BIM技術(shù)在建筑設(shè)計及施工過程中的應(yīng)用

易 勇

湖南省建筑設(shè)計院有限公司，湖南長沙 410000

建筑工程項目的建設(shè)周期較長，參建單位眾多且工程涉及的信息量十分巨大，因此對其工程的設(shè)計和施工管理工作難度較大。BIM技術(shù)作為一種新型技術(shù)，能夠通過建立信息模型實現(xiàn)項目各個參與方的共同交流，及時將數(shù)據(jù)整合并向大眾展示，幫助工作人員直觀地了解需要用到的信息。所以，大力發(fā)展BIM技術(shù)，對于建筑工程項目的順利完成是非常有利的。

1 BIM技術(shù)特征

1.1 可視化特點

可視化通俗來講就是指“看得見”，在建筑行業(yè)中通過借助可視化這一技術(shù)手段，所起到的作用是非常巨大的。在工程項目具體建設(shè)工作過程中，通過借助BIM技術(shù)可視化這一特點，能夠利用軟件把傳統(tǒng)工程項目的構(gòu)建信息進行三維可視化模型構(gòu)建，將建設(shè)項目各個階段以可視化狀態(tài)進行，方便管理人員動態(tài)、直觀地了解項目建設(shè)情況。

1.2 協(xié)調(diào)性特點

協(xié)調(diào)性特點是BIM技術(shù)的重要特點，通過借助這一特性能夠讓業(yè)主方、施工方、設(shè)計方互相配合、協(xié)調(diào)一致，共同為項目順利完成貢獻(xiàn)力量。工程項目在開展施工建設(shè)工作過程中，如果遇到了問題就需要將參與項目的各方匯集起來進行商討，找出問題原因并提出設(shè)計變更，確保工程能夠繼續(xù)。在以往工程項目設(shè)計初期，由于各個分項設(shè)計師之間沒有進行有效溝通和交流，在后期施工建設(shè)時可能出現(xiàn)一些互相影響的問題，利用BIM技術(shù)協(xié)調(diào)性這一特點可有效地處理這類問題，通過利用BIM軟件進行設(shè)計圖紙的設(shè)計，在軟件中將圖紙各構(gòu)件信息輸入，軟件自動進行碰撞檢查，通過出具協(xié)調(diào)報告來讓各個專業(yè)設(shè)計師發(fā)現(xiàn)問題，確保做到事前控制，避免后期發(fā)生更大麻煩，能夠極大地節(jié)約施工工期以及項目成本，提高了效益。此外，BIM這一技術(shù)除了解決碰撞問題外，還能夠協(xié)調(diào)諸如電梯井的布置、防火設(shè)備的分布格局等問題。

1.3 模擬性特點

BIM技術(shù)還有模擬性特點，這一技術(shù)能夠模擬建筑物外觀形態(tài)以及實操事物，例如，借助BIM技術(shù)能夠針對設(shè)計事物開展節(jié)能模擬工作、日照分析模擬工作、熱傳導(dǎo)模擬工作和安全通道疏散模擬工作等；通過借助BIM4D技術(shù)能夠在施工階段對施工組織計劃、施工進度進行實際的模擬，確保出具的施工組織方案更加完善。

2 BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計過程中的應(yīng)用

2.1 建筑結(jié)構(gòu)的三維展示

通過前文介紹可知，BIM技術(shù)具有可視化的特點，所以，其在建筑工程的圖紙可行性分析中扮演著十分重要的角色，BIM技術(shù)可以將圖紙中的文字及數(shù)據(jù)信息以圖形的形式展現(xiàn)出來，設(shè)計人員可以通過BIM技術(shù)的視圖功能對圖紙進行三維模擬，面對相對直觀的三維圖形，設(shè)計人員可以更加明確地了解建筑工程的施工細(xì)節(jié)和結(jié)構(gòu)內(nèi)部的具體情況，有利于對建筑的各個部分進行檢查，從而便于設(shè)計人員對于工程的可行性進行準(zhǔn)確判斷。同時，BIM技術(shù)還可以實現(xiàn)對建筑結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的分析，使建筑工程主體結(jié)構(gòu)與其他建筑部分實現(xiàn)合理的匹配管理，進而提升建筑工程的合理性。

2.2 自動分析功能

在進行建筑設(shè)計時，BIM技術(shù)還具有自動分析的功能，BIM技術(shù)可將非圖形的數(shù)據(jù)信息以三維圖形的形式展現(xiàn)出來，并通過對模型中相關(guān)數(shù)據(jù)的處理，實現(xiàn)對建筑工程信息的科學(xué)分析，例如結(jié)構(gòu)分析、性能分析、能量分析等。通過結(jié)合計算機分析建筑工程的設(shè)計數(shù)據(jù)，可以有效提升設(shè)計的準(zhǔn)確度，從而保證工程設(shè)計方案的科學(xué)性。同時，伴隨我國能源問題的逐漸突顯，現(xiàn)代化的綠色節(jié)能建筑逐漸成為建筑行業(yè)的主要發(fā)展方向，利用BIM技術(shù)可以有效實現(xiàn)對建筑能耗的分析，并針對工程能耗特點實現(xiàn)對建筑的節(jié)能減排設(shè)計。

2.3 在實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計中的應(yīng)用

伴隨現(xiàn)代建筑建設(shè)規(guī)模以及功能性的日益完善，建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度也越來越高，在建筑設(shè)計環(huán)節(jié)也需要完成各個專業(yè)的協(xié)同設(shè)計。在傳統(tǒng)的設(shè)計方式中，應(yīng)用CAD進行設(shè)計，使協(xié)同設(shè)計不具備相應(yīng)的操作技術(shù)平臺。通過BIM技術(shù)，使建筑設(shè)計工作邁向了三維時代，不同專業(yè)的設(shè)計人員可以在同一個模型上進行設(shè)計，有利于多個專業(yè)的相互交流，減少工程建設(shè)中的圖紙變更情況。同時，設(shè)計人員還可以對建筑信息模型進行創(chuàng)建、修改和注釋，便于工程信息的傳輸，實現(xiàn)了設(shè)計工作的信息化發(fā)展。

3 BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用分析

3.1 三維碰撞檢查

BIM技術(shù)可以實現(xiàn)各專業(yè)的協(xié)同設(shè)計，從而使各個專業(yè)的設(shè)計方案更加合理。與此同時，在建筑施工環(huán)節(jié)，BIM技術(shù)還可以實現(xiàn)三維碰撞檢查，技術(shù)人員可以利用魯班虛擬碰撞軟件或Navisworks等軟件進行碰撞檢查，通過這些軟件，施工技術(shù)人員在施工前可以對土建工程以及電氣和給排水管線等進行綜合碰撞檢查，對于檢查過程中出現(xiàn)的軟碰撞和應(yīng)碰撞進行消除，這樣可以有效減少因設(shè)計失誤造成的施工問題，從而有效保證工程建設(shè)的進度。同時，建筑工程的施工人員在對管線設(shè)計方案進行碰撞優(yōu)化后，還可以進行施工模擬，并制定出合理的施工技術(shù)交底方案。BIM技術(shù)的三維碰撞檢查工程可以進一步促進各專業(yè)的間的協(xié)同施工，全面提升了工程的施工質(zhì)量與效率。

3.2 工程量計算

在BIM技術(shù)的應(yīng)用中，各個構(gòu)建的信息均屬于可運算信息，通過計算機可以對建立模型中的各個構(gòu)建進行自動識別，然后通過模型內(nèi)嵌的幾何信息和各種物力的結(jié)合，對具體的構(gòu)件數(shù)量進行計算。由于BIM技術(shù)可將圖紙轉(zhuǎn)化為三維模型，所以，該技術(shù)也可以自動生成建筑物的實際尺寸，同時對于工程建設(shè)中出現(xiàn)的變更，也可以直接反映到建筑材料的明細(xì)表中，實現(xiàn)對變更工程的構(gòu)建信息進行明確計算。

3.3 虛擬建造

在建筑工程的施工過程中，技術(shù)人員可以通過BIM技術(shù)的虛擬構(gòu)建技術(shù)中的各種交互式功能對建筑的施工、外觀以及環(huán)境工程實現(xiàn)交互分析，并建立相應(yīng)的虛擬模型。技術(shù)人員通過對虛擬模型的分析，可以全面了解建筑物的力學(xué)性質(zhì)以及空間關(guān)系等信息，使用戶可以通過不同的比例和角度對模型進行觀察，并及時發(fā)現(xiàn)施工環(huán)節(jié)存在的不合理之處。由此可見，在建筑施工環(huán)節(jié)應(yīng)用BIM技術(shù)可以有效保證施工方案的科學(xué)性，并提升工程建設(shè)質(zhì)量，通過虛擬模型實現(xiàn)對建筑工程施工過程的整體管理與優(yōu)化。

3.4 對建筑工程施工過程的管控

3.4.1 施工質(zhì)量管理

在建筑工程施工質(zhì)量管理環(huán)節(jié)運用BIM技術(shù)，可以使管理者通過移動終端對工程質(zhì)量進行有效管控。利用移動終端可以對模型信息進行瀏覽，將施工信息清晰直觀地展現(xiàn)出來。同時，相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、施工方案及規(guī)范可以通過分布式云平臺技術(shù)進行查詢，在工程建設(shè)中的各工種都可以通過移動終端及時接收更新后的數(shù)據(jù)模型，使工程信息的通達(dá)度得以提升，從而有效提升工程建設(shè)的質(zhì)量。除此之外，工程監(jiān)理人員與安全管理人員在現(xiàn)場檢查中如果發(fā)現(xiàn)問題，也可以應(yīng)用移動終端進行現(xiàn)場取證，可以及時有效的對現(xiàn)場的實際情況進行取證與記錄，移動終端直接關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)模型，這極大地提高了對于施工現(xiàn)場管理工作的效率。

3.4.2 施工進度管理

在施工進度管理環(huán)節(jié)應(yīng)用BIM技術(shù)，以工程施工圖紙以及相關(guān)規(guī)范為基礎(chǔ)，建立工程3D模型，并將模型中的CAD圖紙與作業(yè)面建立關(guān)聯(lián)。3D模型可以對施工作業(yè)面進行較為精確的定義，可以使工程的施工人員對每天的工程量及作業(yè)面進行準(zhǔn)確的控制，方便施工人員合理地對作業(yè)任務(wù)進行調(diào)整，有利于工程進度的按時完成。3.4.3 施工成本管理

BIM管理理念的引入能夠以動態(tài)管理的方式實現(xiàn)對工程施工成本的預(yù)測、控制、核算等的管理。動態(tài)成本BIM模型的使用，不需要再按照傳統(tǒng)手工計算工程量的變化再作出相應(yīng)的修改，只需要在工程變更發(fā)生時在相關(guān)項目的信息模型上輸入變量，相關(guān)工程量變化就會隨之反映出來，根據(jù)工程量的變化，在模型中查找出變化后的構(gòu)件，確定變更價格。如果有多個方案能夠滿足功能使用要求，BIM模型可以對這些方案成本進行對比分析，然后按照分析報告所生成的結(jié)果選擇兼具合理性與經(jīng)濟性的方案，以更好地支持工程項目工程量的提取、成本預(yù)算調(diào)整及成本分析，使工程施工成本的管理效率得到提高。

4 結(jié)語

綜上所述，BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑工程的設(shè)計與施工過程中，可以有效提升工程建設(shè)的科學(xué)性和規(guī)范性，減少設(shè)計工作中存在的缺陷，并使施工管理工作更加全面與準(zhǔn)確。另外，BIM技術(shù)的應(yīng)用也實現(xiàn)了對施工過程的監(jiān)督作用，增強了信息化技術(shù)的使用，減少了客觀因素的干擾，提高工程質(zhì)量與施工安全，促進建筑工程行業(yè)的進一步發(fā)展。