BIM技術(shù)在建筑工程深化設(shè)計(jì)及施工管理中的應(yīng)用

張隆博

（大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院（大連廣播電視大學(xué)），遼寧 大連 116000）

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國對基礎(chǔ)建設(shè)的投入越來越大，這也促進(jìn)了我國建筑業(yè)的迅速發(fā)展。當(dāng)前，建筑行業(yè)的競爭日益激烈，傳統(tǒng)工程施工管理手段已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段企業(yè)的要求，如何控制工程實(shí)施過程中的成本，使企業(yè)獲得最大的利潤，是企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。BIM技術(shù)的提出和在建筑行業(yè)中的應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)建筑企業(yè)施工管理方法存在的問題，適應(yīng)建筑企業(yè)長期發(fā)展需要。在工程管理中，應(yīng)用BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的高效處理和管理，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目設(shè)計(jì)的信息化和集成化管理，有效提高項(xiàng)目建設(shè)的效益。

1 當(dāng)前建筑業(yè)項(xiàng)目實(shí)施過程中存在的問題

1）我國的建筑工程裝配式結(jié)構(gòu)、模板、鋼結(jié)構(gòu)、幕墻等深化設(shè)計(jì)工作主要以以二維圖紙為主，三維圖紙尚未普及。目前，這些工程的深化設(shè)計(jì)工作主要依靠手工完成，設(shè)計(jì)人員重復(fù)工作很多，安全驗(yàn)算和施工圖繪制的工作繁重。傳統(tǒng)的CAD時代雖然也出現(xiàn)了諸如ZDPC、PKPM、Tekla等這樣的輔助深化設(shè)計(jì)軟件，但是在工程中的應(yīng)用并不廣泛。加工、算量階段由于圖紙主要是CAD繪制的二維圖紙，對工作人員的工程圖紙的識讀能力有較高的要求，因此很多工作人員過于依賴現(xiàn)有的一些工程軟件，無法及時發(fā)現(xiàn)在本工作實(shí)施之前甚至是在設(shè)計(jì)階段中應(yīng)規(guī)避的問題，有時會造成嚴(yán)重的進(jìn)度拖延和費(fèi)用損失，甚至引發(fā)質(zhì)量問題。

2）項(xiàng)目建設(shè)準(zhǔn)備階段需要大量的采購。在采購過程中，容易出現(xiàn)多采購或少采購的情況。多采購會造成項(xiàng)目的浪費(fèi)，導(dǎo)致項(xiàng)目的額外支出，而采購少會影響施工進(jìn)度。此外，在項(xiàng)目實(shí)施階段，經(jīng)常根據(jù)實(shí)際建設(shè)情況對項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)整。這種調(diào)整可以是施工方案的調(diào)整，也可以是具體施工工藝的調(diào)整。但是，無論是什么原因，都需要相應(yīng)的方案和過程論證，如果按照傳統(tǒng)的施工管理手段，進(jìn)行論證就需要花費(fèi)大量的人力物力，這不僅會增加項(xiàng)目，而且會花費(fèi)大量的時間。

3）建筑工程在生成過程及施工過程中，為了提高生成效率，在深化設(shè)計(jì)過程中，將很多構(gòu)件設(shè)計(jì)成大小和形狀都相似的小構(gòu)件，這就造成了一個構(gòu)件的施工過程中，連接點(diǎn)非常多并且每個小構(gòu)件位置的確定比較困難，一旦連接錯誤往往只有到構(gòu)件整體完成后才能發(fā)現(xiàn)，返工工作量很大。施工現(xiàn)場一般情況下只有傳統(tǒng)的二維圖紙，在結(jié)構(gòu)形式相對簡單的工程中使用，對于大多數(shù)的施工技術(shù)人員和工人來說還是比較適用的。但現(xiàn)在的超高層建筑往往都是結(jié)構(gòu)形式比較復(fù)雜的，外立面造型比較奇特，建筑內(nèi)部各種機(jī)電設(shè)備眾多，造成這一類建筑進(jìn)行施工時，尤其是建筑復(fù)雜節(jié)點(diǎn)位置定位、各專業(yè)管線的排布要求都比較高，僅靠二維圖紙進(jìn)行施工交底，對參與交底的各方人員的要求極高。

2 BIM技術(shù)在建筑工程中應(yīng)用的特點(diǎn)分析

2.1 信息化應(yīng)用效果

BIM技術(shù)利用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對建筑物信息進(jìn)行描述，并進(jìn)行有效的信息交換，可減少前期設(shè)計(jì)錯誤，降低信息安全風(fēng)險和成本。其次，BIM技術(shù)有可視化、直觀性的特點(diǎn)，使建筑描述變得通俗化、三維直觀化，能幫助施工人員直觀地了解施工成型方式和預(yù)期效果。此外，BIM技術(shù)具有三維呈現(xiàn)的特點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確呈現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，利用BIM技術(shù)使信息傳達(dá)更準(zhǔn)確。

2.2 提高計(jì)算速度和計(jì)算精確性

BIM模型具有信息存儲和信息計(jì)算的功能，在模型中的所有組件包含組件類型、性能和價格等不同信息數(shù)據(jù)。在企業(yè)決策中，以項(xiàng)目的實(shí)際情況為依據(jù)，將項(xiàng)目的所有數(shù)據(jù)輸入到BIM模型，并保存在成本計(jì)劃中，以獲得最終項(xiàng)目的成本。其次，可以改變BIM模型中構(gòu)件的屬性，及時更新工程動態(tài)，保證所有有效數(shù)據(jù)不發(fā)生變化［1]。另外，工程變更也得到了一定程度的控制。在整個項(xiàng)目中，BIM可以提高信息計(jì)算速度，更合理地調(diào)整成本，更好地控制項(xiàng)目建設(shè)。

2.3 可利用BIM修改圖紙

BIM技術(shù)具有可視化和模擬化特點(diǎn)，使得其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可以發(fā)揮圖紙修改的功能，比如通過對模型的修改，可以在圖紙中自動反映相關(guān)功能，這樣設(shè)計(jì)人員就無需花費(fèi)其他時間和精力用在對施工圖紙的修改上［2]。

2.4 利用BIM技術(shù)協(xié)同設(shè)計(jì)

在建筑工程施工過程中涉及的人員、材料設(shè)備眾多，且對技術(shù)要求越來越高，這時為保證各專業(yè)和各系統(tǒng)之間能很好地配合起來，就必須做好專業(yè)之間各成員、多專業(yè)之間和各系統(tǒng)之間的三維協(xié)同設(shè)計(jì)工作，可有效減少圖紙失誤，提高設(shè)計(jì)工作的效率和質(zhì)量。

3 基于BIM技術(shù)的建筑工程深化設(shè)計(jì)、施工管理中的應(yīng)用

3.1 BIM技術(shù)在深化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在深化設(shè)計(jì)時，主要是明確設(shè)計(jì)方案內(nèi)容，包括明確施工主要內(nèi)容和技術(shù)要求、施工工序、對緊急情況的應(yīng)對等。結(jié)合所有這些參數(shù)進(jìn)行仿真模擬并預(yù)期施工效果，對施工中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析并及時改正。在初步設(shè)計(jì)后利用BIM技術(shù)進(jìn)行審核，可視化的功能幫助設(shè)計(jì)人員直觀形象地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案中存在的不合理支持，并做出優(yōu)化以減少后期設(shè)計(jì)變更及其帶來的一系列問題。在深化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，主要是利用BIM技術(shù)完成對建筑結(jié)構(gòu)抗震性能、保溫性能等使用性能的綜合分析，并根據(jù)分析結(jié)果合理選擇施工材料，明確荷載系數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的不足之處并加以改正。在關(guān)聯(lián)性結(jié)構(gòu)分析方面，是利用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的仿真模擬，從而反映出施工各環(huán)節(jié)間的關(guān)系并做好協(xié)調(diào)工作。在完成深化設(shè)計(jì)后，要做好對設(shè)計(jì)各細(xì)節(jié)部分的檢查和審核，盡量避免設(shè)計(jì)方案中的不合理之處，從而可減少后期的設(shè)計(jì)變更。這樣做不僅可以保證質(zhì)量而且還能控制工程造價。利用BIM技術(shù)進(jìn)行后期設(shè)計(jì)檢查和檢驗(yàn)時，必須緊密結(jié)合設(shè)計(jì)方案，對其中的各參數(shù)進(jìn)行整合分析形成數(shù)據(jù)庫，同時利用BIM技術(shù)做好隱蔽性項(xiàng)目、重難點(diǎn)和復(fù)雜節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的檢查，判斷施工技術(shù)、施工材料選擇是否合理。

3.2 BIM技術(shù)在施工管理中的應(yīng)用

第一，利用二維碼技術(shù)，將模板、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件等實(shí)物與模型進(jìn)行編號、一一對應(yīng)，搭建施工數(shù)據(jù)分析模型。搭建BIM施工協(xié)同平臺，將交底、模型等內(nèi)容上傳，通過二維碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)全現(xiàn)場施工三維可視化實(shí)時交底。利用BIM技術(shù)的可視化、參數(shù)化功能，制作工虛擬樣板，樣板可以全方位立體展示各個節(jié)點(diǎn)。制作施工流程動畫，可以直接指導(dǎo)現(xiàn)場施工。將虛擬樣板及施工流程動畫，上傳至云端平臺，通過二維碼技術(shù)和移動終端平臺，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場隨提取隨查看，達(dá)到實(shí)時交底的目的。

第二，在現(xiàn)場安裝前運(yùn)用BIM軟件對施工過程尤其是施工重點(diǎn)、難點(diǎn)部位的施工方案和施工工藝進(jìn)行模擬，監(jiān)理、設(shè)計(jì)、施工單位等參建各單位再結(jié)合自身的情況將自己的意見發(fā)布到協(xié)同工作平臺上，各方再進(jìn)行協(xié)調(diào)溝通，確定最終的施工方案。

第三，現(xiàn)場施工過程中，相關(guān)管理人員實(shí)時記錄實(shí)測實(shí)量數(shù)據(jù)，對出現(xiàn)問題的部位提前進(jìn)行預(yù)警，直接從模型中提取相關(guān)構(gòu)件的制作參數(shù)，及時發(fā)送給廠家進(jìn)行生產(chǎn)，及時更換有問題的構(gòu)件，避免出現(xiàn)施工質(zhì)量問題。利用Revit的出圖功能，將三維模型轉(zhuǎn)化為傳統(tǒng)的CAD圖紙，方便形成紙質(zhì)文件進(jìn)行歸檔工作，此外還可以方便不具備BIM技術(shù)軟件操作的施工技術(shù)操作人員參與到工作中，對施工方案提出意見，并進(jìn)行修改。

第四，總承包單位一般采用橫道圖或網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖表示施工進(jìn)度計(jì)劃，由于專業(yè)要求較高，可視化程度卻較低，無法清楚地表示出工程施工進(jìn)度以及各工作間復(fù)雜的邏輯關(guān)系［3]?？梢岳肂IM軟件，進(jìn)行施工模擬并對實(shí)際施工進(jìn)度進(jìn)行檢查，找出影響工期的關(guān)鍵工作，對關(guān)鍵工作嚴(yán)格控制，確保工期。

4 結(jié)語

綜上所述，BIM技術(shù)在建筑工程中有著良好的發(fā)展前景，利用BIM技術(shù)的可視化、信息化、可模擬等特點(diǎn)，在建筑工程中的深化設(shè)計(jì)、施工管理等過程里發(fā)揮著重要的作用。在未來應(yīng)進(jìn)一步深入研究BIM技術(shù)，將研究成果應(yīng)用到建筑工程各過程中，推動建筑行業(yè)的發(fā)展。