BIM技術(shù)在建筑施工行業(yè)的應(yīng)用

文/王阿鵬 西安市陜西堅(jiān)瑞沃能股份有限公司 陜西西安 710075

張孟堯 西安交通大學(xué)校園規(guī)劃與基本建設(shè)管理中心 陜西西安 710054

BIM（Building Information Modeling）技術(shù)，建筑信息模型技術(shù)。是基于最先進(jìn)的三維數(shù)字設(shè)計(jì)與工程軟件所構(gòu)建的可視化數(shù)字建筑模型技術(shù)。它在我國建筑施工行業(yè)中，已經(jīng)取得了良好的應(yīng)用效果，為多個(gè)空間關(guān)系復(fù)雜的建筑解決了施工難題。

1、BIM技術(shù)概述

BIM是建筑信息模型英文的縮寫，是以施工項(xiàng)目的各項(xiàng)信息為基礎(chǔ)資料，創(chuàng)建的三維模型。BIM不是一類軟件，也不限定于建筑模型的創(chuàng)建。BIM是存在于整個(gè)工程周期的信息集，它與傳統(tǒng)工作模式不同，是帶領(lǐng)建筑行業(yè)向統(tǒng)一、精細(xì)轉(zhuǎn)變的一場技術(shù)變革。當(dāng)前，BIM技術(shù)應(yīng)用在我國還處于剛開始階段，使用BIM的建筑公司還不到十分之一。建筑科技發(fā)展的最終目標(biāo)是數(shù)字城市的建設(shè)，BIM技術(shù)的使用是達(dá)到這一目標(biāo)的必然選擇。

2、BIM技術(shù)在施工單位中的應(yīng)用價(jià)值

BIM技術(shù)是運(yùn)用電腦建模所形成的數(shù)據(jù)庫，包含施工作業(yè)全周期內(nèi)大量重要的信息，一旦這些信息在建筑施工全過程中產(chǎn)生變化調(diào)整，并可以快速精確的查找系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中包含的有關(guān)數(shù)據(jù)記錄，就能加快決策進(jìn)程、提升決策質(zhì)量，從而增進(jìn)工程質(zhì)量，降低項(xiàng)目造價(jià)，提升項(xiàng)目利潤。BIM是事前的模擬處理技術(shù)。在施工之前可以利用BIM技術(shù)提取績效指標(biāo)、工作成果，在施工前就可以運(yùn)用可視化方式得知過程或者成果中存在的問題，從而提前進(jìn)行方案優(yōu)化，改進(jìn)施工的質(zhì)量，降低浪費(fèi)。

3、BIM技術(shù)在土木工程施工領(lǐng)域中的具體應(yīng)用

3.1 可視化應(yīng)用中的三維幾何模型

可視化三維幾何模型的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了工程三維空間模擬，相對(duì)于傳統(tǒng)的二維平面，它更加直觀，更加高效。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的二維平面如果要轉(zhuǎn)化成三維，則需要很多個(gè)二維平面，這會(huì)給施工人員正確識(shí)圖增加困難，而采用BIM技術(shù)所創(chuàng)建的直接就是三維空間模型，在需要轉(zhuǎn)換成二維平面時(shí)，只需要將其各個(gè)面進(jìn)行分解就行。如在某個(gè)幕墻的施工過程中，采用了BIM技術(shù)，通過參數(shù)化生成的模型導(dǎo)入到AutodeskRevit軟件中，利用AutodeskRevit自帶的渲染器對(duì)三維模型進(jìn)行渲染，導(dǎo)出三維軸側(cè)圖片，同時(shí)通過對(duì)AutodeskRevit導(dǎo)出的DWG線性、線框進(jìn)行設(shè)置，導(dǎo)出塔頂?shù)亩SCAD剖面圖。有些建筑項(xiàng)目具有明顯的不規(guī)則形狀，這就給具體施工的實(shí)際過程帶來很大難度。從這個(gè)角度來看，BIM技術(shù)的三維建筑模型能夠切實(shí)展現(xiàn)出建筑的詳細(xì)外形，給工程實(shí)際施工提供詳細(xì)參考。以南寧規(guī)劃展示館項(xiàng)目工程作為例子（如圖1），喇叭形狀的不規(guī)律混凝土筒體是施工過程中的難點(diǎn)，相關(guān)人員利用Revit軟件構(gòu)建了BIM三維立體模型，并把模型隨意剖出了筒體自身的界面尺寸，這就給模板的具體設(shè)計(jì)、支模等方面提供了有力保障。

圖1 南寧市規(guī)劃展示館

3.2 碰撞檢查

使用傳統(tǒng)二維圖紙時(shí)，設(shè)計(jì)人員在出施工圖之前所進(jìn)行的管線綜合往往不徹底，存在不少節(jié)點(diǎn)疏漏、標(biāo)高沖突等問題，利用BIM技術(shù)提前進(jìn)行各專業(yè)設(shè)計(jì)的碰撞檢查，可以將碰撞點(diǎn)細(xì)化且盡早反饋給設(shè)計(jì)人員與業(yè)主進(jìn)行及時(shí)的協(xié)調(diào)溝通，將管線碰撞和返工現(xiàn)象減少到零。這不僅能及時(shí)排除項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)中遇到的碰撞沖突，還能大大提高了生產(chǎn)效率，減少了因碰撞問題導(dǎo)致的工期延誤及成本增加問題。

3.3 確保施工數(shù)據(jù)的一致性

一個(gè)建設(shè)項(xiàng)目，參與建設(shè)的數(shù)據(jù)是非常大的。使用人工計(jì)算和處理這些數(shù)據(jù)不僅效率低，而且容易產(chǎn)生偏差，將直接影響施工進(jìn)度和施工質(zhì)量控制，工程建設(shè)的施工周期很長，項(xiàng)目建設(shè)可能在任何時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，將不可避免地導(dǎo)致一些數(shù)據(jù)發(fā)生改變。當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，相關(guān)單位和部門能夠很容易地相互溝通和更新相關(guān)參數(shù)，確保了數(shù)據(jù)的一致性。

4、BIM技術(shù)在施工管理中的應(yīng)用

4.1 進(jìn)度優(yōu)化

對(duì)工程的進(jìn)度進(jìn)行管理是建筑工程過程中十分重要的環(huán)節(jié)，而進(jìn)度優(yōu)化則是保證工程高效完成的關(guān)鍵。BIM技術(shù)可通過橫道圖、網(wǎng)絡(luò)圖及三維動(dòng)畫預(yù)演等多種形式對(duì)施工的具體環(huán)節(jié)進(jìn)行客觀形象的模擬，從而幫助相關(guān)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并采取有效措施，保障工程的順利進(jìn)行。同時(shí)，BIM技術(shù)可對(duì)施工過程進(jìn)行跟蹤，通過計(jì)劃工期與實(shí)際工期進(jìn)行比較，保證項(xiàng)目能按時(shí)完工。

4.2 成本管理

在施工成本管理上，我國已有多人對(duì)BIM技術(shù)的工程項(xiàng)目成本核算進(jìn)行了研究，利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑施工成本的核算可分為三種方法。一是通過API接口讓成本預(yù)算軟件和BIM軟件進(jìn)行連接；二是通過開放式數(shù)據(jù)庫進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)BIM模型數(shù)據(jù)庫的直接訪問；三是利用BIM軟件直接完成工程量信息的提取，并導(dǎo)出Excel文件。BIM技術(shù)可以對(duì)建筑項(xiàng)目決策起重要作用，其主要是利用BIM模型的建立，對(duì)工程建設(shè)的規(guī)模、所用的材料以及所用資金進(jìn)行分析，對(duì)建筑工程項(xiàng)目整體的可行性、利潤進(jìn)行分析，進(jìn)而決定是否對(duì)建筑工程項(xiàng)目進(jìn)行投入。這樣可以讓決策者清楚整個(gè)建筑工程所需要使用的資金，進(jìn)而加強(qiáng)自身對(duì)于成本的管理。BIM技術(shù)能夠讓工程預(yù)算與進(jìn)度的計(jì)劃通過3D信息模型擴(kuò)展成SD模型，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的管理和控制，進(jìn)而提升資源的利用效率，完善建筑工程施工方案。盡可能地減少和避免返工概率，以達(dá)到減少經(jīng)濟(jì)損失的目的。

4.3 虛擬施工

在三維模型構(gòu)建完成后，便可以利用BIM技術(shù)開展虛擬施工，通過對(duì)時(shí)間參數(shù)的設(shè)置，可以把建筑工程在具體施工過程中所有情況以動(dòng)態(tài)可視化的形式呈現(xiàn)出來，更加有利于對(duì)施工過程的預(yù)測。目前，很多建筑企業(yè)已經(jīng)利用了BIM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、WBS技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立起了以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的進(jìn)度管理機(jī)制，并進(jìn)行了詳細(xì)工作分解、項(xiàng)目工期預(yù)算和邏輯關(guān)系安排等相關(guān)步驟。同時(shí)，還對(duì)施工過程中引入BIM技術(shù)前后的差異進(jìn)行了全面分析，并充分闡明了BIM技術(shù)存在的優(yōu)越性，進(jìn)一步明確了其應(yīng)用在項(xiàng)目工程進(jìn)度控制管理環(huán)節(jié)中，存在的障礙并提出了較為科學(xué)合理的建議。因?yàn)锽IM技術(shù)在應(yīng)用過程中范圍廣泛，所以其不能只靠一個(gè)軟件來完成，需要各種軟件平臺(tái)和各種軟件的組合來實(shí)現(xiàn)虛擬施工。

4.4 后期運(yùn)維

工程施工完成之后，建筑要產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益需要進(jìn)行運(yùn)營和維護(hù)，而工程本身也需要維護(hù)。利用BIM技術(shù)，可以對(duì)項(xiàng)目正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)需要的各種信息進(jìn)行收集，并且對(duì)信息的管理和修改都十分便利；利用BIM技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)更加細(xì)致的保養(yǎng)管理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)土木工程項(xiàng)目的維護(hù)管理，提升建筑的使用壽命。

5、現(xiàn)階段BIM技術(shù)應(yīng)用存在的問題

5.1 投入與產(chǎn)出不成正比，效益不明顯

目前，大多數(shù)項(xiàng)目均未定量地評(píng)價(jià)BIM技術(shù)應(yīng)用給項(xiàng)目帶來的詳細(xì)效益，在這一點(diǎn)上與國外的應(yīng)用情況相對(duì)比，存在很大的不同。我國建筑施工企業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用尚處在初級(jí)階段，很少是基于企業(yè)自身需求驅(qū)動(dòng)，更多的是在嘗試應(yīng)用，或者是“被運(yùn)用”，因此無法拿出定量的評(píng)價(jià)結(jié)果。靠技術(shù)推動(dòng)BIM技術(shù)的應(yīng)用，而不是靠需求驅(qū)動(dòng)是很難持續(xù)下去的，創(chuàng)造的效益也就有限了。

5.2 缺乏適應(yīng)我國規(guī)范的BIM應(yīng)用軟件

目前國內(nèi)BIM軟件的總體情況可以用下列幾點(diǎn)來描述：軟件不夠成熟，軟件功能滿足工程項(xiàng)目任務(wù)的程度還比較低；不同軟件之間的數(shù)據(jù)共享程度不一，方法不同，掌握困難，數(shù)據(jù)傳遞困難；平臺(tái)軟件與工具軟件相比成熟度更低。雖然目前國內(nèi)市場上已經(jīng)有多種不同類型的BIM軟件，但是軟件仍然是全球影響B(tài)IM應(yīng)用普及和效益實(shí)現(xiàn)的最主要障礙之一。這些軟件中主流建模軟件均為國外軟件，由于技術(shù)問題和設(shè)計(jì)人員的個(gè)人習(xí)慣問題，使得BIM技術(shù)在我國的發(fā)展受到阻礙；國內(nèi)的技術(shù)軟件還不夠成熟，而國外的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與我國現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)相差很大，這類軟件都是無法拿來直接使用的。

5.3 缺乏相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)

目前雖然國家已出臺(tái)相應(yīng)的規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但真正落實(shí)到位還需要些時(shí)間，這造成了BIM技術(shù)的應(yīng)用出現(xiàn)建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工企業(yè)、軟件公司各自為政的混亂局面，亟待國家出臺(tái)統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包含標(biāo)準(zhǔn)合同、數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)提交標(biāo)準(zhǔn)、分類與編碼標(biāo)準(zhǔn)等四個(gè)方面的內(nèi)容。

結(jié)語：

總之，通過近十年的應(yīng)用與發(fā)展，BIM技術(shù)已為工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等方面帶來了諸多益處，解決了以往工程項(xiàng)目在實(shí)施過程中存在的不足，有效地提升了建筑工程施工質(zhì)量實(shí)施效率和效果。但由于受制于眾多客觀原因，BIM技術(shù)并沒有完全大規(guī)模化和普及化應(yīng)用。這就需要各領(lǐng)域的從業(yè)人員通過不斷的學(xué)習(xí)和探索，熟練掌握、運(yùn)用和推動(dòng)該項(xiàng)技術(shù)的普及化應(yīng)用。