BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用研究

吳衛(wèi)華 張云庚 郭兆儒 趙麗敏

(1河南大學(xué)土木建筑學(xué)院，河南開封 475004 2河南大學(xué)科研處，河南開封 475001)

一、前言

近年來，建筑施工管理工作成為了施工單位關(guān)注的重點，BIM技術(shù)作為一種先進而有效的管理技術(shù)，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到了建筑施工管理中，有效提高建筑施工管理的水平。

二、BIM技術(shù)在建筑施工中應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM技術(shù)在我國，不少企業(yè)通過使用BIM技術(shù)提升了企業(yè)管理水平和競爭力。BIM技術(shù)不僅能夠建筑施工中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用進行建筑施工的建模，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對工程項目的信息化管理，從造價和單價等微觀方面對項目進行全面有效的控制。國家通過頒布一系列文件，如《現(xiàn)代建筑設(shè)計與施工關(guān)鍵技術(shù)研究》，將BIM技術(shù)列入到終點計劃項目，促使BIM建筑企業(yè)的市場占有率提升至15%，為實現(xiàn)數(shù)字化智能城市盡一份“微薄之力”。

在我國，BIM技術(shù)應(yīng)經(jīng)在某些大型的建筑施工中得到了廣泛的應(yīng)用，比如奧運“水立方”場館的設(shè)計施工就使用到了Revit，Naviswork等三維軟件，最大限度的解決了項目結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工困難的難題。同時，通過信息化網(wǎng)絡(luò)進行了數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)資源的最大化利用?？傮w來講，我國BIM技術(shù)已經(jīng)深入到建筑行業(yè)的各個方面，但是還應(yīng)該繼續(xù)完善和健全，對于那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鋼建筑更是應(yīng)該有效的利用BIM技術(shù)，將整個設(shè)計過程有機整合在一起，保證信息準(zhǔn)確完整。

三、BIM的特點

1、可視化

（一）可視化即“所見即所得”。目前，在工程建設(shè)實施中所用的施工圖紙，只是將各個構(gòu)件信息用線條來表達(dá)，其真正的構(gòu)造形式需要工程建設(shè)參與人員去自行想象。但對于現(xiàn)代建筑而言，形式各異、造型復(fù)雜，光憑人腦去想象就不太現(xiàn)實了。BIM可將以往的線條式構(gòu)件形成一種三維的立體實物圖形展示在人們面前。

（二）在BIM中，由于整個過程都是可視化的，不僅可以用來展示效果，還可生成所需要的各種報表。更重要的是，在工程設(shè)計、建造、運營過程當(dāng)中的溝通、討論、決策，都可在可視化狀態(tài)下進行。

2、協(xié)調(diào)性

（一）協(xié)調(diào)是工程建設(shè)實施過程中的重要工作。在通常情況下，工程實施過程中一旦遇到問題，就需要將各有關(guān)人士組織起來召開協(xié)調(diào)會，找出問題發(fā)生的原因及解決辦法，然后采取相應(yīng)補救措施。這種協(xié)調(diào)是在問題發(fā)生后再進行協(xié)調(diào)。

（二）應(yīng)用BIM技術(shù)，可以實現(xiàn)事先協(xié)調(diào)。如在工程設(shè)計階段，可應(yīng)用BIM技術(shù)對施工過程中建筑物內(nèi)設(shè)施的碰撞問題進行協(xié)調(diào)。此外，還可對空間布置、防火分區(qū)、管道布置等問題進行協(xié)調(diào)處理。

3、模擬性

在工程施工階段，可根據(jù)施工組織設(shè)計，將3D模型加施工進度（4D）模擬實際施工，從而通過確定合理的施工方案指導(dǎo)實際施工，還可進行 5D模擬（基于3D模型的造價控制），實現(xiàn)造價控制。

4、優(yōu)化性

（一）工程施工過程可應(yīng)用BIM技術(shù)進行優(yōu)化。BIM提供了建筑物實際存在的信息，包括幾何信息、物理信息、規(guī)則信息，并能在建筑物變化后自動修改和調(diào)整這些信息?，F(xiàn)代建筑物越來越復(fù)雜，在優(yōu)化過程中需處理的信息量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人腦的能力極限，需借助其他手段和工具來完成，BIM與其配套的各種優(yōu)化工具提供了對復(fù)雜項目進行優(yōu)化的可能。

（二）目前，基于BIM的優(yōu)化可完成特殊項目的設(shè)計優(yōu)化。有些部位往往存在不規(guī)則設(shè)計，如裙樓、幕墻、屋頂、大空間等處。這些部位通常也是施工難度較大、施工問題比較多的地方，對這些部位的設(shè)計和施工方案進行優(yōu)化，可以縮短施工工期、降低工程造價。

四、建筑施工中BIM技術(shù)的不足

目前，BIM在國內(nèi)的發(fā)展才剛剛起步，BIM技術(shù)發(fā)展存在的幾個問題：

1、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

建筑生命可以分為3大階段：設(shè)計、建造和運維，需要建立統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使BIM技術(shù)在設(shè)計、建造和運維3大階段的數(shù)據(jù)能夠共享。

2、行業(yè)政策

中國建筑業(yè)至今仍然帶有很強的計劃經(jīng)濟色彩，市場化程度低，國有大型建筑企業(yè)占據(jù)絕對主導(dǎo)地位。因此，建筑行業(yè)內(nèi)一個新技術(shù)的引入，往往靠政府推動，企業(yè)是比較被動的。例如2011年的住建部主推的施工企業(yè)特級資質(zhì)考核。

3、商業(yè)模式

BIM集成了建筑工程項目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)，涵蓋了建筑的整個生命周期，最大的受益方是業(yè)主，業(yè)主如何合理的分配BIM技術(shù)帶來的收益，是關(guān)系到BIM技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的大問題。

4、人才培養(yǎng)

BIM技術(shù)學(xué)習(xí)門檻較高，普及深入地應(yīng)用BIM技術(shù)，需要大量的BIM技術(shù)人才。

目前，中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院正在編制BIM國家標(biāo)準(zhǔn)，將在2013年底完成征求意見，預(yù)計2014通過審核實施。住建部發(fā)布的《2011～2015建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中已經(jīng)明確指出了要推進BIM技術(shù)從設(shè)計階段向施工階段的應(yīng)用延伸。業(yè)主方需要積極的投入到BIM技術(shù)應(yīng)用中來，探索新的商業(yè)模式。國內(nèi)大專院校已經(jīng)開始注重BIM技術(shù)人才的培養(yǎng)，更多的企業(yè)開始注重BIM技術(shù)，積極參與BIM技術(shù)的應(yīng)用，儲備BIM技術(shù)人才。

五、施工企業(yè)如何開展BIM技術(shù)應(yīng)用

1、BIM技術(shù)在建筑行業(yè)迅速發(fā)展的大背景下，隨著國家相關(guān)政策的不斷出臺和建設(shè)投資方對于BIM技術(shù)的重視程度增加，施工企業(yè)決策者要及時轉(zhuǎn)變方向提出策略，積極主動地投入到BIM技術(shù)的研究和應(yīng)用中。

2、BIM技術(shù)對軟硬件的要求較高，需要投入較大的資金進行計算機硬件的升級換代，BIM軟件前期投入費用較高，但是正版軟件功能齊全，適合企業(yè)作為商業(yè)用途使用，軟件廠家同時可以提供配套的咨詢和培訓(xùn)服務(wù)。

3、BIM軟件的使用需要既能夠熟練地操作計算機又具有工程建設(shè)專業(yè)知識的技術(shù)人員，而且一個項目工程量很大，需要一整個團隊協(xié)同工作才能完成，例如中建二局在天津郵運碼頭客運大廈的項目中采用BIM技術(shù)時，招聘了40多名計算機專業(yè)的技術(shù)人員，整個項目涉及7家單位，建立了7個模型才最終完成。因此，培養(yǎng)和引進BIM技術(shù)的相關(guān)人才是BIM技術(shù)能否推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。

4、目前施工單位對于BIM技術(shù)的應(yīng)用還處于探索應(yīng)用階段，沒有太多的實際工程經(jīng)驗，BIM軟件中包括一些族庫的設(shè)置都還不符合中國規(guī)范的要求，需要施工單位花費一定時間積累經(jīng)驗，建立起自己的構(gòu)件族庫，甚至自己的BIM企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

5、組織BIM團隊進行軟件的相關(guān)針對性培訓(xùn)，從簡單的小項目開始，逐步向大型項目邁進，積累經(jīng)驗，面對復(fù)雜項目時做到合理地組織人員的分配，提高團隊的協(xié)同設(shè)計工作能力，組建成熟的BIM技術(shù)應(yīng)用團隊，應(yīng)對各種不同項目任務(wù)的挑戰(zhàn)。

六、BIM系統(tǒng)在中國建筑行業(yè)的發(fā)展

縱觀中國建筑行業(yè)所有的相關(guān)軟件技術(shù)，均未使整個建筑從設(shè)計、施工到運維階段串聯(lián)，各個階段的數(shù)據(jù)也未得有效的流通。BIM系統(tǒng)的創(chuàng)建與實施，有效地解決了這一問題，這也是BIM系統(tǒng)在中國建筑行業(yè)有很大發(fā)展前景的主要原因之一。但是，根據(jù)中國目前建筑行業(yè)的整體狀況，BIM系統(tǒng)技術(shù)運用的廣泛推廣還面臨很多具體的問題。

建筑市場管理規(guī)范性不強，阻礙BIM系統(tǒng)的發(fā)展。目前中國是知識爆炸的時代，也是經(jīng)濟爆炸的時代，一個建筑項目，決定啟動后，投資者最關(guān)注的是如何盡快取得回報，所以導(dǎo)致中國建筑市場三邊工程（邊勘探、邊設(shè)計、邊施工）很普遍，BIM在此類工程中無法有效運用。

建筑造價因素，致使無法全面推動BIM的運用。我國現(xiàn)階段，BIM的運用通常僅運用于施工過程中現(xiàn)場施工管理方面。如果在設(shè)計中就引入BIM系統(tǒng)，那么在設(shè)計環(huán)節(jié)就要創(chuàng)建BIM團隊，需要投入大量的資金，造價成本明顯增加。同時中國建筑市場還不夠成熟透明，使BIM系統(tǒng)在施工造價方面運用無法實現(xiàn)。

七、結(jié)束語

總而言之，BIM技術(shù)在建筑施工中必須要提高其應(yīng)用水平，結(jié)合當(dāng)下建筑施工的要求，挖掘BIM技術(shù)中的亮點，充分將BIM技術(shù)的管理效果體現(xiàn)出來，提高建筑施工的管理水平。

[1]張建平,曹銘.基于IFC標(biāo)準(zhǔn)和工程信息模型的建筑施工4D管理系統(tǒng)[J].工程力學(xué),2011(S1):220-227.

[2]張洋.基于BIM的建筑工程信息集成與管理研究[D].清華大學(xué),2011(5).