Tác giả: Thái Ngọc Thắng – Thai Ngoc Thang – University of Water Resources, email: thangtn@tlu.edu.vn; 

Promoting BIM application in urban construction planning in Vietnam

Abstract: Urban construction planning is considered as one of the most important research spaces today, because it directly affects daily life. Building Information Modeling (BIM) can also be a powerful tool for urban design because of its ability to link data to physical form and connect planning regulations to buildings. Cities are a complex system, urban planning requires a lot of digital information to support itself. By using BIM, urban planning visualization is crucial for the macro capture and scientific direction of urban development. Through intuitive design it is possible to correct some errors and deviations in the early stages of the design and effectively promote the entire process of the project.

Building information modeling (BIM) is becoming an essential requirement in construction design. Construction planning is one of the extremely important contents in the construction and development of the country, it plays a pivotal role and is the basis for development. Current urban areas are often densely populated areas and need to be analyzed, evaluated, and modeled if contractors want to start construction effectively. The application of BIM to urban areas allows professionals to analyze construction concepts, analyze energy, construct roads and bridges, and analyze interconnected urban buildings and complexes. Besides, when applying BIM to urban areas, experts also have the opportunity to assess the impact of the surrounding environment to help design and build a green and sustainable urban model.

Keywords: Building Information Modeling (BIM), BIM in urban construction planning, urban planning

Ứng dụng BIM trong công tác quy hoạch tại Dubai. Ảnh internet

Xây dựng mô hình thông tin công trình BIM (Building information Modeling) đang trở thành một yêu cầu thiết yếu trong thiết kế xây dựng. Quy hoạch xây dựng là một trong những nội dung vô cùng quan trọng trong việc xây dựng phát triển đất nước, nó đóng vai trò nòng cốt, là cơ sở để phát triển. Các khu đô thị hiện nay thường là khu vực tập trung dân cư đông đúc và cần được phân tích đánh giá, xây dựng mô hình nếu nhà thầu muốn bắt đầu tiến hành xây dựng một cách hiệu quả. Việc áp dụng BIM cho khu đô thị cho phép các chuyên gia phân tích các khái niệm xây dựng, phân tích năng lượng, xây dựng hệ thống cầu đường và phân tích các tòa nhà và tổ hợp trong khu đô thị liên kết với nhau. Bên cạnh đó, khi áp dụng BIM cho khu đô thị, các chuyên gia cũng có cơ hội để đánh giá tác động của môi trường xung quanh giúp thiết kế, xây dựng một mô hình đô thị xanh và mang tính bền vững.

Ứng dụng BIM trong công tác lập quy hoach đô thị. Ảnh internet

Hiện nay, thông tin trong BIM có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau trong quy hoạch đô thị, dưới đây là một số nội dung ứng dụng BIM chính:

– Lập mô hình thông tin hiện trạng công trình: Nội dung ứng dụng BIM này có thể được áp dụng ngay từ giai đoạn bắt đầu dự án, giúp ghi lại hiện trạng công trình trước khi tiến hành xây dựng hoặc để lập thông tin kiểm tra đánh giá (so sánh với hồ sơ lưu trữ).

– Lập mô hình thiết kế: Đây là một quy trình để xây dựng mô hình BIM theo các yêu cầu của công tác thiết kế. Việc lập mô hình thiết kế giúp tất cả các bên hiểu rõ ý đồ thiết kế; kiểm soát tốt hơn ý tưởng thiết kế, giảm sai sót, thay đổi, thúc đẩy nhanh quá trình thẩm tra, thẩm định của các cơ quan có thẩm quyền.

– Phân tích hệ thống chiếu sáng: sử dụng mô hình BIM thiết kế để xác định đặc điểm, yêu cầu đối với hệ thống chiếu sáng. Nó cho phép mô phỏng hoạt động của hệ thống chiếu sáng, giúp nâng cao chất lượng thiết kế, và khả năng vận hành của hệ thống trong suốt vòng đời của công trình.

Ứng dụng BIM trong phân tích về gió và ánh sáng cho công trình. Ảnh internet

     – Phân tích năng lượng: sử dụng mô hình BIM để đánh giá năng lượng cho giải pháp thiết kế. Mục đích chính của ứng dụng BIM này là để kiểm tra sự tương thích với các tiêu chuẩn về sử dụng năng lượng, yêu cầu đối với năng lượng và tìm kiếm, lựa chọn các phương án để tối ưu hóa thiết kế, giúp giảm chi phí vận hành, hoạt động của các hệ thống trong toàn bộ vòng đời của công trình.

– Phối hợp 3D: phối hợp 3D được sử dụng để xác định các xung đột, giao cắt giữa các bộ nhằm loại bỏ các lỗi của quá trình thiết kế trước khi thi công thông qua mô hình trước khi thi công từ đó giảm các chi phí liên quan tới việc làm lại trên công trường.

– Phân tích hệ thống: Quy trình đo lường so sánh giữa hệ thống vận hành thực tế của một công trình với thiết kế của nó (ví dụ: việc vận hành hệ thống thiết bị (thông gió, điều hòa, ánh sáng) kèm theo mức tiêu hao năng lượng so với thiết kế. Ứng dụng này cũng có thể sử dụng để đề xuất mô phỏng thay đổi phương án vận hành hay thay thế vật liệu, thiết bị để nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống.

Kinh nghiệm tại Trung Quốc:

Trong nghiên cứu “Nghiên cứu điển hình về BIM trong quy hoạch và thiết kế đô thị” các chuyên gia của Phần Lan và Trung Quốc chỉ ra rằng việc ứng dụng của BIM (Mô hình hóa thông tin công trình) trong Quy hoạch đô thị làm cho các bản vẽ trừu tượng hai chiều ban đầu trở thành “cụ thể hóa” và “trực quan hóa”. Bằng cách sử dụng mô phỏng BIM của địa hình 3D kết hợp với quy hoạch để xem cách bố trí của tòa nhà có hợp lý hay không, các nhà thiết kế đảm bảo rằng thiết kế đường và cảnh quan đáp ứng đúng theo mong đợi của thiết kế. Thông qua mô hình thông tin công trình, việc phân tích ánh nắng mặt trời, tiếng ồn, thông gió, v.v. là hợp lý. BIM mang lại lợi ích cho vòng đời dự án ở mọi khía cạnh. Chẳng hạn, nó giúp đưa ra quyết định thiết kế tốt hơn, xây dựng hiệu quả hơn, quản lý và duy trì danh mục đầu tư xây dựng hiệu quả hơn. BIM hỗ trợ các kiến ​​trúc sư trong suốt quá trình thiết kế xanh. Nó cải thiện tầm nhìn sáng tạo của nhà thiết kế bằng các giải pháp công nghệ tiên tiến cho phép họ tác động đến thiết kế xanh.

Các nội dung có thể được phân tích khi ứng dụng BIM trong quy hoạch đô thị:

Phân tích thời gian nắng và phân tích ánh sáng; Phân tích luồng không khí trong môi trường vi mô; Phân tích tầm nhìn của quy hoạch đô thị; Phân tích tiếng ồn môi trường dự án

Thiết kế ý tưởng khu vực hồ phía Bắc, Tế Nam, Trung Quốc

Ứng dụng BIM phân tích quy hoạch sử dụng đất và không gian

Ứng dụng BIM phân tích ánh nắng mặt trời

Khoảng cách đón nắng là khoảng cách tối thiểu giữa hai dãy nhà quay mặt về hướng Nam, nhằm đảm bảo những ngôi nhà phía sau vào Đông chí (hoặc những ngày rét đậm) được hưởng ít nhất 2 giờ dưới ánh nắng mặt trời (nắng) và giữ được khoảng cách tối thiểu. Ở Trung Quốc, việc sử dụng các chức năng khác nhau của tòa nhà có yêu cầu về thời gian nắng tương ứng. Nhà thiết kế có thể điều chỉnh khoảng cách giữa các tòa nhà tương ứng và chiều cao của tòa nhà thông qua phân tích mặt trời để đáp ứng các yêu cầu thiết kế.

Ứng dụng BIM phân tích chiều cao đường tốc độ gió

Mô hình này đáp ứng yêu cầu độ sâu của tòa nhà là khoảng 5 m/s trong khu vực xung quanh tòa nhà, vì phía Bắc tương đối thoáng và vòng tròn màu đỏ vào mùa đông sẽ có tốc độ gió cao. Những vị trí này sẽ có cảm giác gió thổi mạnh, làm giảm sự thoải mái ngoài trời, tuy nhiên tình trạng này có thể được cải thiện bằng cách trồng cây bụi.

Ứng dụng BIM phân tích tiếng ồn

Phân tích tiếng ồn trước khi lập quy hoạch, cần dự đoán liệu môi trường có bị ảnh hưởng bởi nguồn tiếng ồn xung quanh hay không và sau đó tránh ô nhiễm tiếng ồn càng nhiều càng tốt bằng cách điều chỉnh quy hoạch xây dựng. Qua phân tích kết luận rằng tòa nhà tiếp giáp với mặt đường có tiếng ồn tương đối lớn, để kiểm soát tiếng ồn xung quanh, ở mặt tiền tòa nhà này cần xử lý tiếng ồn.

Kinh nghiệm tại Nga và Ai Cập:

Trong nghiên cứu “Tích hợp GIS và BIM trong quy hoạch đô thị”, các chuyên gia của đại học Peoples’ Friendship University và Mansoura University đã chỉ ra rằng ứng dụng BIM trong quy hoạch đô thị mang lại nhiều lợi ích thiết thực. Xây dựng mô hình thông tin (BIM) và Hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã trở thành những nền tảng mạnh mẽ vì có nhiều tính năng và khả năng riêng lẻ. Nhưng mỗi nền tảng đều chứa đựng những điểm yếu. Để khắc phục những điểm yếu này, cần phải có sự tích hợp của BIM và GIS trong lĩnh vực quy hoạch đô thị. Bên cạnh đó cho thấy tầm quan trọng của những công nghệ này nằm ở nhiều loại hình sử dụng của chúng trong lĩnh vực quy hoạch đô thị như quy hoạch đô thị chiến lược, lựa chọn địa điểm, sử dụng đất, quy hoạch tổng thể và quy hoạch định hướng trong tương lai.

Tích hợp GIS và BIM đã mở ra một kỷ nguyên mới cho các ứng dụng khác nhau trong lĩnh vực quy hoạch đô thị, bao gồm nhiều khía cạnh, quan trọng nhất là: giao thông đường bộ, cơ sở hạ tầng, khai thác không gian, quy hoạch tương lai, phát triển đô thị, quản lý kỹ thuật, quản lý chất thải, không gian phân tích, quản lý các khu vực khảo cổ và các ứng dụng khác.

Chu trình kết hợp giữa BIM và GIS

Sự tích hợp này mang lại một quy trình công nghệ đầy hứa hẹn để giải quyết lĩnh vực xây dựng và mô hình hóa 3D trong các lĩnh vực quy hoạch đô thị. Vì vậy, tầm quan trọng của vai trò của công nghệ BIM và các ứng dụng khác nhau của chúng trong việc cải thiện cuộc sống và thúc đẩy tầm nhìn của các nhà hoạch định đã trở nên rõ ràng. Nói một cách đơn giản, tầm nhìn tổng thể có thể đạt được từ sự tích hợp này dẫn đến việc đạt được các kỹ thuật quy hoạch đô thị đầy hứa hẹn cho hiện tại và tương lai của bất kỳ khu vực nào, mang lại tính linh hoạt cao và tiềm năng to lớn cho các chuyên gia trong lĩnh vực này. Trong tương lai, các tòa nhà cũ ở trung tâm thành phố sẽ phải bị phá bỏ hoặc hiện đại hóa thường xuyên hơn để các thành phố có thể đối phó với sự gia tăng dân số và đô thị hóa. Các công trường xây dựng là nguồn gây ra tiếng ồn và bụi bẩn, đồng thời tạo ra các vấn đề giao thông nghiêm trọng cản trở khả năng di chuyển. Do đó, việc xây dựng sẽ phải được thực hiện nhanh hơn. Điều đó đòi hỏi dữ liệu tốt hơn trên địa điểm xây dựng làm cơ sở cho việc lập quy hoạch và xây dựng hiệu quả hơn. Tất cả các tính năng này có thể được cung cấp bằng cách tích hợp GIS và BIM.

Giải pháp đẩy mạnh áp dụng BIM trong quy hoạch xây dựng tại Việt Nam

Tại Việt Nam hiện nay, BIM đã bắt đầu trở nên phổ biến trong ngành Xây dựng. Nhiều chủ đầu tư, tổ chức tham gia lập quy hoạch xây dựng đã nhận thức được lợi ích của việc sử dụng BIM đem lại và triển khai áp dụng vào các dự án từ giai đoạn lập cho đến giai đoạn phê duyệt quy hoạch. Các vấn đề về BIM cũng đã được đề cập tại nhiều buổi hội thảo chuyên đề do các cơ quan quản lý nhà nước (Bộ Xây dựng, Bộ Giao thông vận tải, Sở giao thông thành phố Hồ Chí Minh), các cơ quan nghiên cứu, các trường đại học, đơn vị tư vấn tổ chức, đồng thời thu hút được sự quan tâm tích cực của các chuyên gia, chủ đầu tư, ban quản lý dự án, các nhà thầu, doanh nghiệp tư vấn.

Tuy nhiên, những dự án đầu tư xây dựng được đầu tư bằng nguồn vốn nhà nước, các chủ đầu tư đều chưa sẵn sàng cho việc ứng dụng BIM trong quy hoạch đô thị vì nhiều rào cản trong đó rào cản lớn nhất là nhiều nội dung hướng dẫn về BIM chưa được đưa vào trong các văn bản pháp lý sẽ gây khó khăn cho các đơn vị tư vấn hoặc chủ đầu tư trong quá trình phê duyệt thiết kế, phê duyệt quy hoạch hay quyết định đầu tư.

Nhằm đẩy mạnh áp dụng BIM trong quản lý dự án xây dựng, quy hoạch đô thị, Thủ tướng Chính phủ đã đưa ra những giải pháp chính như sau:

– Về cơ chế, chính sách, tiêu chuẩn: Có định hướng để rà soát, sửa đổi, bổ sung các cơ chế, chính sách trong đầu tư xây dựng, quản lý chất lượng, bảo trì công trình để các chủ đầu tư áp dụng thuận lợi BIM trong thiết kế, thi công, quản lý dự án, quy hoạch xây dựng, quản lý vận hành công trình. Thực hiện đồng bộ rà soát, sửa đổi, bổ sung hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật, định mức kinh tế kỹ thuật có liên quan đáp ứng cho việc áp dụng BIM. Xây dựng hướng dẫn về BIM. Xây dựng các mẫu hợp đồng cơ bản có nội dung về áp dụng BIM. Đề xuất các nội dung, tiêu chí nghiệm thu sản phẩm BIM.

– Về đào tạo nguồn nhân lực: Xây dựng chương trình đào tạo về BIM và yêu cầu đối với các vị trí công việc liên quan đến BIM. Xây dựng khung chương trình đào tạo cho các đối tượng có liên quan. Đề xuất yêu cầu về tiêu chí nhân sự cho các vị trí công việc yêu cầu năng lực BIM. Tổ chức đào tạo rộng rãi về BIM trong các cơ sở đào tạo đủ điều kiện năng lực. Phát triển hợp tác với các nước, các tổ chức nước ngoài, các tổ chức quốc tế trong việc nghiên cứu, phối hợp nghiên cứu các công nghệ quản lý trên nền tảng BIM trong hoạt động xây dựng, quy hoạch xây dựng và quản lý vận hành công trình.

– Nhóm giải pháp về tài chính: Nhà nước ưu tiên bố trí vốn từ ngân sách và các nguồn khác theo quy định của pháp luật cho việc tuyên truyền phổ biến. Rà soát, sửa đổi, bổ sung hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật, định mức kinh tế kỹ thuật có liên quan đáp ứng cho việc áp dụng BIM. Xây dựng hướng dẫn về BIM. Thực hiện một số dự án thí điểm áp dụng BIM trong đó Nhà nước hỗ trợ đào tạo hướng dẫn áp dụng BIM vào dự án từ giai đoạn chuẩn bị đầu tư ban đầu và có chuyên gia tư vấn đến khi hoàn thành dự án, đồng thời có các phương án hỗ trợ doanh nghiệp về phần mềm cơ sở dữ liệu nếu cần thiết. Trong thời gian trước mắt, các chủ đầu tư dự án cấp I có thể đăng ký trực tiếp tại trang thông tin điện tử của Ban chỉ đạo. Ước tính hiện nay đã có trên 50 dự án đăng ký tham gia triển khai thí điểm ứng dụng BIM. Tổ chức đào tạo, nâng cao năng lực, nhận thức cho cơ quan quản lý nhà nước, một số ban quản lý dự án, chủ đầu tư, tổ chức tư vấn, tập đoàn, tổng công ty nhà nước để triển khai áp dụng BIM cho các dự án đầu tư xây dựng. Đầu tư trang thiết bị phục vụ nghiên cứu, theo dõi, đào tạo thí điểm về BIM. Các chủ đầu tư dự án đầu tư xây dựng áp dụng BIM trong giai đoạn lập dự án đầu tư xây dựng, thiết kế, thi công xây dựng đến quản lý vận hành, kinh phí cho việc áp dụng BIM được tính trong tổng mức đầu tư của dự án đầu tư xây dựng và chi phí quản lý bảo trì công trình.

– Về thông tin, tuyên truyền: Tổ chức thông tin, tuyên truyền về BIM thông qua các phương tiện thông tin đại chúng. Tổ chức các hội nghị, hội thảo chuyên đề về áp dụng BIM, các giải pháp về BIM để nâng cao nhận thức, trách nhiệm của các chủ thể có liên quan trong lĩnh vực đầu tư xây dựng đối với việc áp dụng./.

Từ khóa: Building Information Modeling (BIM), BIM trong quy hoạch xây đựng đô thị, quy hoạch đô thị

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Bộ Xây dựng, “Công bố hướng dẫn chung áp dụng Mô hình thông tin công trình,” 2021.

[2] Xia Wei, Wojciech Bonenberg, Mo Zhou, Jinzhong Wang, and Xiaolei Wang, “The Case Study of BIM in Urban Planning and Design,” Planning and Infrastructure, Advances in Intelligent Systems and Computing 600, DOI 10.1007/978-3-319-60450-3_20, 2018

[3] Asser Elsheikh, Hadeal H. Alzamili, Sora K. Al-zayadi, Ali S. Alboo-hassan, “Integration of GIS and BIM in Urban Planning -A Review” IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 1090 (2021) 012128, 2020