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摘 要：BIM教学过程中更强调知识的应用，让学生应用BIM软件解决实际的工程问题。本文利用BIM实验室，将实际建设项目引入课堂。结合某社区地下管线布置工程案例教学，提取需要的模型标准数据。通过让学生分组完成模型建立、碰撞检查、优化设计并出图、4D施工仿真模拟，并与实际建设行为比较分析等教学任务，来真正锻炼学生应用BIM的能力，满足应用型高校培养目标要求。
关键词：BIM;管线;案例式教学
1 绪论
BIM（Building Information Modeling）是一种应用于建筑项目施工、成本、管理的数据化工具，是用来形容以3D可视图形为主、物体导向、建筑学有关的电脑辅助设计[1]。BIM技术指是在建筑物从策划、设计、施工及营运的整个生命周期中，所使用的数字信息及其工程应用技术[2]。BIM技术的应用，为建筑行业带来了巨大的变革，基于BIM的数字化模拟可以实现3D可视化查看，多专业协作，碰撞检查，模型漫游，根据实际情况，为模型做出更适合的调整，甚至能够用3D模型的数据来分析以及管理，提高建筑各方的施工效率[3]。
隨着城市建设的不断深化，管线布置在建筑项目中的重要性越来越大[4]。传统上对管线综合布置是通过获取相关数据并对各类信息进行汇总，最终以表格和图纸的形式呈现。但是我们通过这些数据只能够看到建筑一些局限性的信息，数据实用价值不能够直观体现。传统的管线设计，设计者需要保证各类管道与设备之间布置具有足够的空间，还要满足各自的使用规范，而设计者需要从结构角度出发，并综合多方面因素，来进行设计实现。最终可以绘制二维立体平面图、立面图、剖面结构图、详细草图、设计说明、材料表等[3]。而在实际二维设计图中，平面、立面、剖面结构图之间仍然出现互相矛盾，管线与机械设备、管线与建筑墙体之间出现互相碰撞、错位，尺寸图的标注定位错误等诸多问题仍然难以避免，传统的二维CAD设计方式在设计表达形式上和设计协同上仍然具有很大量的问题。这种传统设计方式是一个相对独立的组成部分表现在一张图纸上，没有办法整合为一个的中央数据库，这些分散的信息资料必须完全依靠相关专业技术人员的深入解读，才能有可能发展成为一个完全可以被理解的信息整体[47]。
2 工程项目概况
某社区总占地面积为80586mm2。本文将以地下室的管道布置研究为主，该工程的地下建筑面积有48305.44mm2。建有一个拥有1613个停车位的大型停车场，以及配套的通风机房。该地下室有16个防火分区，需要配备相应的防火器械以及防火管道，设自动喷淋系统。
3 BIM技术应用的主要教学内容
把整个班级分成4组，每一组选出一个组长，带领同组成员分别完成建立模型、碰撞检查、优化设计和出图、4D施工模拟任务，真正在BIM实验室动手操作，把项目管理理论知识应用到实践。
3.1 模型建立
在项目施工前期，BIM设计第一组成员通过Revit软件建立BIM模型，将二维管线图纸，转化成为3D管线模型，模型综合了地下室的所有管线，也包含了图纸中管道阀件和各种构件，模型都采用1∶1实体仿真模型，同时也包括了地下室的建筑和结构模型，立体展现施工现场管路（见图1）。通过建模，可以发现图纸中的不合理之处。在正式施工前进行沟通。通过设计的调整或变更避免了返工。
模型建立的好坏是决定BIM其他工作的前提，在模型的基础上，BIM第一组成员利用BIM技术可视化和数据协同性强的两大特点，建立了一个数据库，为施工方和用户提供一个进行信息共享交流的数据平台，系统地分析细化整个的管道综合布置以及施工进度流程，从而管道的施工质量得以整体提高。对施工成本、进度流程计划和施工质量直观进行调控，提高项目工作效率，降低施工差错率，减少缺料返工，缩短整个工程准备工期，经济效益得到最大化。
3.2 碰撞检查
碰撞检查是在模型构建完成之后进行，正式施工前的重要环节，借助Navisworks软件的功能和作用，生成报告，并对碰撞检查的基本情况、问题、解决对策等做出详细说明。此项工作由BIM第二组成员完成。数据显示，该选区管线硬碰撞就有1235处，管线碰撞示意图如图2所示。
经过老师跟同学多次协同研究，依据生成的碰撞报告找出碰撞的具体位置，在完全满足建筑无线电碰撞施工要求的技术前提下，以及兼顾美观和功能合理布局，在建筑有限的使用空间内，将地下室的管线进行排布有序，进行协商，调整。减少在建筑施工中可能出现的不必要的施工难题和被动的尴尬局面，实现建筑空间结构优化。从而提高工作效率，且使得安全更有保障。调整后示意图如图3所示：
3.3 优化设计及出图
在BIM技术和相关软件的操作下，暴露出原设计图纸许多的问题。比如，管线重叠、机电设备空间不足，不能满足地下室高度的需求、功能的需要。在项目实际施工前期，BIM第三组成员对图纸的设计进行全面深入的分析和模拟，提出一些可能存在的问题，并给出相应的解决措施，通过这些措施来实现图纸的优化和调整。特别是针对管线的排布、重叠等普遍性的问题。通过模型发现的问题，在模型中及时修改，并借助其清晰、直观的优势特点对具体项目施工进行现场指导。
3.4 4D施工模拟技术
4D指的是在3D模型的基础上，引入时间的概念，形成四维对项目形成施工模拟。BIM第四组成员利用Project软件按照管线的安装顺序以及机电设备的连接顺序编制施工进度计划，此计划还包括了临时设施的搭建，材料的进程计划，拆除计划。对已经完成的地下室管道模型进行集合归类。在将Revit模型导出为NWC格式的文件，导入到Navisworks软件中，最终将此施工进度计划表导入到Navisworks软件中，构成了四维建筑信息模型，实现实时仿真模拟。施工前期对项目进行全方位、多角度观察，实时查看工作进度情况，空间以及构件的信息，合理利用资源。通过BIM的技术平台及交流，能有效地进行科学管理，将建设单位、设计单位、施工单位、监理单位、材料供应商等和谐联系一起，大大提高了工作效率。
4 结语
此次有学生共同完成的BIM技术在管线布置建筑模型应用中包括实体构件、项目成本估算、成本控制、质量控制、进度控制、信息管理、安全与环境管理、合同管理等项目管理知识，很好地将理论知识应用到实践中，用理论知识解决了实际问题。以后教学过程中可以加强校企合作项目，并购进工程案例库，用实践数据作为BIM的支撑资源，建立案例库，共享资源，真正实现BIM案例式教学，提高教学质量。
参考文献：
[1]俞宏.浅谈建筑信息模型[J].科技风，2009，16：259.
[2]胡永家，杨勇.BIM技术在绿色建筑生命周期中的应用研究[J].科技资讯，2017，03：22+24.
[3]彭曙光.BIM技术在基坑工程设计中的应用[J].重庆科技学院学报（自然科学版），2012，05：129131.
[4]黄青.基于BIM技术的建筑设备管线优化[J].工程技术研究，2019，12：7273.
[5]张学斌.BIM技术在杭州奥体中心主体育场项目设计中的应用[J].2010，4：5054.
[6]史育童，方项伟，谢会雪.BIM技术在某大型商业综合中心工程中的应用[J].建筑技术，2013，10：898900.
[7]罗成希，邱晨，朱能.BIM技术在商业广场施工中的应用[J].智能建筑与智慧城市，2020，08：6870.
关键词：BIM;管线;案例式教学
1 绪论
BIM（Building Information Modeling）是一种应用于建筑项目施工、成本、管理的数据化工具，是用来形容以3D可视图形为主、物体导向、建筑学有关的电脑辅助设计[1]。BIM技术指是在建筑物从策划、设计、施工及营运的整个生命周期中，所使用的数字信息及其工程应用技术[2]。BIM技术的应用，为建筑行业带来了巨大的变革，基于BIM的数字化模拟可以实现3D可视化查看，多专业协作，碰撞检查，模型漫游，根据实际情况，为模型做出更适合的调整，甚至能够用3D模型的数据来分析以及管理，提高建筑各方的施工效率[3]。
隨着城市建设的不断深化，管线布置在建筑项目中的重要性越来越大[4]。传统上对管线综合布置是通过获取相关数据并对各类信息进行汇总，最终以表格和图纸的形式呈现。但是我们通过这些数据只能够看到建筑一些局限性的信息，数据实用价值不能够直观体现。传统的管线设计，设计者需要保证各类管道与设备之间布置具有足够的空间，还要满足各自的使用规范，而设计者需要从结构角度出发，并综合多方面因素，来进行设计实现。最终可以绘制二维立体平面图、立面图、剖面结构图、详细草图、设计说明、材料表等[3]。而在实际二维设计图中，平面、立面、剖面结构图之间仍然出现互相矛盾，管线与机械设备、管线与建筑墙体之间出现互相碰撞、错位，尺寸图的标注定位错误等诸多问题仍然难以避免，传统的二维CAD设计方式在设计表达形式上和设计协同上仍然具有很大量的问题。这种传统设计方式是一个相对独立的组成部分表现在一张图纸上，没有办法整合为一个的中央数据库，这些分散的信息资料必须完全依靠相关专业技术人员的深入解读，才能有可能发展成为一个完全可以被理解的信息整体[47]。
2 工程项目概况
某社区总占地面积为80586mm2。本文将以地下室的管道布置研究为主，该工程的地下建筑面积有48305.44mm2。建有一个拥有1613个停车位的大型停车场，以及配套的通风机房。该地下室有16个防火分区，需要配备相应的防火器械以及防火管道，设自动喷淋系统。
3 BIM技术应用的主要教学内容
把整个班级分成4组，每一组选出一个组长，带领同组成员分别完成建立模型、碰撞检查、优化设计和出图、4D施工模拟任务，真正在BIM实验室动手操作，把项目管理理论知识应用到实践。
3.1 模型建立
在项目施工前期，BIM设计第一组成员通过Revit软件建立BIM模型，将二维管线图纸，转化成为3D管线模型，模型综合了地下室的所有管线，也包含了图纸中管道阀件和各种构件，模型都采用1∶1实体仿真模型，同时也包括了地下室的建筑和结构模型，立体展现施工现场管路（见图1）。通过建模，可以发现图纸中的不合理之处。在正式施工前进行沟通。通过设计的调整或变更避免了返工。
模型建立的好坏是决定BIM其他工作的前提，在模型的基础上，BIM第一组成员利用BIM技术可视化和数据协同性强的两大特点，建立了一个数据库，为施工方和用户提供一个进行信息共享交流的数据平台，系统地分析细化整个的管道综合布置以及施工进度流程，从而管道的施工质量得以整体提高。对施工成本、进度流程计划和施工质量直观进行调控，提高项目工作效率，降低施工差错率，减少缺料返工，缩短整个工程准备工期，经济效益得到最大化。
3.2 碰撞检查
碰撞检查是在模型构建完成之后进行，正式施工前的重要环节，借助Navisworks软件的功能和作用，生成报告，并对碰撞检查的基本情况、问题、解决对策等做出详细说明。此项工作由BIM第二组成员完成。数据显示，该选区管线硬碰撞就有1235处，管线碰撞示意图如图2所示。
经过老师跟同学多次协同研究，依据生成的碰撞报告找出碰撞的具体位置，在完全满足建筑无线电碰撞施工要求的技术前提下，以及兼顾美观和功能合理布局，在建筑有限的使用空间内，将地下室的管线进行排布有序，进行协商，调整。减少在建筑施工中可能出现的不必要的施工难题和被动的尴尬局面，实现建筑空间结构优化。从而提高工作效率，且使得安全更有保障。调整后示意图如图3所示：
3.3 优化设计及出图
在BIM技术和相关软件的操作下，暴露出原设计图纸许多的问题。比如，管线重叠、机电设备空间不足，不能满足地下室高度的需求、功能的需要。在项目实际施工前期，BIM第三组成员对图纸的设计进行全面深入的分析和模拟，提出一些可能存在的问题，并给出相应的解决措施，通过这些措施来实现图纸的优化和调整。特别是针对管线的排布、重叠等普遍性的问题。通过模型发现的问题，在模型中及时修改，并借助其清晰、直观的优势特点对具体项目施工进行现场指导。
3.4 4D施工模拟技术
4D指的是在3D模型的基础上，引入时间的概念，形成四维对项目形成施工模拟。BIM第四组成员利用Project软件按照管线的安装顺序以及机电设备的连接顺序编制施工进度计划，此计划还包括了临时设施的搭建，材料的进程计划，拆除计划。对已经完成的地下室管道模型进行集合归类。在将Revit模型导出为NWC格式的文件，导入到Navisworks软件中，最终将此施工进度计划表导入到Navisworks软件中，构成了四维建筑信息模型，实现实时仿真模拟。施工前期对项目进行全方位、多角度观察，实时查看工作进度情况，空间以及构件的信息，合理利用资源。通过BIM的技术平台及交流，能有效地进行科学管理，将建设单位、设计单位、施工单位、监理单位、材料供应商等和谐联系一起，大大提高了工作效率。
4 结语
此次有学生共同完成的BIM技术在管线布置建筑模型应用中包括实体构件、项目成本估算、成本控制、质量控制、进度控制、信息管理、安全与环境管理、合同管理等项目管理知识，很好地将理论知识应用到实践中，用理论知识解决了实际问题。以后教学过程中可以加强校企合作项目，并购进工程案例库，用实践数据作为BIM的支撑资源，建立案例库，共享资源，真正实现BIM案例式教学，提高教学质量。
参考文献：
[1]俞宏.浅谈建筑信息模型[J].科技风，2009，16：259.
[2]胡永家，杨勇.BIM技术在绿色建筑生命周期中的应用研究[J].科技资讯，2017，03：22+24.
[3]彭曙光.BIM技术在基坑工程设计中的应用[J].重庆科技学院学报（自然科学版），2012，05：129131.
[4]黄青.基于BIM技术的建筑设备管线优化[J].工程技术研究，2019，12：7273.
[5]张学斌.BIM技术在杭州奥体中心主体育场项目设计中的应用[J].2010，4：5054.
[6]史育童，方项伟，谢会雪.BIM技术在某大型商业综合中心工程中的应用[J].建筑技术，2013，10：898900.
[7]罗成希，邱晨，朱能.BIM技术在商业广场施工中的应用[J].智能建筑与智慧城市，2020，08：6870.