基于BIM技術的建筑工程施工可視化應用研究

李曉夢 張慧婕 婁虎威

摘 要：近年來，建筑信息模型在我國的發(fā)展不斷深入，被廣泛應用于工程建筑業(yè)。本文首先對建筑信息模型進行簡要分析，然后以某幼兒園工程為例，從三維建筑信息模型創(chuàng)建、網絡進度計劃編制、施工現(xiàn)場布置、施工模擬四個方面分析BIM在建筑工程施工中的可視化應用。

關鍵詞：建筑信息模型;進度計劃;施工模擬

中圖分類號：TU17文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）01-0086-03

Abstract： In recent years， with the development of building information model in China， it is widely used in engineering construction industry. This paper first briefly analyzed the building information model， and then took a kindergarten project as an example to analyze the visual application of BIM in construction from four aspects： the creation of 3D building information model， the preparation of network schedule， the layout of construction site， and the construction simulation.

Keywords： building information modeling;schedule;construction simulation

在我國經濟快速發(fā)展和城市化進程不斷推進的背景下，建筑工程設計與施工過程中對工期、質量和技術的要求也越來越高。施工過程是將建筑圖紙轉變?yōu)楣こ虒嶓w的關鍵環(huán)節(jié)，直接影響建筑產品的好壞[1-3]。在傳統(tǒng)建筑工程施工過程中，施工項目管理者憑借經驗，并借助二維施工圖紙描述的工程信息，對施工項目進行具體工作分解，并以此指導工程實際施工。由于這種模式存在先天性的缺陷，導致工程施工過程中存在返工、延期、質量不高、效益低下等問題。

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）作為一項嶄新的數(shù)字化手段，正在引動工程建設各領域的變革。我國建筑業(yè)中信息化技術覆蓋率遠低于發(fā)達國家，如何將信息化技術廣泛并有效地應用在整個建筑行業(yè)，科學合理地利用信息化技術促進建筑施工的良性發(fā)展，已經成為建筑行業(yè)發(fā)展過程中需要解決的重要問題。

1 BIM技術概述

建筑信息模型（BIM）是以建筑工程項目的各項相關信息數(shù)據為基礎而建立的建筑模型。通過數(shù)字信息仿真，模擬建筑物所具有的真實信息[4]。CAD繪圖軟件的出現(xiàn)是建筑信息化領域的第一次革命，結束了手繪圖紙時代;BIM技術的出現(xiàn)，拉開了建筑信息化領域的第二次革命，建筑信息化技術從CAD二維時代邁入BIM三維時代。BIM技術是目前建筑工程領域大力推廣的一項新技術，是未來計算機輔助設計的發(fā)展趨勢。

BIM是以三維數(shù)字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數(shù)據模型，是對工程項目設施實體與功能特性的數(shù)字化表達[5]。BIM技術具有參數(shù)化、信息化、協(xié)同化、仿真化的特點。BIM技術在建筑工程可視化的應用過程中，通過計算機技術對建筑施工的全過程進行三維參數(shù)化的虛擬建造與分析，有利于提高對建筑施工過程的事前預測和事中動態(tài)管理，為改進和優(yōu)化施工組織設計提供決策依據，為提升建筑行業(yè)的整體效益提供支撐。

2 基于BIM技術的建筑工程施工可視化應用

本文結合某幼兒園工程，從三維建筑信息模型創(chuàng)建、網絡進度計劃編制、施工現(xiàn)場布置、施工模擬四個方面分析BIM在建筑工程施工中的可視化應用。在應用過程中，以三維數(shù)字技術和工程軟件作為BIM實施的技術支撐。

2.1 項目概況

某幼兒園項目位于鄭州市長青路南、鄭新大道西，總建筑面積3 929.58 m2，基底面積1 387.77 m2，結構形式為框架結構，基礎為天然地基+獨立基礎/柱下條形基礎。層高3.9 m（音體活動室4.8 m），建筑高度為12.6 m，地上3層，抗震設防烈度為7度，安全等級為一級，結構抗震等級二級，設計合理使用年限50年，室內外高差300 mm。

2.2 基于BIM技術的工程項目三維建筑信息模型創(chuàng)建

2.2.1 基于Revit的工程項目建筑結構三維信息模型創(chuàng)建。Revit軟件是目前國內主流的BIM軟件之一。三維建筑信息模型是后續(xù)工程項目三維可視化應用的基礎，為施工過程可視化應用提供了原始模型。根據已有工程項目建筑與結構施工圖，利用Revit軟件，進行軸網、標高、梁、板、柱、外墻、內墻、門窗、樓梯、臺階等構件的創(chuàng)建以及族的創(chuàng)建，最終完成的某幼兒園三維建筑與結構模型見圖1與圖2。

2.2.2 基于MagiCAD的工程項目安裝工程三維信息模型創(chuàng)建。在MagiCAD中新建安裝項目樣板文件，利用項目給排水、暖通、消防、電氣等專業(yè)的施工圖紙，依次進行管道建模、設備布置、附件連接等操作。在進行管線繪制時，始終堅持管線排布的基本原則，充分利用可用空間，對各類管線進行綜合協(xié)調，完成工程項目給排水、消防、暖通、噴淋等系統(tǒng)模型的創(chuàng)建，最終創(chuàng)建完成的安裝工程模型如圖3所示。

2.2.3 基于Lumion的工程項目三維效果圖創(chuàng)建。Lumion作為一款實時的3D可視化軟件工具，可用于建筑、規(guī)劃設計、園林設計等領域，能夠快速高效地提供優(yōu)秀的三維虛擬現(xiàn)實圖像與現(xiàn)場演示視頻。利用Lumion對工程項目三維建筑信息模型進行渲染與漫游動畫制作，可以直觀真實地通過虛擬現(xiàn)實的方式展現(xiàn)工程項目建設完成的效果，渲染完成的某幼兒園工程效果圖見圖4。

2.3 基于Microsoft Project的施工網絡進度計劃編制

Microsoft Project是一款功能強大且使用靈活的項目管理工具，對于簡單或者復雜的項目均適用，能幫助用戶高效安排和追蹤所有工作任務。Microsoft Project的三大核心功能是進度管理、資源管理與成本管理，適用于工程、建筑、制造業(yè)、軟件、房地產、汽車等各種行業(yè)。在利用Microsoft Project編制網絡進度計劃時，按照工程項目工序劃分、任務名稱確定、工作時間設定、開始和結束工作時間設定、工期確定、任務之間關系調整、項目計劃優(yōu)化的操作順序進行編制，最終完成實際工程項目的施工網絡進度計劃編制。

2.4 基于BIM技術的施工現(xiàn)場三維場地布置

施工場地布置是工程項目施工前重要的準備工作之一。施工現(xiàn)場布置圖是安排與布置施工場地的依據，是保障施工現(xiàn)場有組織、有計劃、按順序進行施工的重要條件，也是保證施工現(xiàn)場文明施工的重要保證。通過三維施工場地布置，可以直觀、真實地展示施工現(xiàn)場材料堆放、起重機械布置、場地道路布置等情況，并能結合動畫動態(tài)展示施工場地布置情況，有效避免了目前傳統(tǒng)二維靜態(tài)平面施工布置圖存在的視覺枯燥抽象、圖紙線條繁多、缺乏動態(tài)演示、易產生資源浪費等問題。

2.5 基于BIM技術的工程項目施工可視化綜合運用

Autodesk Navisworks是一款綜合性的項目審閱解決方案軟件，支持施工模擬、協(xié)調、分析及設計交流等操作，擁有可升級的、靈活的和可設計編程的用戶界面，支持dwg、3ds、nwc、fbx、dwf、ifc等多種數(shù)據格式的導入，可以將建筑工程多領域的相關設計數(shù)據集成整合到一個統(tǒng)一的項目模型中，從而滿足項目審查、沖突管理、碰撞檢測、施工模擬、漫游動畫等的使用。同時，其還能幫助設計和施工專家在工程項目施工之前預測和避免潛在的施工沖突、組織不協(xié)調等問題，顯著提高工作效率，減少施工返工，從而節(jié)省成本、縮短工期。

將利用Revit創(chuàng)建的建筑結構模型、利用MagiCAD創(chuàng)建的安裝工程模型進行模型整合，以fbx格式導入Autodesk Navisworks，進行多專業(yè)碰撞檢測與漫游，提前進行沖突管理與碰撞優(yōu)化，避免在施工過程中出現(xiàn)返工與資源浪費，然后鏈接編制的網絡進度計劃，對建筑工程的施工過程進行施工模擬，可以直觀形象地查看具體施工過程，在施工前預判施工組織的合理與否，可以反復優(yōu)化調整直至達到最優(yōu)施工組織，某幼兒園的施工模擬過程展示見圖5。

3 結語

本文以BIM技術的發(fā)展為背景，以建筑信息模型創(chuàng)建、網絡進度計劃編制、施工模擬為主線進行了建筑工程施工可視化應用研究，利用Revit軟件進行建筑結構三維模型創(chuàng)建，利用MagiCAD進行安裝工程三維模型創(chuàng)建，采用Microsoft Projectt編制網絡進度計劃，進行施工現(xiàn)場三維場地布置，將創(chuàng)建的建筑結構模型、安裝工程模型整合到Autodesk Navisworks中進行集成運用，加載編制完成的網絡進度計劃，進行實際工程項目施工模擬，提前判斷施工的合理與否，并進行優(yōu)化調整。這能夠科學合理地組織施工過程，減少返工，避免浪費，節(jié)省工期與成本。

參考文獻：

[1]趙振宇.BIM技術在某綜合體工程施工中的應用研究[D].西安：西安理工大學，2020：5.

[2]魏英洪.BIM技術中建筑工程可視化應用方法及價值探討[J].鐵道勘察，2014（1）：17-19.

[3]周慧芳，朱蒙恩，陳守鵬，等.BIM技術在某教學樓土建模型建立中的應用[J].南通職業(yè)大學學報，2020（1）：93-98.

[4]李海濤.基于BIM的建筑工程施工安全管理研究[D].鄭州：鄭州大學，2014：10.

[5]羅穩(wěn)周，李禮強，張仁志，等.BIM技術在中交明珠國際綜合體項目的施工應用[C]//第九屆“龍圖杯”全國BIM大賽獲獎工程應用文集.2020.