BIM技術(shù)在土木工程施工領(lǐng)域的應(yīng)用

宗杰

摘要：BIM 技術(shù)，能夠以三維可視化的形式表現(xiàn)出建筑物的形狀并模擬工程建設(shè)的施工方案，優(yōu)化建筑施工管理，節(jié)約工期和施工成本，為建筑工程的各個(gè)參與方帶來(lái)良好的效益。本文主要介紹近年來(lái)BIM 技術(shù)在土木工工程施工領(lǐng)域的應(yīng)用以及發(fā)展，對(duì)BIM的技術(shù)研究和應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)，并提出BIM 技術(shù)在土木工程領(lǐng)域今后可能的研究方向。

關(guān)鍵詞：BIM 技術(shù)；土木工程；應(yīng)用及發(fā)展

20 世紀(jì) 70 年代Chuck Eastman 提出了“Building Description System”的構(gòu)想，這個(gè)構(gòu)想是BIM 理念的雛形[1]。直到2002年，Autodesk 公司提出了“Building Information Modeling”（BIM）這一名詞，并解釋了其概念。但是Jerry Laiserin[2]在其文章中將 BIM 技術(shù)和 CAD 技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比，使得這BIM這一名詞得到了推廣和應(yīng)用。雖然我國(guó)的BIM 技術(shù)起步比較晚，但是發(fā)展比較迅速，BIM 技術(shù)因?yàn)榫哂心M性、優(yōu)化性、可視性、協(xié)調(diào)性等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域施工中。

一、BIM 技術(shù)在施工階段的可視化應(yīng)用

1.三維幾何建模?，F(xiàn)在建筑造型特別、結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，這在很大程度上增加了施工的難度。為了有效解決這一難題，在進(jìn)行施工之前可以利用BIM 技術(shù)中的三維幾何建模，將建筑的外形全方位、各角度地展現(xiàn)出來(lái)，并對(duì)施工難點(diǎn)進(jìn)行剖析，為建筑施工提供參考。

2.虛擬施工。在完成三維幾何建模之后，通過(guò)設(shè)置時(shí)間參數(shù)，將建筑施工過(guò)程的全部情況動(dòng)態(tài)地展示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)虛擬施工，有利于支持對(duì)工程施工的前瞻性研究應(yīng)用。BIM 技術(shù)適用于很多領(lǐng)域，其涵蓋面十分廣泛，所以在實(shí)現(xiàn)虛擬施工時(shí)需要特定的平臺(tái)和軟件共同組合、協(xié)作完成。而Revit 平臺(tái)就是比較常用的平臺(tái)[3]。Revit 平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)虛擬施工的主要流程如圖 1 所示。

二、BIM 技術(shù)在施工管理中的應(yīng)用

1.施工控制。BIM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)建筑工程的施工控制，同時(shí)也能夠根據(jù)某個(gè)階段、某個(gè)施工節(jié)點(diǎn)的實(shí)際來(lái)精確模擬現(xiàn)場(chǎng)的施工情況、局部結(jié)構(gòu)的施工工藝等，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程局部的施工控制。比如針對(duì)工程中復(fù)雜梁柱節(jié)點(diǎn)的處理問(wèn)題，可以根據(jù)結(jié)構(gòu)施工圖，先用CAD表示出節(jié)點(diǎn)梁的上下皮鋼筋，然后再應(yīng)用BIM 技術(shù)表示出梁柱節(jié)點(diǎn)的鋼筋和型鋼的空間關(guān)系[4]。

2.造價(jià)管理。BIM 技術(shù)的理論造價(jià)計(jì)算管理的表現(xiàn)是可圈可點(diǎn)的，但是對(duì)其理論背景深入研究以及投入到實(shí)際的應(yīng)用之后，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，BIM 技術(shù)造價(jià)計(jì)算活動(dòng)中面臨著各種各樣的開(kāi)展困難。難點(diǎn)主要集中在操作概念與傳統(tǒng)需求的結(jié)合不緊密?，F(xiàn)在介紹在BIM 技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行工程成本造價(jià)核算的3種方法[5]：（1）用 API 接口將 BIM 軟件與成本預(yù)算軟件相連接；（2）在 BIM 軟件提取工程量信息并以Excel 文件導(dǎo)出；（3）利用開(kāi)放式數(shù)據(jù)庫(kù)連接直接訪問(wèn) BIM模型的數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.信息化平臺(tái)。BIM 技術(shù)是一種先進(jìn)的、高效的、綜合的建筑信息處理技術(shù)，其在很大程度上實(shí)現(xiàn)建筑工程信息化，改變了土木工程傳統(tǒng)的工作模式，極大地促進(jìn)了建筑行業(yè)的發(fā)展。信息化處理平臺(tái)是信息采集活動(dòng)穩(wěn)定開(kāi)展的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)信息價(jià)值的關(guān)鍵所在。想要實(shí)現(xiàn)BIM 技術(shù)對(duì)建筑行業(yè)、土木工程的有力推動(dòng)，那么就必須讓BIM 技術(shù)的內(nèi)容更豐富、更充分，BIM 技術(shù)的內(nèi)容不僅要包含IDM、MVD、IFC這三大部分，同時(shí)還要能夠順利實(shí)現(xiàn)IDM、MVD向IFC的轉(zhuǎn)化，這就是信息處理的主要過(guò)程。在對(duì)BIM 技術(shù)進(jìn)行完善、收集等過(guò)程，要加強(qiáng)其對(duì)信息處理的安全、可靠性，提高信息的準(zhǔn)確度以及質(zhì)量，使相關(guān)決策的決定能夠做到準(zhǔn)確有效。

三、BIM 技術(shù)在施工階段的工作方式

以前，在進(jìn)行建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)基本上都是在二維圖紙的基礎(chǔ)上進(jìn)行，但是，工程的有些階段因?yàn)槠涫┕るy度比較大、而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了能夠順利展開(kāi)工作，就需要設(shè)計(jì)人員或者施工人員對(duì)二維圖紙進(jìn)行想象之后，再用三維建模軟件建造出三維模型來(lái)輔助設(shè)計(jì)、施工，但是BIM 技術(shù)直接越過(guò)了需要再次建模的步驟，而是直接以 3D 形式建造模型。現(xiàn)在建筑規(guī)模越來(lái)越大，有些建筑工程的結(jié)構(gòu)圖紙甚至?xí)_(dá)到上萬(wàn)張，而且現(xiàn)在建筑工程項(xiàng)目大多以分包的形式外包給其他的單位，專業(yè)分包之間關(guān)系復(fù)雜，相互之間的信息交流以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)男时容^低，不利于建筑工程項(xiàng)目的順利開(kāi)展。而在建筑中引入BIM 技術(shù)，可以利用其協(xié)調(diào)工作的功能建立BIM中心文件，然后各個(gè)分包單位可以對(duì)BIM中心文件進(jìn)行直接的訪問(wèn)，這樣就可以增大信息的流通速度，而且有效避免誤傳、錯(cuò)傳，方便。

四、研究方向

BIM 技術(shù)經(jīng)過(guò)了多年的發(fā)展，整體的技術(shù)框架已基本成熟，但是具體落實(shí)到每一個(gè)模塊、每一個(gè)環(huán)節(jié)上仍然存在一些不足，所以為了使BIM 技術(shù)更加完善，其今后的而研究方向如下所示。

1.BIM 標(biāo)準(zhǔn)的建立和完善。目前我國(guó)相關(guān)部門正在編寫符合我國(guó)建筑行業(yè)情況的

BIM 標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建立之后，不僅能夠規(guī)范BIM技術(shù)的使用，而且還可以解決在施工

階段建造 BIM 模型的精細(xì)程度和表現(xiàn)方法等技術(shù)細(xì)節(jié)問(wèn)題，并明確其在施工中的工作和責(zé)任。

2.BIM 技術(shù)在施工階段造價(jià)控制上的應(yīng)用。由于BIM 軟件在統(tǒng)計(jì)不規(guī)則構(gòu)件的工程量和材料用量方面還存在著偏差，所以其在工程造價(jià)管理方面仍然處于理論階段，真正的工程造價(jià)管理應(yīng)用實(shí)例并不多。所以改進(jìn)BIM 的造價(jià)管理是今后發(fā)展的一大方向。

3.BIM 技術(shù)在施工階段與其他技術(shù)的結(jié)合。在施工階段將BIM 技術(shù)與監(jiān)測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)等其他技術(shù)相結(jié)合，賦予其新的功能。

五、結(jié)束語(yǔ)

BIM 技術(shù)能以三維的形式展現(xiàn)建筑物，模擬建筑物的施工過(guò)程，能夠?qū)⒔ㄖO(shè)計(jì)的不合理之處和施工方案的不當(dāng)之處提前暴露出來(lái)，使得設(shè)計(jì)人員和施工人員及時(shí)進(jìn)行修正，從而達(dá)到降低成本、提高施工效率的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]O.Nawari.BIM Standard in Off-site construction BIM standard in off-site construction[J]. Journal of Architectural Engineering，2012（ 18） ： 107-113.

[2]王英，李陽(yáng)，王廷魁.基于 BIM 的全壽命周期造價(jià)管理信息系統(tǒng)架構(gòu)研究[J].工程管理學(xué)報(bào)，2012，26 （ 3） ： 22-27.

[3]Yonghong Chen，Guangbin Wang. Integration of construction investment and progress control based on BIM[C].2013 Third International Conference on Intelligent System Design and Engineering Application，2013.