BIM 技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用研究

徐 偉 樂寧斌 、2

（1.同濟(jì)大學(xué) 浙江省寧波市 315800 2.寧波經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)市政建設(shè)有限公司 浙江省寧波市 315800）

1 BIM技術(shù)概述

BIM是building information model的縮寫，即“建筑信息模型”。BIM是指以建筑工程的項(xiàng)目信息為基礎(chǔ)，構(gòu)建出建筑的三維模型。BIM不單是一款建筑設(shè)計(jì)類軟件，其作用也并不局限于建筑工程建模。在實(shí)際施工過(guò)程中，BIM應(yīng)作為一種信息載體或信息利用方式，貫穿整個(gè)項(xiàng)目的始末。BIM有別于傳統(tǒng)的管理模式或工作方式，是通過(guò)整合施工過(guò)程中的所有信息，將建筑施工過(guò)程推向統(tǒng)一、高效的精細(xì)化作業(yè)模式的一次變革。20世紀(jì)末美國(guó)最早提出BIM技術(shù)，近年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示80%以上的美國(guó)建筑200強(qiáng)企業(yè)都已應(yīng)用BIM技術(shù)。我國(guó)BIM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用都處于起步階段，但在“十二五”規(guī)劃期間，多項(xiàng)重點(diǎn)工程應(yīng)用了這一技術(shù)，如上海的中心大廈、世博館等，BIM技術(shù)已經(jīng)得到國(guó)內(nèi)諸多建筑企業(yè)的認(rèn)可。

在施工階段BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)三維渲染，形象、直觀地在施工現(xiàn)場(chǎng)展示出施工計(jì)劃中的場(chǎng)地布置情況；BIM技術(shù)能夠?qū)こ塘窟M(jìn)行快速計(jì)算，提高預(yù)算精度，有效預(yù)估成本造價(jià)，為施工企業(yè)提供合理的成本預(yù)算；BIM技術(shù)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)施工過(guò)程的精細(xì)化管理，為管理人員提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)制定合理的施工計(jì)劃，減少物流、倉(cāng)儲(chǔ)等環(huán)節(jié)的資源浪費(fèi)；BIM可以通過(guò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模擬施工過(guò)程，通過(guò)對(duì)比虛擬施工現(xiàn)場(chǎng)與實(shí)際施工狀況進(jìn)行工程監(jiān)督，減少質(zhì)量問(wèn)題和安全問(wèn)題；BIM技術(shù)的三維可視化功能能夠在施工前期進(jìn)行碰撞檢查，降低施工過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的幾率，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，提供工程質(zhì)量。

2 BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用程序

2.1 采集數(shù)據(jù)

應(yīng)用BIM技術(shù)構(gòu)建三維立體模型，需要大量數(shù)據(jù)信息作為支撐。設(shè)計(jì)人員需要親自進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行考察，采集有用信息。這些信息包括建筑面積、建筑高度、建筑供能、樓層間距等基礎(chǔ)信息，施工人數(shù)、施工時(shí)間、建材運(yùn)輸和存放等施工信息，以及施工開始后不斷更新的工程信息等。設(shè)計(jì)人員進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際考察，要不斷對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比、核實(shí)，確保設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度。同時(shí)借助計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)，將所有施工信息錄入、儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)平臺(tái)中，為BIM建模形成完整的數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2 調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

建立BIM數(shù)據(jù)模型后，要不斷根據(jù)實(shí)際施工情況及時(shí)更新模型數(shù)據(jù)，完善數(shù)據(jù)平臺(tái)，形成建筑項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)模型。BIM數(shù)據(jù)模型主要包括三個(gè)方面的功能：監(jiān)督、管理施工管理系統(tǒng)；建立施工組織明細(xì)表；構(gòu)建建筑項(xiàng)目的3D模型。在建筑施工過(guò)程中，要想實(shí)現(xiàn)這三方面的功能還需要借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、統(tǒng)合和查詢功能。施工企業(yè)不斷將施工信息上傳到數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，再利用BIM技術(shù)對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行管理，確保BIM模型與實(shí)際施工進(jìn)度保持一致。

2.3 細(xì)化應(yīng)用流程

BIM數(shù)據(jù)模型的建立和更新都需要整合大量施工數(shù)據(jù)，但在應(yīng)用BIM技術(shù)指導(dǎo)施工過(guò)程時(shí)，則需要將各項(xiàng)數(shù)據(jù)分離。通過(guò)詳細(xì)分析每組數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)對(duì)施工過(guò)程的精細(xì)控制。首先將建材儲(chǔ)存、施工工序和進(jìn)度、人力資源配置等信息整合到BIM數(shù)據(jù)模型中，然后協(xié)調(diào)BIM系統(tǒng)通過(guò)對(duì)比分析施工狀況，對(duì)每個(gè)單項(xiàng)施工過(guò)程進(jìn)行科學(xué)安排，最終實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。BIM數(shù)據(jù)模型通過(guò)設(shè)置管理權(quán)限來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)施工過(guò)程的管理。要想在實(shí)際施工過(guò)程中發(fā)揮BIM模型的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，相關(guān)管理人員必須具備較高的專業(yè)能力和綜合素質(zhì)。

3 實(shí)際應(yīng)用案例

3.1 工程概述

本次工程的建筑施工面積為43.7萬(wàn)m2，建筑高度為528m，樓層數(shù)為115層，基埋深度為37.3m。建筑結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土核心筒設(shè)計(jì)與巨型框架形結(jié)合的結(jié)構(gòu)體系，鋼材總用量為12萬(wàn)t。工程工期為36個(gè)月，施工設(shè)計(jì)變化較大，圖紙量大，施工空間相對(duì)較小，需要考慮各類施工構(gòu)建的進(jìn)場(chǎng)安排。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)三維模型構(gòu)建

本次工程施工量大、工期較緊、標(biāo)準(zhǔn)較高，如果采用傳統(tǒng)的二維圖紙進(jìn)行施工設(shè)計(jì)，難以形成有效管理，無(wú)法完全避免交叉施工影響，因此采用BIM技術(shù)對(duì)建筑項(xiàng)目進(jìn)行三維建模。BIM模型能夠?qū)摻Y(jié)構(gòu)中各構(gòu)件的尺寸、位置展現(xiàn)出來(lái)，并結(jié)合機(jī)電、土建等專業(yè)知識(shí)，對(duì)施工方式進(jìn)行模擬分析。本次工程施工場(chǎng)地的空間狹小，會(huì)限制各類建筑材料的堆放。BIM模型提前對(duì)行車路線、施工區(qū)域、倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域等進(jìn)行規(guī)劃，并根據(jù)實(shí)際施工需求確定鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。初步規(guī)劃完成后，再利用BIM技術(shù)將各區(qū)域模型進(jìn)行合并，并模擬碰撞試驗(yàn)，尋找設(shè)計(jì)缺陷和漏洞。經(jīng)過(guò)幾次修改完善后，最大程度地優(yōu)化了設(shè)計(jì)方案和施工管理方案，避免了交叉施工問(wèn)題，最大程度地縮短了工期。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)4D模擬施工

BIM模型能夠清晰地表達(dá)出施工工序的順序關(guān)系，有效控制施工進(jìn)度。將BIM三維模型導(dǎo)入Naviswords系統(tǒng)中，在軟件系統(tǒng)中可以通過(guò)移動(dòng)建筑模型內(nèi)各結(jié)構(gòu)位置或調(diào)整相關(guān)參數(shù)，對(duì)模型進(jìn)行分析、調(diào)整，再通過(guò)動(dòng)畫展示出施工過(guò)程，選擇最合理的施工方案，優(yōu)化實(shí)際施工過(guò)程中鋼結(jié)構(gòu)的安裝細(xì)節(jié)。BIM模型還可以根據(jù)實(shí)際施工情況，以動(dòng)畫方式模擬鋼板墻施工流程，避免施工錯(cuò)誤，有效控制施工進(jìn)度。

3.4 BIM組織架構(gòu)

BIM組織架構(gòu)是為發(fā)揮BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)而形成的以相關(guān)技術(shù)人員為核心的工程管理體系。本次工程的BIM的負(fù)責(zé)人同時(shí)擔(dān)任項(xiàng)目管理總負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)指導(dǎo)和協(xié)調(diào)團(tuán)隊(duì)工作?；趯?shí)際施工需要，下設(shè)一名協(xié)調(diào)負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各構(gòu)架系統(tǒng)工作。BIM模型主要分為信息維護(hù)、模型整合與協(xié)調(diào)、施工進(jìn)度與節(jié)點(diǎn)管理、BIM模型的深度設(shè)計(jì)等系統(tǒng)。在施工過(guò)程中，各系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)、平衡發(fā)展，才能避免出現(xiàn)各類施工問(wèn)題，保持BIM系統(tǒng)與實(shí)際施工過(guò)程的一致性。本次工程的BIM模型的深度設(shè)計(jì)系統(tǒng)在利用三維參數(shù)化模型進(jìn)行可視性分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)存在問(wèn)題，并及時(shí)糾正，避免了施工錯(cuò)誤造成材料和人力的損失。

4 結(jié)論

在建筑施工過(guò)程中，BIM模型可以模擬施工過(guò)程，及時(shí)協(xié)調(diào)施工進(jìn)度與建筑材料和施工人員的安排，提高施工管理效率；通過(guò)對(duì)比方案計(jì)劃與現(xiàn)場(chǎng)施工情況，能夠有效控制進(jìn)場(chǎng)異型構(gòu)件的質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工錯(cuò)誤、交叉施工等問(wèn)題，節(jié)約施工成本，增加建筑施工企業(yè)的盈利空間。本文通過(guò)具體案例分析了BIM技術(shù)在實(shí)際施工過(guò)程中的應(yīng)用方法，針對(duì)我國(guó)建筑施工管理的實(shí)際需求對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行研究，驗(yàn)證了BIM技術(shù)的實(shí)用性。雖然目前國(guó)內(nèi)BIM技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用仍存在一些問(wèn)題，配套軟件不完整，無(wú)法將設(shè)計(jì)方案與實(shí)際施工過(guò)程進(jìn)行完全比對(duì)；缺乏專業(yè)的數(shù)據(jù)處理和整合軟件，難以構(gòu)建完整的數(shù)據(jù)模型等，但是隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和完善，BIM技術(shù)必然會(huì)成為建筑施工過(guò)程中一種重要的技術(shù)手段。

[1]王春濤，陳留兵.BIM技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用[J].南通職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2015（6）：81～85.

[2]許華春，莊國(guó)強(qiáng).機(jī)電工程綜合管線優(yōu)化中BIM技術(shù)的應(yīng)用[J].福建建設(shè)科技，2014（2）：54～55.