基于BIM技术的大型建筑群体数字化协同管理中，效益分析成果

1.BIM碰撞检测对建设周期、造价等的影响

在世博大厦项目设计过程中,通过实施三维设计和校核技术,实现了多专业整合协调,显著减少了各专业之间的冲突及其带来的设计变更问题。据统计,设计过程中总计发生相关大小碰撞约190处(表6-1),在设计阶段解决此类问题将显著减少后期施工过程中的变更费、管理费和施工周期。

表6-1　设计过程中的冲突数量统计

通过对碰撞进行分类汇总发现,主要解决的问题以非原则性的设计问题、错漏、净高、结构留洞为主,如图6-1所示。

图6-1　各种问题的比率

为了进一步分析数据,量化BIM技术对工程造价及建设周期的影响,根据前文用到的数据,选取BIM算量区间,结合工程造价定价,测算BIM检测碰撞对人工、造价等的影响,从而推导BIM技术对这个工程的建设周期、造价指标等的影响,生成的数据文件如表6-2所示,碰撞检测如图6-2—图6-5所示。

表6-2　世博大厦3层碰撞消耗

图6-2　碰撞检测软件

图6-3　碰撞检测作业

图6-4　碰撞检测复核

图6-5　定额计算软件

为表达BIM碰撞检测对于工程造价以及建设周期的影响,特地选用了《上海市2000定额》作为基准参考,通过计算人工损耗以及区段造价来推导BIM对整个工程的建设周期以及工程造价的影响。从图表中可以看出碰撞检测对于前期的工程准备以及节省不必要的返工有较大的帮助。仅三层一个楼面节省的造价以及施工周期就达8.39%。

同时,BIM对于缩短工程量计算也有很大的帮助,从运行碰撞检测到最后产生工作量报告,只需要两天的时间。若通过人工手段想要实现,有经验的施工人员也需要一周的时间,效率提升远超过50%。根据工程使用中的实际测算,通过对设计模型的深化以及管线碰撞测试所造成的错、漏、碰、缺、返工等造成的浪费减少80.9%。

综上所述,BIM技术作为一项新兴的、脱胎于传统CAD技术的软件,正不断提升工程现场的管理水平,也使施工单位的相关工序效率大大提高。未来其与云平台大数据的结合将使传统的粗放的建筑产业迎来一次巨大的变革,并彻底改变建筑面貌,且对于率先成熟运用的项目而言,将是受益匪浅的。

2.世博大厦幕墙工程BIM实际运用

本项目运用Autodesk AutoCAD 2014作为施工图纸的制图软件,Autodesk Revit2014作为BIM建模软件,同时结合世博大厦的实际情况,选择第3层作为幕墙工程计价研究的标准楼层。该楼层建筑面积为1 463.9 m2,楼层标高为+13.500～+18.000 m。幕墙装饰面材的工程量为计量分析数据,本项目幕墙面材为玻璃、石材、铝板等。

以同一版的幕墙施工蓝图为基础,从传统二维平面图和立面图、节点图手工计算及BIM建模后导出工程量这两种形式入手,生成工程量计量对比数据文件如表6-3所示。

表6-3　世博大厦幕墙工程3层实物量对比表

(续表)(www.xing528.com)

1)两种算量方式的图片简介

传统二维平面图和立面图如图6-6—图6-12所示。

图6-6　3层幕墙平面图

图6-7　二维立面图

图6-8　3层幕墙BIM建模模型俯视图

图6-9　3层幕墙BIM建模模型鸟瞰图

图6-10　3层幕墙BIM建模模型局部放大图(西南角)

图6-11　BIM软件工程量导出界面图(石材)

图6-12　BIM软件工程量导出界面图(玻璃)

2)实物量对比分析

通过选择上面两种算法的实物量(各种幕墙面材的面积)为对比对象分析发现:

(1)通常人工计算的幕墙面积是按照幕墙分格进行计算,而BIM模型一般自动导出幕墙面材的净面积。如幕墙分格的宽×高为1.4 m×1.25 m,手工计算值为1.4 m×1.25 m(=1.75 m2),如暂定密封胶的缝隙为15 mm,则BIM模型导出的面积为玻璃净面积,即1.385 m×1.235 m≈1.710 m2,二者相差2.3%(针对本项目中3层计算的幕墙的玻璃面积相差基本是BIM模型未计算胶缝及装饰条等面积造成的)。

(2)针对存在石材装饰线条的幕墙,人工计算一般计算“石材展开可视面积”,而BIM模型导出的一般为“投影面积”,这是第2条层间石材面积相差较大的主要原因(相差45.74%)。

(3)人工计算时会结合项目的难易程度、人员、工艺等采取不同的损耗值,BIM模型一般未考虑损耗。

(4)BIM建模时设置的精度要求高低,将对BIM模型数据导出影响较大。

(5)由于不同地方的规范、条规要求不同(如上海市地方幕墙规范较其他区域较为严格),BIM建模时如未根据当地情况适当调整系数取值和要求,将对日后数据导出影响很大。

(6)BIM选用不同软件,对导出数据也有不同的影响,如Autodesk Revit与Catia软件对BIM的精度也不同。

目前,BIM电子算量仍处于图纸、各地区规范及技术要求等不一致、深度也未达到计算机软件可以自动导出的阶段,但只要不断完善技术要求、完善电算技术软件与实际相结合的深度,相信在不久的未来,电算的效率、时间和精度会优于人工计算。同时,计算机软件在工程中的智能化也会使建筑各方(建设方、总承包方、施工方、监理方等)在工程成本控制、费用审核、工期优化、工程质量等方面得到很大的提高。