淺談BIM技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用

李雨擎

（沈陽化工大學(xué)）

1 引言

隨著現(xiàn)代建筑不斷向信息化、智能化方向發(fā)展，BIM技術(shù)已經(jīng)成為建筑工程建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在應(yīng)對日益結(jié)構(gòu)化、復(fù)雜化的建筑工程建設(shè)方面有獨(dú)特優(yōu)勢。BIM技術(shù)具有可視化、模擬性、協(xié)同性等優(yōu)勢，在建筑工程施工全生命周期中，能夠有效優(yōu)化施工準(zhǔn)備、實(shí)施動(dòng)態(tài)化施工模擬、加強(qiáng)施工全面管控，從而優(yōu)化施工質(zhì)量、加快施工進(jìn)度、保障施工安全，促進(jìn)建筑行業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。

2 運(yùn)用BIM技術(shù)優(yōu)化施工準(zhǔn)備

建筑工程施工前期準(zhǔn)備是確保施工過程順利運(yùn)行的關(guān)鍵階段，運(yùn)用BIM技術(shù)優(yōu)化施工準(zhǔn)備，主要包括檢驗(yàn)施工方案規(guī)劃的合理性、優(yōu)化調(diào)整施工設(shè)計(jì)。

2.1 檢驗(yàn)施工方案和規(guī)劃

在建筑施工中運(yùn)用BIM技術(shù)，首先需要建立BIM模型，BIM建模過程是對建筑物構(gòu)造過程的預(yù)演。借助BIM可視化特征，通過建模能夠?qū)崿F(xiàn)對施工方案與規(guī)劃的校核，對施工過程中不合理或存在安全隱患的問題及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)，從而保證施工方案和各項(xiàng)規(guī)劃的合理性。

2.2 優(yōu)化調(diào)整施工設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)的核心優(yōu)勢在于三維模型的建立，在施工設(shè)計(jì)過程中，BIM模型能夠?yàn)槭┕と藛T提供跨專業(yè)系統(tǒng)環(huán)境，通過對各專業(yè)之間可能出現(xiàn)的碰撞進(jìn)行分析檢驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了各工種協(xié)同施工設(shè)計(jì)的優(yōu)化。同時(shí)，利用BIM三維模型，能夠?qū)崿F(xiàn)任意部位的剖面切割，實(shí)現(xiàn)對管線施工等復(fù)雜施工環(huán)節(jié)的觀察并優(yōu)化調(diào)整，獲得準(zhǔn)確可靠的施工方案。

例如，在超高層大型建筑項(xiàng)目管線施工設(shè)計(jì)中，運(yùn)用BIM技術(shù)：

①可以通過三維模型直接看出各專業(yè)協(xié)調(diào)碰撞結(jié)果，找出2D圖形中不能直接看出的管線問題；

②通過模型剖面圖，能夠直接觀察并調(diào)整管線的設(shè)計(jì)標(biāo)高，確保其滿足設(shè)計(jì)要求，為實(shí)際施工提供可靠依據(jù)；

③在三維模型中實(shí)現(xiàn)對各種管線的碰撞檢測，獲取建筑物與管線之間、管線與其他工種施工之間、管線與管線之間的各種碰撞信息，從而為施工人員優(yōu)化管線施工，調(diào)整施工工序提供可靠的依據(jù)，最大限度避免實(shí)際施工過程中出現(xiàn)的管線碰撞問題。

3 運(yùn)用BIM實(shí)施動(dòng)態(tài)化施工模擬

基于BIM的動(dòng)態(tài)化施工模擬對保障施工安全，提高施工質(zhì)量和效率發(fā)揮重要作用。在建筑工程實(shí)際施工中，為避免自然環(huán)境、人為因素等各種因素影響，需要不斷調(diào)整施工過程。

3.1 基于BIM模型的動(dòng)態(tài)施工模擬

在BIM模型中，將現(xiàn)實(shí)環(huán)境和組件轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，輸入到BIM模型中進(jìn)行識別，可以通過模型實(shí)時(shí)呈現(xiàn)施工現(xiàn)場，借助BIM技術(shù)的模擬性，實(shí)現(xiàn)對施工過程的動(dòng)態(tài)化模擬，對可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)測，從而為現(xiàn)場施工提供可靠指導(dǎo)。

例如，在懸空位置鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)吊裝施工過程中，通常需要設(shè)置臨時(shí)支撐措施，以確保安裝過程的安全穩(wěn)定。圖1為某建筑項(xiàng)目懸空鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工中的斜撐支撐架安裝模擬圖。

圖1 帶斜撐支撐架

臨時(shí)支撐措施的支撐點(diǎn)位置、支撐結(jié)構(gòu)以及支撐材料性能均對支撐措施的穩(wěn)定性有直接影響。運(yùn)用BIM技術(shù)，可在模型中輸入鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工節(jié)點(diǎn)、臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，實(shí)施施工模擬，獲得最佳臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)、位置及材料的相關(guān)信息，同時(shí)還可以清晰反映出施工過程中需要注意的事項(xiàng)，最大限度保證施工安全與質(zhì)量，避免因施工問題影響施工進(jìn)度。

3.2 優(yōu)化施工現(xiàn)場布置

BIM模型是對建筑物及相關(guān)數(shù)據(jù)信息的集成，包括施工現(xiàn)場環(huán)境信息，通過模型可虛擬施工現(xiàn)場環(huán)境。在施工動(dòng)態(tài)化模擬過程中，可根據(jù)施工實(shí)際進(jìn)行現(xiàn)場場地布置規(guī)劃，消除施工作業(yè)過程中可能發(fā)生的空間沖突，優(yōu)化場地布置，提高施工安全、文明。例如，通過BIM施工現(xiàn)場環(huán)境模擬，得到大型設(shè)備，如起重機(jī)、吊裝設(shè)備等布置最佳位置，確保施工安全；優(yōu)化場地路線，提高施工道路規(guī)劃的科學(xué)性，實(shí)現(xiàn)施工人員、材料及設(shè)備運(yùn)輸?shù)母咝浴?/p>

4 運(yùn)用BIM技術(shù)加強(qiáng)施工全面管控

建筑施工過程管控貫穿施工全生命周期，是確保建筑工程施工穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，運(yùn)用BIM技術(shù)實(shí)施施工全面管控，能夠檢驗(yàn)施工管理方案的科學(xué)性，有效提高施工協(xié)調(diào)性，優(yōu)化施工過程管控效果。在運(yùn)用BIM技術(shù)的施工管控中，主要管理維度包括四個(gè)方面：施工過程協(xié)調(diào)性管控、施工進(jìn)度科學(xué)化管控、施工質(zhì)量可靠性管控、施工成本效益性管控（見圖2）。

圖2 運(yùn)用BIM技術(shù)的施工全面管控

4.1 施工過程協(xié)調(diào)性管控

在施工過程協(xié)調(diào)管理中，通過BIM系統(tǒng)管理平臺，嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)方案，可實(shí)現(xiàn)對各個(gè)施工環(huán)節(jié)、施工工序的協(xié)調(diào)管控。當(dāng)前，建筑施工管理不斷向精細(xì)化管理發(fā)展，在BIM系統(tǒng)中，通過模擬各個(gè)施工環(huán)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)各環(huán)節(jié)施工的有效銜接，并且根據(jù)施工技術(shù)要求協(xié)調(diào)各施工工序，降低施工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，合理規(guī)劃施工過程，提高施工全過程的協(xié)調(diào)性。

4.2 施工進(jìn)度科學(xué)化管控

建筑工程項(xiàng)目施工進(jìn)度直接影響項(xiàng)目建設(shè)效益，在運(yùn)用BIM技術(shù)實(shí)施施工進(jìn)度管控的過程中，可以建立4D建筑模型（即3D模型+時(shí)間），將施工計(jì)劃與施工周期要求有機(jī)結(jié)合在一起，通過對施工全過程進(jìn)行可視化動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)，確定各個(gè)施工階段的最佳時(shí)間控制，從而實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度的科學(xué)化管控。在BIM模型中，可將3D參數(shù)化模型與Project數(shù)據(jù)進(jìn)行全面對接，從而確保施工進(jìn)度的時(shí)空一致性，優(yōu)化施工人員、材料、設(shè)備等各項(xiàng)資源，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化施工進(jìn)度管控。

4.3 施工質(zhì)量可靠性管控

BIM模型為施工質(zhì)量管控提供了可靠依據(jù)。在建筑工程施工過程中，通過在BIM模型中對施工全過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)可視化展示，能夠?yàn)槭┕と藛T的實(shí)際施工提供可靠依據(jù)，包括精確定位建筑構(gòu)件及預(yù)埋件的位置，科學(xué)構(gòu)建各類支護(hù)結(jié)構(gòu)，通過施工碰撞檢測優(yōu)化施工設(shè)計(jì)、施工結(jié)構(gòu)等各項(xiàng)沖突問題等等。同時(shí)，在施工質(zhì)量管控中，BIM系統(tǒng)可以根據(jù)終端采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，自動(dòng)完成問題描述、匹配以及現(xiàn)場指導(dǎo)改進(jìn)等，通過平臺還可以實(shí)現(xiàn)與參建各方的溝通交流，避免項(xiàng)目建設(shè)信息過載或流失，影響施工質(zhì)量。因此，BIM技術(shù)能夠?yàn)槭┕べ|(zhì)量管控提供可靠依據(jù)。

4.4 施工成本效益性管控

在BIM模型中，結(jié)合施工設(shè)計(jì)與進(jìn)度，能夠?qū)ㄖ镏腥魏我粋€(gè)構(gòu)件的成本信息進(jìn)行完整、直觀的呈現(xiàn)，并且結(jié)合施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全等各方面要求，根據(jù)構(gòu)件工程量，制定合理的資金需求計(jì)劃。一方面，BIM模型中包括建筑物全部數(shù)據(jù)信息，且覆蓋項(xiàng)目全生命周期，在其中進(jìn)行施工成本管控，可以通過模型中工程量信息與材料、價(jià)格等內(nèi)容進(jìn)行智能化連接，不用再進(jìn)行人工成本核算，且能夠保證成本核算的精確性；另一方面，BIM模型中的成本管理系統(tǒng)通過將成本信息與系統(tǒng)服務(wù)器對接，能夠?qū)崿F(xiàn)成本數(shù)據(jù)的自動(dòng)化整理分析，并建立成本參數(shù)庫，為項(xiàng)目施工成本的動(dòng)態(tài)化管理提供重要依據(jù)，最大限度優(yōu)化施工成本，提高成本效益性。

4.5 BIM應(yīng)用體會與反思

通過對BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用分析可知，其在提高建筑工程施工整體效益方面具有顯著作用。但是，由于目前我國對于BIM技術(shù)的應(yīng)用起步較晚，經(jīng)驗(yàn)欠缺，因此在實(shí)際應(yīng)用中還可能出現(xiàn)一些問題，影響B(tài)IM技術(shù)的深度應(yīng)用。從實(shí)際情況看，BIM技術(shù)在建筑工程施工應(yīng)用中，在各種技術(shù)問題方面的應(yīng)用已經(jīng)相對較為深入，能夠有效保障施工質(zhì)量、進(jìn)度及安全，實(shí)現(xiàn)施工效益最大化。然而，在建筑施工項(xiàng)目整體統(tǒng)籌管理方面的應(yīng)用還相對薄弱。建筑工程施工過程涉及開發(fā)投資方、設(shè)計(jì)方、總承包、專業(yè)分包、監(jiān)理方、政府及相關(guān)部門等等，各方在項(xiàng)目建設(shè)不同時(shí)期均承擔(dān)重要角色。在建筑工程施工管理中，利用BIM實(shí)現(xiàn)各方的統(tǒng)籌管理，才能更好地實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)在建筑施工中的整體應(yīng)用。因此，在未來研究中，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)重視應(yīng)用BIM進(jìn)行項(xiàng)目統(tǒng)籌管理的研究，從而推進(jìn)BIM技術(shù)應(yīng)用體系與建筑工程建設(shè)全過程的深度融合，充分發(fā)揮BIM技術(shù)優(yōu)勢。

5 結(jié)語

BIM技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑施工全生命周期的有效管控，不僅能夠確保工程施工質(zhì)量、施工進(jìn)度和施工安全，同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)施工效益的最大化，為建筑行業(yè)的發(fā)展發(fā)揮重要的推動(dòng)作用。