BIM技術(shù)在建筑智能化建造中的應(yīng)用

文｜中鐵二局集團建筑有限公司 孫旭軍

隨著BIM 技術(shù)的快速發(fā)展，BIM 技術(shù)已經(jīng)逐步邁入各行各業(yè)中并發(fā)揮了重要的作用。BIM 技術(shù)的可視化、碰撞檢查、精細化管理、施工模擬等運用為建筑生命全周期提供了一種有別于傳統(tǒng)的高效模式。本文通過分析BIM 技術(shù)在建筑生命全周期中的應(yīng)用措施，整體介紹了從設(shè)計階段到管理階段對BIM 技術(shù)的應(yīng)用成果，具體分析了BIM 在建筑管理和運維中發(fā)揮的作用，總結(jié)了BIM 技術(shù)在建筑智能化建造施工的經(jīng)驗和存在的問題。希望能為相關(guān)建筑智能化設(shè)計與施工人員提供借鑒。

1 BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

如想確保建筑工程的智能化，其首要任務(wù)則是將BIM 技術(shù)運用于建筑設(shè)計中。在BIM 平臺搭建完畢后，需要由專業(yè)人員提前抵達建筑場地，對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行勘察收集，待整理完畢后錄入已搭建平臺的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，便可安排后續(xù)BIM 建模工作。

基于BIM 技術(shù)的三維建模軟件對模型進行創(chuàng)建，通過人工的方式繪制建筑所需基礎(chǔ)構(gòu)件，如柱、梁、板等，同時按照勘測數(shù)據(jù)輸入相關(guān)構(gòu)件參數(shù)，軟件即可自動建成整棟樓層的建筑模型，并按照內(nèi)置清單和定額計算規(guī)則，計算其工程量?；蛘呖赏ㄟ^將工程圖紙導(dǎo)入三維建模軟件，智能識別圖中建筑基礎(chǔ)構(gòu)件，定義構(gòu)件參數(shù)后即可計算機仿真，計算工程量。同時，在規(guī)劃設(shè)計環(huán)節(jié)中也能運用到BIM 中，例如住宅區(qū)根據(jù)周邊環(huán)境得出BIM 模型的模擬數(shù)據(jù)，規(guī)劃整體布置方案并創(chuàng)建出更合適場地地形的全面建筑模型。

對于傳統(tǒng)二維圖紙而言，通過數(shù)據(jù)標(biāo)注+文字注釋的形式，很難清晰明確的將施工中的復(fù)雜節(jié)點、關(guān)鍵部位等表示清楚，而通過BIM 模型的可視化特點，則可用三維的形式使設(shè)計方更加準(zhǔn)確地把控到建筑結(jié)構(gòu)的細節(jié)之處，易于后續(xù)的調(diào)整優(yōu)化。與傳統(tǒng)建筑模型相比，設(shè)計人員能使用BIM 模型渲染建筑項目設(shè)計效果，將其設(shè)計方案更好地展示給工程業(yè)主。借助BIM 模型的可視化特點可以將建筑項目的整體布局和結(jié)構(gòu)細節(jié)直觀地展示出來，工程業(yè)主、施工單位及設(shè)計單位能準(zhǔn)確、快速、全面地獲取建筑設(shè)計的相關(guān)信息，利于各單位更好地進行研討。

2 BIM 技術(shù)在質(zhì)量管理中的應(yīng)用

如今一個建筑的建筑周期在逐漸縮短，尤其是經(jīng)歷了新冠疫情后，對快速建設(shè)高質(zhì)量建筑物的需求也顯現(xiàn)出來。此時BIM技術(shù)的在保證速度的情況下還能確保高質(zhì)量的作用也突出其重要性。BIM 主要是通過對5 大因素（人為因素、材料因素、機械因素、方法因素、環(huán)境因素）的把控來保證工程質(zhì)量。

BIM 技術(shù)能夠基于建筑項目施工圖紙完成對建筑場地的快速仿真，實現(xiàn)3D 可視化技術(shù)交底。項目相關(guān)人員能基于此完成對施工現(xiàn)場的全方位分析，預(yù)知可能發(fā)生的質(zhì)量管理問題，對項目存在的風(fēng)險提前進行研究，做好相關(guān)應(yīng)對措施，保證施工質(zhì)量達到既定工程要求。

施工材料的控制是項目質(zhì)量管控的重要環(huán)節(jié)之一。對于一個項目而言，施工所需材料十分繁雜及龐大，錯誤、不合理地使用都會引起嚴重的后果。采用BIM 技術(shù)一方面可以對物料信息，包括具體材料參數(shù)、合格信息、來源等進行詳細記錄，為后續(xù)工程檢查提供重要依據(jù)，另一方面可以對不同種類材料進行有效劃分，為工人提供施工方法，保證材料的正確合理使用。

利用BIM 技術(shù)對施工質(zhì)量進行管控，通過對現(xiàn)場施工情況進行勘察，收集整理施工質(zhì)量信息，將其導(dǎo)入BIM 信息平臺，平臺會自動基于前期設(shè)置的質(zhì)量計劃方案進行比對驗證，發(fā)現(xiàn)問題會第一時間反饋給項目各單位，及時做出應(yīng)對防止意外發(fā)生。

同時，針對機械因素可以運用BIM 三維碰撞監(jiān)測技術(shù)。通過三維仿真建筑模型對工程中機電安裝、建筑構(gòu)件等進行碰撞檢測，發(fā)現(xiàn)二維圖紙中較難觀測出的技術(shù)問題，并予以優(yōu)化調(diào)整，提高施工質(zhì)量。

運用三維碰撞監(jiān)測技術(shù)還能夠有效的改良項目、管道線路布控的方案，更好的提高項目規(guī)劃的智能化。

外界環(huán)境對施工的管理隨時會起到不確定性的影響，通過將項目周邊因素，如交通、地理、環(huán)境等錄入BIM 模型，可反應(yīng)出建筑項目的真實情況，模擬可能存在的變化，預(yù)知項目風(fēng)險，為工程的順利高效實施奠定堅實的基礎(chǔ)。

3 BIM 技術(shù)在資源調(diào)配中的應(yīng)用

當(dāng)下在很多行業(yè)之中，節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成了一個非常重要的命題。BIM 技術(shù)對于建筑行業(yè)整體的環(huán)保發(fā)展都具有非常重要的作用。因為它可以模擬在整個建設(shè)過程之中的各方情況，能夠讓建筑節(jié)能設(shè)計有一個綜合的解決方案，對于自然資源進行合理配置，帶動了施工工程的整體經(jīng)濟效益的提升。

資金使用計劃、人工消耗計劃、材料消耗計劃和機械消耗計劃可以依托BIM 模型得到合理的安排。在BIM 模型的基礎(chǔ)上編制進度計劃，賦予時間信息得到4D 模型，基于該模型進行施工進度仿真模擬，模擬過程中各施工工序與甘特圖滾動同步進行，項目人員可以從中得知任意時間段各項工作量的完成度，分析項目施工計劃，合理安排各項工作。而在此基礎(chǔ)上再次引入造價成本還可得到5D 模型，制定資金使用計劃。

在傳統(tǒng)的建筑建設(shè)過程之中，尤其是具體的施工過程之中，各個部門如果沒有進行妥善的管理，往往會出現(xiàn)分歧，不能達到良好的分工協(xié)作功效。而BIM 技術(shù)有云數(shù)據(jù)庫，每個部門都需要將自己工作的相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)庫，而所有部門的數(shù)據(jù)資源都是共享的，這也就大大降低了每個部門之間協(xié)作的難度。而且資源實施共享能夠使得資源得到合理配置，盡可能降低資源的浪費，提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。

4 BIM 技術(shù)在安全與環(huán)境管理中的應(yīng)用

通過將物聯(lián)網(wǎng)、GIS 等技術(shù)的引用，將BIM 模型結(jié)合VR 設(shè)備，建立了多角度的建筑物漫游模式。對重大安全危險源進行辨別，以特定的形式進行標(biāo)記，將一般危險源與重大危險源區(qū)分出來，在項目開展過程中予以重視。

以往工人們對安全交底的接受不高，很大程度歸因于安全負責(zé)人員僅僅只能通過圖紙來進行描述，無法準(zhǔn)確地傳達意圖，起到的效果不強。而BIM 技術(shù)為安全技術(shù)交底帶來了更多、更直觀、更好理解的方式，以動態(tài)漫游、三維模擬、虛擬施工等代替?zhèn)鹘y(tǒng)的圖文描述，讓工人們提前熟知操作要點，了解現(xiàn)場情況，保證安全交底的順利實施。

施工環(huán)境保護在目前環(huán)境問題日益凸顯的大背景下已經(jīng)越來越重要，施工環(huán)境管理不僅包括場地內(nèi)部的管理，還包括對外部環(huán)境的影響。將BIM 平臺與智能APP結(jié)合起來，實現(xiàn)施工環(huán)境的動態(tài)管理，通過現(xiàn)場拍照或者視頻監(jiān)控，對各種因素進行實時觀測記錄，出現(xiàn)問題及時反饋解決。

5 BIM 技術(shù)在建筑運維管理中的應(yīng)用

BIM 技術(shù)在建筑智能化中有著建筑全生命周期的信息集成管理，而運營階段在全生命周期中又是最長的。運營階段的管理又分為設(shè)備維護、資產(chǎn)可視化信息管理、安全管理等。

通過使用BIM 技術(shù)和設(shè)備管理系統(tǒng)相結(jié)合，使系統(tǒng)能準(zhǔn)確的記錄下每個設(shè)備的信息，管理人員可以實時的觀察到設(shè)備的狀況，提前維護，預(yù)防故障，同時降低維護費用，又能安排具體的周期性維護方案。

6 結(jié)語

隨著建筑信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM 技術(shù)已經(jīng)成為我國建筑智能化建造的主要發(fā)展方向，從設(shè)計階段到管理階段對BIM 技術(shù)進行應(yīng)用，能夠有效降低施工成本，提高建設(shè)質(zhì)量。但目前國內(nèi)BIM 技術(shù)的運用還存在著以下幾個問題：

一是我國BIM 技術(shù)研究過于局限性，尚未形成一套完整的技術(shù)應(yīng)用體系，無法大面積進行推廣應(yīng)用。

二是未完全發(fā)揮BIM 的參數(shù)化特點，各階段特別是設(shè)計階段中，模型與模型之間無法建立有效連接，同一構(gòu)件的多次建模浪費了大量的時間。

在BIM 技術(shù)高速發(fā)展的今天，各單位應(yīng)積極引入信息化技術(shù)，推動BIM 技術(shù)與信息化技術(shù)的相互融合，滿足智能化要求，從而推動BIM 在建筑智能化中的發(fā)展。