建筑工程相关的各种信息，合理安排工期，控制生产成本，消灭由于设计不当甚至错误所造成的工程损失以及工期延误就显得尤为必要。因此，在整个建筑物生命周期中都迫切需要尽早实现对信息化技术的全面管理。
3 BIM技术商业综合体中应用
3.1工程概况
万达茂工程项目位于无锡市滨湖区缘溪道与具区路西南角，规划用地面积为24.6公顷，总建筑面积约为22.76万m2，其中地上18.88万m2，地下3.54万m2。本工程由水乐园、海洋馆、娱雪乐园、商业街四个主要功能区组成。水乐园和娱雪乐园为砼排架柱和钢结构管桁架屋面，海洋馆为大空间砼结构，商业街为框架结构，地下室面积约3万m2，工程鸟瞰图呈无锡市市花＂杜鹃花＂形状。万达茂是集文化旅游商业为一体的城市综合体，规模宏大，功能丰富，多种商业业态，结构形式较为复杂，体量大，异型结构较多。
3.2 BIM技术在万达茂工程中应用
（1）钢结构深化设计
深化设计是指总承包单位根据已确定的工程设计，在满足合同和规范要求的前提下，根据项目策划、建造组织过程，有针对性地对节点构造、构建排布、精确定位、构建布局进行图纸化的现实表达，对各专业设计图纸进行集成、协调、优化和校核，达到工艺过程图形化，专业接口管理图表化的过程[9]。
钢结构在建筑施工中的难点主要是如何布置加强件，钢结构的连接方式主要有梁梁铰接、刚接以及钢柱连接等，在连接的时候需要根据梁的高度把连接件做出来，将连接件进行参数设置，借助BIM系统中共享数据调节相应参数即可形成新的连接件，形成批量化工作，从而降低工作量。在绘制加强件图纸时，只要将加强件的大体轮廓图画出来即可，在施工过程中根据相应的位置数据参考大样便可施工。图2显示了无锡万达茂水乐园钢结构吊装，万达茂项目利用Tekla Structures真实模拟进行钢结构深化设计，通过软件自带功能将所有加工详图（包括布置图、构件图、零件图等）利用三视图原理进行投影、剖面生成深化图纸，图纸上的所有尺寸，包括杆件长度、断面尺寸、杆件相交角度均是在杆件模型上直接投影而产生，通过深化设计产生的加工数据清单，直接导入精密数控加工设备进行加工处理，从而保证了构件加工的精密性以及钢结构工程安装的精度。
BIM可视化模式主要在项目设计阶段及施工阶段展示了巨大的功效。利用BIM 技术中的三维可视化，可在建造之前实现虚拟建造。从而为建造过程的优化奠定基础。首先，3D-BIM模型使模型设计整合供应商3D实体组件成为现实；其次，BIM技术的运用使项目业主和其他相关方在设计意图的沟通上更加便捷，从而将有用信息更加便利准确地传达给施工成员。在BIM虚拟模型环境下，各种“如果”场景得到直观的展示与对比[10]，从而促进解决方案尤其是专项施工并进行优化进程，使项目目标与解决方案得以有效沟通与契合。BIM-3D模型的存在使承包商能够更清楚的理解设计意图及业主需求，从而有效减少项目变更。
无锡万达茂工程项目通过BIM技术指导编制专项施工方案，对复杂工序非常直观的进行有效分析，将复杂部位简单化、透明化，提前模拟方案编制后的现场施工状态，对现场可能存在的危险源、安全隐患、消防隐患等提前排查，对专项方案的施工工序进行合理排布，有利于方案的专项性、合理性。无锡万达茂项目商业街屋面及设备机房可视化分析如图4所示。
（4）碰撞检测
在空间中，两个不可穿透的图形对象是不可能同时包含有相同的空间区域的。如果发生了这样的情况，即产生了交集，那就是发生了碰撞。在工程实践中，不同专业的管线之间或者管线与结构梁柱之间发生了碰撞。随着工程项目异型结构的复杂化，自动化程度越来越高，附带的功能也越来越多，各种功能的实现必然要求对建筑空间利用有限和有效利用，不同结构的构件碰撞。
因此，在实际施工之前，对施工图纸进行进一步的审核检查是十分必要的，以解决各种施工中的碰撞问题。利用BIM技术的碰撞检查功能可以高效解决现场可能存在的错漏碰缺问题，施工中各专业内部和专业之间碰撞检查流程如图5所示。为了尽量避免碰撞现象的发生，无锡万达茂工程商业综合体项目启动BIM技术Navisworks软件，设置相应碰撞检查规则参数，Navisworks软件可快速搜索符合碰撞条件的碰撞点查，并形成碰撞报告。万达茂基础层给排水与给排水等专业的碰撞检测检查见图6，Navisworks软件碰撞检测发现新增碰撞161处，每条碰撞信息包括碰撞类型，碰撞深度，双击碰撞点链接可查看碰撞的具体三维情况，以便及时合理地调整方案，从而提高主体结构设计的效率和质量。
4 结语
BIM技术正在深刻地渗透和影响着当代建设行业的生产管理模式，堪称工程建设行业实现可持续发展的重要标杆。无锡万达茂工程项目应用BIM技术并进行深化管理。项目依据施工实施细则的具体内容建立对应BIM模型，并运用BIM模型开展相关钢结构深化设计、复杂节点深化设计、专项施工方案、碰撞检测等相关工作。工程项目中应用BIM技术使得设计图纸更加切实符合施工现场操作的要求，并方便建立完整的工程模型和数据库，为后期建筑运营维护提供数字化奠定重要基础，从而实现项目管理的精益化、标准化和可持续性，并更深入地辅助工程施工管理。总而言之，我国自主研发的本土化BIM技术应用性软件也将会越来越完善，更好地辅助我国的施工大型、特大型工程项目，逐步建立具有专属性的云端数据信息化管理平台，各级各类专业技术人员在平台上及时地上传、更新专业图纸模型和办理变更等，有效加快BIM技术在工程项目中的广泛应用，从而进一步促进项目全生命周期在各个阶段深入应用BIM技术。BIM技术的商业综合体应用为推动建筑业技术信息化提供重要的工程应用价值。
参考文献
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[10]TAYLOR J E, PHILLIP G B. Paradigm trajectories of building information modeling practice in project networks[J]. Journal of Man-agement in Engineering,2009,25(2):69-76.
论文作者:丁灼伟1,陈琳1,甘为众1,单毅2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/30
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