BIM技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用

楊 立 煒

(山西省大同煤礦集團(tuán)基本建設(shè)管理中心，山西 大同 037000)

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BIM技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用

楊 立 煒

(山西省大同煤礦集團(tuán)基本建設(shè)管理中心，山西 大同 037000)

介紹了BIM技術(shù)的特點(diǎn)，從效果展示、快速算量、虛擬施工、安全監(jiān)控等方面，闡述了BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)、施工中的應(yīng)用，并分析了BIM技術(shù)的發(fā)展前景，指出利用BIM技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)建筑施工成本低、效率高、質(zhì)量好的目標(biāo)。

BIM技術(shù)，建筑工程，安全監(jiān)控，施工質(zhì)量

0 引言

隨著我國(guó)城鄉(xiāng)建設(shè)的不斷發(fā)展，以及建筑行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的加劇。低能耗、低污染、可持續(xù)發(fā)展已成為建筑業(yè)不斷追求的目標(biāo)，因此BIM技術(shù)成為建筑施工技術(shù)行業(yè)的新寵。

雖然該技術(shù)在逐漸進(jìn)入市場(chǎng)，但是我國(guó)BIM技術(shù)的使用還處于起步階段。目前它主要應(yīng)用于建筑工程施工的設(shè)計(jì)階段、施工過(guò)程及安全監(jiān)測(cè)等階段[1]，但隨著建筑規(guī)模的擴(kuò)大和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，各參建單位之間不得不面臨協(xié)同活動(dòng)的問(wèn)題。因此對(duì)此項(xiàng)技術(shù)提出了更大的要求，有必要對(duì)此技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)、施工及管理乃至建筑整個(gè)生命周期進(jìn)行廣泛深入的探討。

1 BIM簡(jiǎn)介

BIM是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立。通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。它具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性等特點(diǎn)[2]，從而有利于提高生產(chǎn)率、節(jié)約成本和縮短工期，確保實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的全生命周期管理。

2 BIM在工程中的應(yīng)用

2.1 在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

該技術(shù)不僅僅是一種畫(huà)圖工具，還是一種設(shè)計(jì)理念。在設(shè)計(jì)中此技術(shù)實(shí)現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可視化，利用三維模型技術(shù)展現(xiàn)真實(shí)的建筑；建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)確保了建筑系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的及時(shí)更新。

2.1.1 協(xié)同設(shè)計(jì)使各專(zhuān)業(yè)溝通更加方便

此技術(shù)采用三維集成設(shè)計(jì)模型，直接生成三維實(shí)體模型使參建各單位技術(shù)人員對(duì)各種建筑信息做出正確理解和快速回應(yīng)，使其達(dá)到信息共享和傳遞的效果，從而實(shí)現(xiàn)質(zhì)量和效率的提高。

2.1.2 效果圖展示使設(shè)計(jì)更具可視化

利用軟件的建模、渲染、動(dòng)畫(huà)技術(shù)可以具體描述二維模型，同時(shí)加強(qiáng)三維的直觀化。另外在對(duì)設(shè)計(jì)和使用功能進(jìn)行不斷修改的同時(shí)它也會(huì)自動(dòng)得到更新，設(shè)計(jì)圖紙可施工性的加強(qiáng)更好的協(xié)調(diào)了建設(shè)項(xiàng)目的各系統(tǒng)空間，不但縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，還減少了設(shè)計(jì)錯(cuò)誤與漏洞，從而有效解決了碰撞與沖突問(wèn)題。

2.2 在施工中的應(yīng)用

建筑工程的施工階段存在工序復(fù)雜，不斷調(diào)價(jià)，進(jìn)度難控等因素，此過(guò)程也是將藍(lán)圖變?yōu)閷?shí)物的關(guān)鍵過(guò)程，施工企業(yè)為了更好的提高施工成本與進(jìn)度，保證施工質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，建立BIM技術(shù)管理信息化體系是必不可少的，在建筑施工階段BIM技術(shù)具體的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.2.1 三維渲染，宣傳展示，給人以真實(shí)感

在設(shè)計(jì)施工計(jì)劃中采用4D模擬技術(shù)，可以讓施工單位更加合理分配布置規(guī)劃施工現(xiàn)場(chǎng)，提前擬定工程中將會(huì)出現(xiàn)的復(fù)雜工序的施工方案，通過(guò)多種方案的比較，達(dá)到選取最優(yōu)方案的目的。通過(guò)三維渲染給人以真實(shí)的感覺(jué)，可以更加具體客觀的感受事物的立體性，更好的發(fā)現(xiàn)施工問(wèn)題。

2.2.2 快速算量，確保精度

施工企業(yè)造價(jià)成本最難控制的原因就是工程數(shù)據(jù)過(guò)于龐大，很難處理數(shù)據(jù)掌握有效數(shù)據(jù)合理利用資源，主要還是依靠經(jīng)驗(yàn)主義，由此造成施工企業(yè)在招投標(biāo)階段以及施工階段很難有效控制施工成本。BIM通過(guò)運(yùn)用5D關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)大大提升了工程量精度。由于BIM數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)粒度達(dá)到構(gòu)件級(jí),可以快速提供支撐項(xiàng)目各條線路管理所需的數(shù)據(jù)信息，有效提升施工管理效率。通過(guò)運(yùn)用BIM模型達(dá)到快速計(jì)算材料用量，設(shè)備管線統(tǒng)計(jì)用量等，從而合理控制預(yù)算成本。

2.2.3 精確計(jì)劃，節(jié)約資源

通過(guò)快速獲得工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行分解實(shí)物量達(dá)到及時(shí)制定采購(gòu)計(jì)劃，合理分配資源的目的。為減少資源，倉(cāng)庫(kù)貯存，貨物運(yùn)輸以及限額領(lǐng)料單提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)支持，為現(xiàn)場(chǎng)管理提供有力的審核依據(jù)。

2.2.4 虛擬施工，高效指導(dǎo)

虛擬施工是基于三維可視化功能與時(shí)間維度的應(yīng)用[3]，避免發(fā)生施工過(guò)程損耗大，圖紙審核不清，不同班組施工采用多版圖紙等管理混亂的現(xiàn)象，利用BIM的可視化與虛擬施工，可以提前了解施工的難點(diǎn)，避免返工，達(dá)到優(yōu)化施工管理的目的。

2.2.5 碰撞檢查，加快進(jìn)度

施工過(guò)程中很難發(fā)現(xiàn)不同系統(tǒng)的管件之間的碰撞問(wèn)題，由此引起了返工,導(dǎo)致極大的浪費(fèi)和工期的延誤，BIM技術(shù)利用變更條件進(jìn)行維護(hù)，提前反映施工設(shè)計(jì)問(wèn)題，輕松快速的檢查在三維狀態(tài)下各專(zhuān)業(yè)的碰撞問(wèn)題[5]。

2.3 在安全中的應(yīng)用

基于BIM技術(shù)的數(shù)字化基礎(chǔ)，運(yùn)用數(shù)學(xué)分析模型識(shí)別危險(xiǎn)因素，結(jié)合監(jiān)控技術(shù)將計(jì)劃和現(xiàn)實(shí)進(jìn)行有效對(duì)比，通過(guò)虛擬技術(shù)直觀分析危險(xiǎn)區(qū)域，通過(guò)運(yùn)用這些全新的信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑施工活動(dòng)的安全進(jìn)行。

2.3.1 危險(xiǎn)因素識(shí)別與區(qū)域劃分使危險(xiǎn)更加明確

在動(dòng)態(tài)模擬施工的狀態(tài)下，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)潛在的危害因素進(jìn)行判別，根據(jù)識(shí)別結(jié)果，對(duì)識(shí)別出的不同危害程度的區(qū)域進(jìn)行合理的劃分，并采取有效的管理，將最終的影響范圍與嚴(yán)重性具體的反映到模型中，并以紅、橙、黃、綠4種顏色來(lái)描述區(qū)域危險(xiǎn)程度以方便指導(dǎo)施工，同時(shí)指定每種安全等級(jí)下禁止的施工活動(dòng)，這樣可以有效地減少由于危險(xiǎn)區(qū)域不明確導(dǎo)致的安全事故。例如，在施工過(guò)程中針對(duì)樁基工程劃分出不同級(jí)別的影響范圍和禁止的一些活動(dòng)和施工順序，如不可堆載、不可站人、不可停放機(jī)械等。

2.3.2 制定安全措施避免危害發(fā)生

在BIM技術(shù)的集成化安全管理系統(tǒng)中，BIM運(yùn)用SOPS可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)變化不斷更新的功能來(lái)分析出滿(mǎn)足工程的安全專(zhuān)項(xiàng)方案，從而采取最有效的安全措施，避免危害的發(fā)生，用來(lái)保護(hù)建筑活動(dòng)安全高效的進(jìn)行。

2.3.3 安全評(píng)價(jià)客觀反映實(shí)施的安全性

通過(guò)運(yùn)用層次分析、蒙特卡羅、模糊數(shù)學(xué)等數(shù)學(xué)方法對(duì)存在的危險(xiǎn)因素進(jìn)行評(píng)價(jià)與分析，同時(shí)也對(duì)制定的安全計(jì)劃進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，通過(guò)分析判別存在風(fēng)險(xiǎn)的因素，如果結(jié)果在允許范圍內(nèi)則表示可以采取此方案，否則就要回到安全專(zhuān)項(xiàng)方案，重新制定風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防措施，通過(guò)不斷檢測(cè)分析調(diào)整模型，直到符合規(guī)定的安全指標(biāo)才進(jìn)行下一步工作。

2.3.4 安全監(jiān)控合理調(diào)整施工安全計(jì)劃

通過(guò)現(xiàn)有的視頻智能監(jiān)控技術(shù)，各參建單位可以對(duì)建筑施工組織安全進(jìn)行可視化管理。結(jié)合虛擬施工模型，在施工過(guò)程中將實(shí)際完成的安全活動(dòng)與計(jì)劃完成的安全活動(dòng)進(jìn)行對(duì)比分析兩者存在的誤差，分析誤差出現(xiàn)的原因，并對(duì)下一步的施工計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，以滿(mǎn)足工程計(jì)劃需要，并為以后的建筑工程施工提供技術(shù)支撐。

3 BIM技術(shù)的發(fā)展及展望

BIM技術(shù)是建筑領(lǐng)域的一次革命，它將成為建筑業(yè)的一種新型前沿技術(shù)，由于BIM技術(shù)的虛擬可視化、數(shù)量化和數(shù)字化特性使其成為建筑施工項(xiàng)目信息管理技術(shù)中的佼佼者，基于其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，及時(shí)，真實(shí)，從而提高施工企業(yè)項(xiàng)目管理水平和生產(chǎn)效率。雖然BIM技術(shù)為施工項(xiàng)目管理提供可靠、及時(shí)的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，但我國(guó)還是面臨著技術(shù)不成熟的問(wèn)題，從整個(gè)建筑行業(yè)分析，BIM還存在沒(méi)有制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，形成完整體系，完全統(tǒng)一信息等問(wèn)題，軟件的應(yīng)用還未得到全面的推廣，而對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，成本問(wèn)題阻礙了BIM技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)也缺乏相關(guān)技術(shù)方面的人才，通過(guò)多方面分析說(shuō)明BIM技術(shù)還處于不成熟階段。因此變革傳統(tǒng)管理生產(chǎn)運(yùn)作模式，大力推行BIM技術(shù)成為目前的首要任務(wù)，相信隨著對(duì)BIM技術(shù)的不斷探索與創(chuàng)新，BIM技術(shù)將會(huì)在施工項(xiàng)目中得到廣泛的應(yīng)用，并為建筑業(yè)創(chuàng)造巨大的價(jià)值和廣闊的前景。

[1] 馬智亮.我國(guó)建筑施工行業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀、問(wèn)題及對(duì)策[J].中國(guó)勘察設(shè)計(jì)，2013(11):39-42.

[2] 張建平，李 丁.BIM在工程施工中的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2012,41(8):10-17.

[3] 柳娟花.基于BIM的虛擬施工技術(shù)應(yīng)用研究[D].成都:西南交通大學(xué),2012.

[4] 陶 帥，張德海,黃 靈.BIM的發(fā)展及其在建筑施工方面的應(yīng)用[J].土木工程建造管理，2011(6):251-254.

[5] 張建平，胡振中，王 勇.基于信息模型的施工沖突分析與管理[J].施工技術(shù)，2009,38(8)：115-119.

[6] 劉 晴，王建平.基于技術(shù)的建設(shè)工程生命周期管理研究[J].土木建筑工程信息技術(shù),2010,2(3)：41-45.

Application of BIM technology in architectural engineering

Yang Liwei

(TheBasicConstructionManagementCenterofDatong,Datong037000,China)

This paper introduced the characteristics of BIM technology, from the results show, fast calculation, virtual construction, security monitoring and other aspects, elaborated the application of BIM technology in building engineering design, construction, and analyzed the development prospect of BIM technology, pointed out that using BIM technology could help to realize the target of low construction cost, high efficiency, good quality.

BIM technology, architectural engineering, safety supervision, construction quality

1009-6825(2016)27-0235-03

2016-07-15

楊立煒(1973- )，男，碩士，工程師

TP319

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