BIM技術(shù)和建筑施工相關(guān)性探析

劉長(zhǎng)玲

[摘要]在建筑施工的全過(guò)程階段，合理有效的利用BIN技術(shù)，進(jìn)一步研究BIM技術(shù)和建筑項(xiàng)目的相關(guān)性，更好的應(yīng)用BIM技術(shù)的優(yōu)越性，能夠有效減少資金投入，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)收入、競(jìng)爭(zhēng)能力和對(duì)市場(chǎng)變化的調(diào)控能力。

[關(guān)鍵詞]BIM技術(shù)；建筑施工；相關(guān)性

BIM技術(shù)在建筑工程中逐漸得到了應(yīng)用，建筑工程中的各個(gè)階段都存在BIM的參與。隨著建筑工程的深入發(fā)展，對(duì)于BIN技術(shù)的應(yīng)用也擴(kuò)展到了更加具體的施工環(huán)節(jié)當(dāng)中，其在提高建筑工程與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的結(jié)合方面起到了極大的推動(dòng)作用。

1BIM技術(shù)與智能型全站儀

1.1測(cè)量在項(xiàng)目施工中的地位

施工測(cè)量是在工程施工階段進(jìn)行的測(cè)量工作，是工程測(cè)量的重要內(nèi)容。施工軸網(wǎng)的建立、構(gòu)筑物的放樣、項(xiàng)目期間變形測(cè)量和竣工實(shí)際測(cè)量等。現(xiàn)場(chǎng)施工測(cè)量是為了把設(shè)計(jì)師手中圖紙上的信息，包括建筑物的平面位置（一般使用大地坐標(biāo)）、構(gòu)筑物的形狀特征、標(biāo)高信息在施工現(xiàn)場(chǎng)表達(dá)出來(lái)，從而指導(dǎo)施工人員在施工過(guò)程中的操作。施工測(cè)量是建筑工程施工開始的第一步，更是關(guān)系到工程質(zhì)量的重點(diǎn)。

由于經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，許多大型超高層建筑物拔地而起。構(gòu)筑物的類型和所在環(huán)境產(chǎn)生著翻天覆地的變化。復(fù)雜的工程項(xiàng)目，如水立方、上海國(guó)際會(huì)議中心等不僅具有奇特的外形，且使其內(nèi)部構(gòu)造也變得相當(dāng)復(fù)雜，機(jī)電管道設(shè)備紛繁雜亂，施工精細(xì)。如果應(yīng)用傳統(tǒng)的施工測(cè)量方法，不但浪費(fèi)大量的時(shí)問(wèn)精力，并且也存在許多難以解決的問(wèn)題。

1.2智能全站儀與BIM集成應(yīng)用

將BIM與智能型全站儀進(jìn)行集成，使用Revit、Rhino技術(shù)通過(guò)移動(dòng)信息設(shè)備將建筑信息模型帶入施工現(xiàn)場(chǎng)，利用模型中5D數(shù)據(jù)信息來(lái)操控智能全站放樣，再將智能全站儀獲得的信息反饋給BIM模型，進(jìn)行比對(duì)后修改錯(cuò)誤信息。

1.3應(yīng)用方法與步驟

（1）在進(jìn)行土建復(fù)核、現(xiàn)場(chǎng)施工放樣、施工測(cè)量驗(yàn)收階段前，需要有一定的準(zhǔn)備工作。首先，用專門的放樣信息編輯軟件，對(duì)施工BIM模型進(jìn)行處理，在BIM模型中創(chuàng)建控制點(diǎn)、放樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息（包含編號(hào)、類型、坐標(biāo)等）；其次，將含有控制點(diǎn)、放樣點(diǎn)設(shè)計(jì)坐標(biāo)與尺寸信息的BIM模型或特定的數(shù)據(jù)格式載入平板電腦中的測(cè)量放樣應(yīng)用程序；最后，接收現(xiàn)場(chǎng)軸線及控制點(diǎn)，將智能型全站儀和平板電腦帶到施工現(xiàn)場(chǎng)，利用WIFI或其他無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與智能型全站儀進(jìn)行連接，按程序進(jìn)行智能型全站儀的設(shè)站，建立虛擬空間坐標(biāo)系與現(xiàn)實(shí)空間坐標(biāo)系的映射關(guān)系。

（2）復(fù)核現(xiàn)場(chǎng)建筑結(jié)構(gòu)的建造數(shù)據(jù)，即根據(jù)機(jī)電、精裝、幕墻等專業(yè)的設(shè)計(jì)要求和建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，收集關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。利用基于BIM的3D激光測(cè)量定位系統(tǒng)復(fù)核現(xiàn)場(chǎng)建筑結(jié)構(gòu)，建立實(shí)用的BIM模型，實(shí)現(xiàn)精確的深化設(shè)計(jì)，將問(wèn)題在深化設(shè)計(jì)階段得以解決，減少了現(xiàn)場(chǎng)施工問(wèn)題，提高了施工質(zhì)量。

（3）完成各專業(yè)深化設(shè)計(jì)，并更新BIM模型，且所有協(xié)同問(wèn)題被批準(zhǔn)后，施工人員可通過(guò)專門的放樣信息編輯軟件，在模型中添加放樣點(diǎn)。將包含放樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)文件（或BIM模型）導(dǎo)人平板電腦中的測(cè)量放樣應(yīng)用程序，或通過(guò)云端傳送到平板電腦測(cè)量放樣應(yīng)用程序中，施工人員將平板電腦和智能型全站儀帶人現(xiàn)場(chǎng)并進(jìn)行設(shè)站之后，使用基于BIM模型驅(qū)動(dòng)的智能型全站儀進(jìn)行各種放樣點(diǎn)的放樣。放樣完成后，根據(jù)放樣結(jié)果進(jìn)行施工。

（4）施工測(cè)量驗(yàn)收，使用裝有BIM的智能全站儀進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，真實(shí)采集已完成產(chǎn)品的實(shí)際三維數(shù)據(jù)，通過(guò)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)的一系列對(duì)比分析來(lái)檢查建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、精裝、幕墻等專業(yè)的施工質(zhì)量是否合格。最后，將數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果反饋給相關(guān)設(shè)計(jì)人員，將不合理的地方重新修改。

利用智能型全站儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪進(jìn)行施工成果的驗(yàn)收，既能夠確保較高精度，又能夠滿足對(duì)施工成果的細(xì)致驗(yàn)收，更能確保施工質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)拉鋼尺測(cè)量方法只能精確到cm級(jí)，而利用智能全站儀可以突破mm的精確度。

2BIM技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）

將BIM與VR有效的集成，使虛擬現(xiàn)實(shí)演示單體建筑、集體構(gòu)筑物甚至城市布局，方便人們用360°全方位審視空間動(dòng)感和平面表達(dá)。這種視覺(jué)效果比模型和渲染圖更加生動(dòng)形象。

2.1BIM虛擬施工技術(shù)應(yīng)用原理

以BIM技術(shù)為支持，利用計(jì)算機(jī)信息模擬轉(zhuǎn)化的硬件裝置輸出，將工程管理中眾多信息數(shù)據(jù)整合，從而打造出一個(gè)工程數(shù)據(jù)信息模型，提供給使用者視覺(jué)、聽覺(jué)、觸覺(jué)等感官的真實(shí)模擬，使各施工參與者均可直觀的進(jìn)行施工項(xiàng)目成本管理、優(yōu)化及進(jìn)行進(jìn)度控制，規(guī)避施工風(fēng)險(xiǎn)及施工質(zhì)量事故的預(yù)防，制定最佳施工方案加強(qiáng)實(shí)時(shí)管理，以保證施工質(zhì)量水平和施工效率。

2.2虛擬施工技術(shù)價(jià)值

（1）卓有成效的對(duì)項(xiàng)目成本進(jìn)行控制。應(yīng)用BIM技術(shù)所創(chuàng)建的建筑3D模型結(jié)合時(shí)間和成本，進(jìn)行5D化施工管理。并及時(shí)采取組織措施、技術(shù)措施、經(jīng)濟(jì)措施及合同措施。

（2）提升項(xiàng)目質(zhì)量。在施工階段之前通過(guò)BIM軟件在三維虛擬環(huán)境下的仿真演示，發(fā)現(xiàn)施工管理中安全、質(zhì)量存在的隱患，規(guī)避施工風(fēng)險(xiǎn)，制定合適的施工方案，直觀的顯示施工全過(guò)程，使操作人員全面了解作業(yè)過(guò)程，保證施工效率，提高構(gòu)筑物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，清除不穩(wěn)定因素，保證施工安全，并且有利于減少資金投入與時(shí)間損耗。通過(guò)5D虛擬施工模擬，能夠檢測(cè)施工進(jìn)度計(jì)劃及施工技術(shù)的合理性和準(zhǔn)確性。

3BIM技術(shù)與3D打印

長(zhǎng)期以來(lái)，建筑工程一直使用較為傳統(tǒng)的建造工具和施工技術(shù)，無(wú)法滿足設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑奇特形式構(gòu)造的無(wú)拘無(wú)束的想象力，傳統(tǒng)的建筑方式不僅破壞了生態(tài)環(huán)境，還造成了自然資源的大量消耗和浪費(fèi)。新興技術(shù)3D數(shù)字打印建造，改變了這種長(zhǎng)期以來(lái)的建筑方式，數(shù)字化、自動(dòng)化的建造方式將給建業(yè)帶來(lái)翻天覆地的變革。

3.1建筑3D打印基本原理

3D打印機(jī)和普通噴墨打印機(jī)的原理類似，工作時(shí)需要數(shù)字文件來(lái)驅(qū)動(dòng)，區(qū)別是3D打印的數(shù)字文件是數(shù)字三維模型，3D打印建筑使用三維模型文件來(lái)驅(qū)動(dòng)作業(yè)；一般普通打印機(jī)使用墨水和紙張，而3D打印機(jī)的“原材料”相當(dāng)豐富，如混凝土，塑料，金屬等。

BIM三維建筑模型就是3D打印數(shù)字文件的基礎(chǔ)。因?yàn)榇嬖贐IM模型，3D打印工作省掉了額外建模環(huán)節(jié)，而BIM工作量并沒(méi)有太大增加?？傮w來(lái)說(shuō)，提高了建模效率。從設(shè)計(jì)BIM模型中直接導(dǎo)出打印模型，也避免了照?qǐng)D建模過(guò)程中出現(xiàn)的差錯(cuò)，確保了模型的準(zhǔn)確性。

3.2建筑3D與BIM集合運(yùn)用的價(jià)值

（1）基于BIM的整體建筑3D打印。利用BIM進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，在模型完全搭建完成后直接利用3D打印機(jī)打印。構(gòu)筑物實(shí)體可以在短時(shí)間內(nèi)完成，使建筑施工時(shí)間大大縮短。通過(guò)3D打印技術(shù)建造房屋，不需要過(guò)多施工人員，減少了人力資源地投入。3D打印是“增材制造”技術(shù)，不會(huì)產(chǎn)生建筑廢棄物和施工噪音，與傳統(tǒng)施工相比是21世紀(jì)以來(lái)建筑工藝的突破。

（2）基于BIM的復(fù)雜構(gòu)件3D打印。傳統(tǒng)工藝制作復(fù)雜構(gòu)件、異形構(gòu)造時(shí)，因人為施工難以把握，構(gòu)件的精細(xì)程度和外觀難以保證完美。但使用3D打印機(jī)用程序控制制造構(gòu)件，確保了復(fù)雜的曲面構(gòu)件的精準(zhǔn)性。

（3）基于BIM技術(shù)和3D打印的施工方案實(shí)物模型展示。運(yùn)用BIM技術(shù)可以展示三維模型讓業(yè)主與設(shè)計(jì)之間交流、交底提供便捷。結(jié)合3D打印技術(shù)打印后將三維虛擬模型實(shí)體化。這種表達(dá)效果更佳。3D模型便于攜帶展示，更可讓人在任何角度全方位觀察建筑構(gòu)造。解決了視頻和渲染圖角度單一的弊端。

4結(jié)語(yǔ)

上述三種技術(shù)是當(dāng)下比較熱門的應(yīng)用發(fā)展，然而BIM在施工上的應(yīng)用發(fā)展并非只有這些。2013年我國(guó)已經(jīng)提出“BIM與九大技術(shù)的集成應(yīng)用”，更是在2015中國(guó)建筑施工行業(yè)信息化發(fā)展報(bào)告中相繼提出，要使BIM將建筑行業(yè)所有方向串聯(lián)起來(lái)，而互聯(lián)網(wǎng)更是BIM與其他科技的重要紐帶。