建筑工程中BIM技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢分析

齊可昆

（山東誠信工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

1 BIM技術(shù)的定義與特征

根據(jù)美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院的定義，建筑信息模型（Building Information Model,BIM）是利用三維數(shù)字技術(shù)將建筑工程項目轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ虜?shù)據(jù)模型，是對工程項目的具體情況與功能特性等的數(shù)字化表達(dá)。對于建筑工程項目的建設(shè)情況而言，BIM技術(shù)的應(yīng)用貫穿于工程項目的全過程，而且參建方的協(xié)同合作是建設(shè)項目全生命周期中的重點(diǎn)。BIM的特點(diǎn)可以概括為完備性、關(guān)聯(lián)性、一致性以及可視化性等幾個特征，而這幾個特征也完美地詮釋了BIM技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢。BIM的完備性主要體現(xiàn)在工程對象3D幾何信息和拓?fù)潢P(guān)系的描述上。BIM的關(guān)聯(lián)性主要體現(xiàn)在工程對象之間的關(guān)聯(lián)與可識別上，一旦改變其中的一個對象模型就會影響所有的對象，使所有的對象都發(fā)生變化與更新。在建筑工程中利用這一特性便可以更好地調(diào)節(jié)各房間的冷熱氣溫情況，避免尺寸不符的情況發(fā)生，提高管道與結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性。BIM的一致性主要體現(xiàn)于建筑對象的模型信息在不同開發(fā)階段都是相同的，不需要重復(fù)輸入相同信息，減少了煩瑣的工作量。并且模型自動演化功能還可以促使不同階段的項目得到修補(bǔ)，進(jìn)一步完善機(jī)械模型，提高模型的實(shí)用性。BIM的可視化性主要體現(xiàn)在工程項目的設(shè)計、招標(biāo)、施工和運(yùn)營四個階段，實(shí)現(xiàn)項目溝通、討論和決策、管理等的可視化，進(jìn)而提高相關(guān)工作人員的管理效率和設(shè)計科學(xué)性。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀和存在的問題

BIM模型的發(fā)展與應(yīng)用為參建方提供了建筑工程項目的所有數(shù)據(jù)和信息，讓參建方在任意階段都可以改變、更新與完善信息，提高了模型建設(shè)的可行性與有效性，也提高了工程項目的管理水平和相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)人的決策水平，使得整個工程項目的建設(shè)更加高效有序。雖然BIM技術(shù)在當(dāng)今社會已經(jīng)得到了人們的推崇，并且應(yīng)用范圍非常廣泛，但是現(xiàn)有的建筑信息管理方法卻難以提供支持，很難形成完整的BIM模型。以下從國內(nèi)外兩個方面對BIM的應(yīng)用現(xiàn)狀和存在的問題進(jìn)行分析與闡述，以爭取更深層次地研究該技術(shù)[1]。

從國際的發(fā)展情況來看，美國對BIM技術(shù)的應(yīng)用與研究是處于最前端的，美國的全國3D-4D-BIM計劃更是將BIM模型應(yīng)用到所有的GSA項目，而美國陸軍工程兵團(tuán)也提出了關(guān)于BIM模型的15年發(fā)展路線規(guī)劃。2011年5月，英國內(nèi)閣辦公室發(fā)布了關(guān)于BIM技術(shù)應(yīng)用和研究的政府建設(shè)戰(zhàn)略。

從國內(nèi)的發(fā)展情況來看，BIM技術(shù)的研究隨著國家經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展而不斷深入。張建平等[2]通過對BIM技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行研究，開發(fā)出了建筑全生命周期的BIM數(shù)據(jù)集成平臺。王廣斌等[3]對BIM技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展應(yīng)用情況進(jìn)行了全面的調(diào)查與分析，并根據(jù)我國BIM的發(fā)展情況，提出了發(fā)揮政府作用，制定出適合我國產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)的BIM技術(shù)戰(zhàn)略政策的建議。《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》這一國家層面的指導(dǎo)性文件，無疑是對BIM技術(shù)應(yīng)用效果的肯定，進(jìn)而推動BIM技術(shù)的研究與發(fā)展，從而更好地服務(wù)于建筑行業(yè)，而且這一文件還提出了BIM技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的可量化要求。

3 BIM技術(shù)在工程項目各階段中的應(yīng)用情況

（1）BIM技術(shù)在建筑工程項目規(guī)劃階段的應(yīng)用，主要體現(xiàn)于現(xiàn)地狀況建模、設(shè)計表達(dá)、成本估算、基地分析、設(shè)計審核、歷程規(guī)劃、空間規(guī)劃等幾個方面?，F(xiàn)地狀況建模是通過BIM技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)限定條件仿真，將工程項目建設(shè)過程中的基地和設(shè)施情況利用BIM技術(shù)進(jìn)行建模，為相關(guān)規(guī)劃設(shè)計人員提供建設(shè)所需的現(xiàn)地信息等。相關(guān)規(guī)劃設(shè)計人員可以利用BIM模型所輸出的經(jīng)費(fèi)概算，為業(yè)主和工程項目的建設(shè)與規(guī)劃做出科學(xué)的決策，并制訂好經(jīng)費(fèi)預(yù)算。將BIM技術(shù)和GIS技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用可以讓相關(guān)規(guī)劃設(shè)計人員更好地評估工程區(qū)域的環(huán)境情況，并選擇出最佳的工程項目基地位置，然后再利用BIM技術(shù)模擬特定區(qū)域內(nèi)交通的運(yùn)輸情況，根據(jù)模擬數(shù)據(jù)對土地利用情況和交通規(guī)劃情況進(jìn)行評估，選擇出最佳的建設(shè)方案。在設(shè)計審核環(huán)節(jié)，相關(guān)規(guī)劃設(shè)計人員可以利用3D模型將建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及機(jī)電與使用空間等的規(guī)劃設(shè)計展示給利害關(guān)系人，再根據(jù)實(shí)際情況實(shí)時解決設(shè)計存在的問題。在歷程規(guī)劃環(huán)節(jié)，相關(guān)規(guī)劃設(shè)計人員可以利用4D模型將規(guī)劃施工順序和空間要求的階段性變化等進(jìn)行可視化仿真，從而及時地提出整建、整修或增建項目的科學(xué)合理的方案。在空間規(guī)劃環(huán)節(jié)，相關(guān)規(guī)劃設(shè)計人員可以利用3D模型模擬空間規(guī)劃的方案，進(jìn)而做好評估和比選工作，然后抉擇出最優(yōu)的空間方案[4-5]。

（2）BIM技術(shù)在建筑工程項目設(shè)計階段的應(yīng)用，重點(diǎn)從三維模型展示與空間規(guī)劃環(huán)境分析入手，通過對模型得到的設(shè)計參數(shù)進(jìn)行比較，爭取達(dá)到優(yōu)化設(shè)計的效果。相關(guān)規(guī)劃設(shè)計人員還要重視建筑設(shè)備的布置以及圖紙和文檔的自動生成，還有材料與工藝等的細(xì)節(jié)情況，這樣才能提高建模的有效性和可用性。

（3）BIM技術(shù)在建筑工程項目施工階段的應(yīng)用，主要從缺碰檢查、多維協(xié)同、虛擬現(xiàn)實(shí)和協(xié)同管理四個環(huán)節(jié)進(jìn)行分析。在缺碰檢查環(huán)節(jié)，相關(guān)施工人員可以利用BIM技術(shù)對施工建筑物空間上的沖突和構(gòu)件的缺失和碰撞情況進(jìn)行模擬，進(jìn)而幫助施工人員直接觀察其存在的問題，及時做好模型的調(diào)整修改工作，優(yōu)化工程設(shè)計。而且施工單位還可以利用此技術(shù)進(jìn)行施工交底和施工模擬，通過模擬整個工程及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，優(yōu)化施工方案，提高施工的質(zhì)量和效率。在多維協(xié)同環(huán)節(jié)，主要是將時間維度增加到BIM三維信息模型上，使之變成四維信息模型，進(jìn)而將工程項目的施工進(jìn)度和施工設(shè)計方案等模擬出來。然后再增加造價緯度使之變?yōu)槲寰S綜合信息模型，使BIM模型除了可以模擬現(xiàn)場施工的進(jìn)度和施工建設(shè)方案等，還可以實(shí)現(xiàn)項目的時間、空間以及價格維度上的多維協(xié)同，全面掌握工程項目的施工情況，以便及時修改、優(yōu)化方案，減少返工和整改的概率，從而提高建筑工程項目的質(zhì)量和效率，減少質(zhì)量、安全以及造價等方面的風(fēng)險問題。在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)節(jié)，施工單位可以利用三維模型將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入實(shí)體建筑，以立體化的形式直接呈現(xiàn)出來，通過直觀的觀察與真實(shí)的體驗(yàn)來進(jìn)行工程施工的檢驗(yàn)工作。在協(xié)同管理環(huán)節(jié)，施工單位可以利用BIM技術(shù)將施工中所積累的知識經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)工藝等以模型動畫的形式展示出來，給施工人員提供學(xué)習(xí)的機(jī)會，通過不斷更新知識庫，達(dá)到經(jīng)驗(yàn)積累和知識傳承的目的。

（4）BIM技術(shù)在建筑工程項目運(yùn)維階段的應(yīng)用，主要從空間管理、隱蔽工程管理、應(yīng)急管理以及節(jié)能減排管理等幾個方面進(jìn)行分析?？臻g管理主要應(yīng)用于設(shè)備系統(tǒng)和辦公系統(tǒng)，需要相關(guān)運(yùn)維工作人員做好二維編號或者文字的更新工作，以三維圖形對設(shè)施的位置進(jìn)行管理，提高空間管理的水平。隱蔽工程管理需要相關(guān)運(yùn)維工作人員利用BIM模型實(shí)現(xiàn)可視化管理，讓管理者可以隨時查看、更新和調(diào)整信息。應(yīng)急管理是所有大型公共建筑和高層建筑必須關(guān)注的一個環(huán)節(jié)，在這些地區(qū)往往存在大量的人群，一旦遇到緊急危險事故，很難做好疏散工作，因此必須提高這些建筑的應(yīng)急響應(yīng)能力，使相關(guān)工作人員可以借助BIM技術(shù)安排好應(yīng)急設(shè)備的位置，并設(shè)立相關(guān)的報警系統(tǒng)，幫助人們及時應(yīng)對危險。在節(jié)能減排管理環(huán)節(jié)，可以借助BIM+IoT技術(shù)對建筑的各種能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理。

4 BIM技術(shù)的發(fā)展趨勢

首先，移動終端的應(yīng)用可以使人們不受時間地點(diǎn)的限制，及時地獲取信息。在建筑工程施工過程中，施工設(shè)計人員可以借助移動設(shè)備對施工現(xiàn)場進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和指導(dǎo)，提高建筑工程施工的效率和質(zhì)量，減少建筑工程的質(zhì)量安全風(fēng)險問題。在建筑物內(nèi)放置監(jiān)控和無線傳感器可以實(shí)時監(jiān)測房屋各項移動設(shè)備的運(yùn)營信息以及空氣的溫度和濕度等情況。

其次，設(shè)計師可以通過激光掃描工程所在的區(qū)域，獲得早期的一手?jǐn)?shù)據(jù)，然后在交互式的三維空間中對建筑工程項目進(jìn)行分析，設(shè)計出適合的方案，然后再利用云計算強(qiáng)大的計算功能對結(jié)構(gòu)分析和能耗分析進(jìn)行處理，利用云計算實(shí)現(xiàn)渲染和分析過程的實(shí)時計算，從而為設(shè)計師節(jié)省計算和分析的時間，及時地對方案進(jìn)行比較，選擇出最優(yōu)的設(shè)計方案。

最后，現(xiàn)有的建筑信息管理方法很難形成完整的BIM模型，使該技術(shù)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用仍存在一些不足之處。針對這一情況，相關(guān)工作人員必須重視協(xié)同工作，并制訂協(xié)同工作流程，促使多方都能參與管理，共同享受建設(shè)成果，從而發(fā)揮出BIM技術(shù)應(yīng)用的最優(yōu)效果。

5 結(jié)束語

綜上所述，在信息技術(shù)廣泛應(yīng)用的時代背景下，信息技術(shù)的革新與發(fā)展無疑已經(jīng)影響日常生活中人們的衣食住行，無形地改變著人們的生活方式與生活習(xí)慣。建筑行業(yè)的發(fā)展對于人們生活有著極大的影響作用，而BIM技術(shù)的應(yīng)用則可以推動我國建筑行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，從而更好地滿足社會建筑的需求。