淺談BIM技術(shù)在房屋建筑施工階段的應(yīng)用

王 玨 山西五建集團(tuán)有限公司

1 前言

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們對(duì)自己居住和使用的建筑有了更高的要求和標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)代住宅建筑采用BIM施工技術(shù)，為各種建筑分析軟件提供了強(qiáng)有力的支持?jǐn)?shù)據(jù)，提高了工程質(zhì)量，降低了工程成本施工中常見的問題。

2 BIM技術(shù)簡介

不同于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助建筑軟件，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助建筑軟件只能用于設(shè)計(jì)師，用于建筑形式或建筑結(jié)構(gòu)狀態(tài)，但BIM技術(shù)能夠及時(shí)跟蹤建筑物過程中的變化進(jìn)行有效調(diào)整，實(shí)現(xiàn)建筑工程資源的管理，降低了資本風(fēng)險(xiǎn)，避免了成本和能源損失、環(huán)境污染，提高了項(xiàng)目設(shè)計(jì)管理的效率。一般來說，BIM技術(shù)模型的建立是在建設(shè)項(xiàng)目下進(jìn)行的，所有相關(guān)信息和數(shù)據(jù)都是可視的、模擬的，它具有優(yōu)化、協(xié)調(diào)和繪圖等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字信息仿真模型在實(shí)際建筑設(shè)計(jì)與施工過程中的實(shí)現(xiàn)擬議的技術(shù)。

3 BIM技術(shù)在房屋建筑工程階段的應(yīng)用效果分析

BIM模型可用于從早期決策到設(shè)計(jì)階段再到施工階段，能夠綜合考慮施工成本和未來使用維護(hù)成本，可以直接統(tǒng)計(jì)計(jì)算工程量，動(dòng)態(tài)模擬施工過程，實(shí)現(xiàn)各工序的節(jié)材、節(jié)電、節(jié)水、節(jié)地、環(huán)保指標(biāo)，尋求最佳良好的施工組織設(shè)計(jì)。BIM模型也可用于建筑物的運(yùn)營管理，這樣，管理者可以更全面地了解維修建筑，保證建筑地基。

3.1 可提高計(jì)算精度和速度

利用BIM模型計(jì)算提取施工原材料、控制成本、清點(diǎn)設(shè)備、預(yù)測(cè)成本，可以為施工企業(yè)在實(shí)際施工過程中的招投標(biāo)和成本控制提供科學(xué)合理的依據(jù)。

3.2 可節(jié)約施工成本

目前，施工單位精細(xì)化管理的經(jīng)驗(yàn)主義盛行，難以在實(shí)際施工過程中應(yīng)用。原因是工程數(shù)據(jù)量大，在實(shí)際施工過程中，不可能快速準(zhǔn)確地獲取可用于已建項(xiàng)目施工的資源。BIM可以幫助施工單位在短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確獲取基礎(chǔ)工程數(shù)據(jù)，為施工單位制定準(zhǔn)確的人員和材料計(jì)劃提供有力支持。

3.3 可以進(jìn)行虛擬施工

實(shí)際施工進(jìn)度與施工計(jì)劃的對(duì)比就可以清晰直觀地展現(xiàn)在監(jiān)理人、業(yè)主和施工方面前，使各方都能清楚地掌握工程情況，發(fā)現(xiàn)存在的問題并及時(shí)解決。BIM技術(shù)與視頻檢測(cè)、施工方案、施工模擬相結(jié)合，能及時(shí)消除施工過程中存在的質(zhì)量問題和安全隱患，大大降低返工整改的概率，減少不必要的損失。

4 BIM應(yīng)用中的問題

4.1 缺乏信息化意識(shí)，是施工企業(yè)管理升級(jí)改造的重點(diǎn)工作

在實(shí)際工作中，施工企業(yè)的決策層、運(yùn)營層和管理層對(duì)信息化建設(shè)重視不夠，總體信息化意識(shí)不強(qiáng)，缺乏進(jìn)行企業(yè)信息化建設(shè)和向信息化轉(zhuǎn)型的動(dòng)力。

4.2 信息化建設(shè)資金不足

現(xiàn)階段建設(shè)工程建設(shè)單位進(jìn)行信息化建設(shè)，包括軟件開發(fā)和硬件設(shè)備升級(jí)。大型建設(shè)需要大量的資金投入，特別是在建設(shè)的第一階段，如機(jī)房改造、新硬件設(shè)施的更換升級(jí)、更準(zhǔn)確便捷地軟件采購開發(fā)等，需要投入大量資金，從而初步形成施工的信息系統(tǒng)，使信息化建設(shè)在實(shí)際施工過程中發(fā)揮作用。然而，建筑業(yè)是一個(gè)低利潤行業(yè)，其資產(chǎn)利潤率和產(chǎn)值利潤率低于其他行業(yè)，因此很難有大量資金進(jìn)行信息化建設(shè)和維護(hù)。

4.3 員工素質(zhì)有待加強(qiáng)

目前，施工企業(yè)中具有相關(guān)專業(yè)背景和優(yōu)秀技術(shù)的人員較少，綜合素質(zhì)較低。在施工單位內(nèi)部，應(yīng)用和管理計(jì)算機(jī)的人員很少，因此很難有很強(qiáng)的軟件開發(fā)能力。精通計(jì)算機(jī)技術(shù)、具有建筑學(xué)專業(yè)背景的復(fù)合型人才嚴(yán)重缺乏，嚴(yán)重制約了施工企業(yè)的信息化建設(shè)。此外，專業(yè)人員之間的溝通也不完整，由于該項(xiàng)目正在建設(shè)中它涉及多個(gè)領(lǐng)域，所以每個(gè)專業(yè)都是由每個(gè)專業(yè)來設(shè)計(jì)和實(shí)施，項(xiàng)目也很復(fù)雜。雖然項(xiàng)目在組織和流程上有明確的分工，但語言交流和二維圖形的表達(dá)仍然不能清晰地表達(dá)其內(nèi)涵，導(dǎo)致工作人員有沖突或遺漏的問題。

4.4 未完全按照施工設(shè)計(jì)圖紙合理施工

在建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)際施工中，并沒有完全按照施工設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行科學(xué)合理的施工。這種情況經(jīng)常發(fā)生且非常嚴(yán)重。大多數(shù)施工技術(shù)人員喜歡根據(jù)自己的習(xí)慣進(jìn)行工作，導(dǎo)致施工圖紙中的施工效果與施工標(biāo)準(zhǔn)存在一定差異。其次，無法預(yù)測(cè)建筑工程的外觀質(zhì)量，過去在項(xiàng)目的建設(shè)過程中，二維藍(lán)圖是最基本的建筑圖紙，施工人員以自己的想象進(jìn)行施工其弊端十分明顯，不能保證建設(shè)項(xiàng)目的施工質(zhì)量。

上述問題往往給后期施工帶來諸多不確定性，導(dǎo)致后期操作過程缺乏一致性，增加了操作員在該過程中進(jìn)行管理的難度。由于綠色建筑要求的細(xì)化和參數(shù)化，設(shè)計(jì)很難再次改善，因此首要問題是設(shè)計(jì)是否能滿足綠色建筑的要求，第二個(gè)問題是裝配式建筑設(shè)計(jì)圖紙是否滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

5 BIM技術(shù)在房屋建筑施工階段中的應(yīng)用

建筑工程現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)采用BIM技術(shù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度進(jìn)行模擬。施工技術(shù)人員利用BIM技術(shù)，應(yīng)用于建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和管理，直觀地展示現(xiàn)狀，可以更好地根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，制定出最適合施工項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的方案，確保項(xiàng)目的施工進(jìn)度。如果建筑為住宅，BIM技術(shù)也可用于模擬施工項(xiàng)目的工藝流程、操作和設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、安裝、材料配比、人員調(diào)整和調(diào)配，及時(shí)完善工程施工方案，減少人員和財(cái)產(chǎn)的損失和浪費(fèi)。

（1）調(diào)整BIM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。BIM技術(shù)的功能包括：建立工程管理系統(tǒng)和三維模型。BIM技術(shù)還可以提供信息查詢服務(wù)可根據(jù)實(shí)際施工情況，加快施工進(jìn)度。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用有利于施工管理的有效開展。有關(guān)部門正在借助這項(xiàng)技術(shù)開展工作，在實(shí)施過程中，有必要對(duì)BIM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效調(diào)整，以確保發(fā)揮這些技術(shù)的各項(xiàng)功能，促進(jìn)施工管理一體化。

（2）采用合理的項(xiàng)目流程。通過流程將項(xiàng)目分為幾個(gè)階段，采用水工方式施工，縮短工期，提高工程質(zhì)量的目的。首先，在開展實(shí)際工作中，加強(qiáng)員工隊(duì)伍建設(shè)，所有工作計(jì)劃均以設(shè)計(jì)圖紙為基礎(chǔ)，并結(jié)合工作需要制定規(guī)劃，分析工作計(jì)劃中存在的問題。最后對(duì)問題進(jìn)行分析，并采取必要的協(xié)調(diào)措施解決問題，確保建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量。在這一系列環(huán)節(jié)中，BIM技術(shù)發(fā)揮著重要的管理作用，推進(jìn)建設(shè)進(jìn)程。施工現(xiàn)場(chǎng)可以結(jié)合BIM技術(shù)呈現(xiàn)的三維模型，了解板房及材料堆放情況停車場(chǎng)等場(chǎng)所的布局，并隨著本工程的建設(shè)完成進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

（3）優(yōu)化基礎(chǔ)調(diào)查，提高建模質(zhì)量。為了科學(xué)合理地提高BIM技術(shù)的應(yīng)用效果在這項(xiàng)技術(shù)之前，施工企業(yè)應(yīng)高度重視優(yōu)化基礎(chǔ)勘測(cè)工作，并通過基礎(chǔ)勘察工作的優(yōu)化實(shí)施確保相關(guān)基礎(chǔ)。由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息不準(zhǔn)確，會(huì)降低信息數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性糾正和出現(xiàn)的建筑模式問題，避免后期監(jiān)督管理的有效性結(jié)果不合格，碰撞試驗(yàn)結(jié)果錯(cuò)誤，存在資金成本控制同時(shí)，優(yōu)化基礎(chǔ)測(cè)量工作并正確實(shí)施建立模型工作，提高BIM技術(shù)應(yīng)用效果為技術(shù)和質(zhì)量的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（4）BIM團(tuán)隊(duì)進(jìn)行有針對(duì)性的培訓(xùn)，逐步提高團(tuán)隊(duì)的開發(fā)和設(shè)計(jì)能力。這是因?yàn)锽IM軟件的運(yùn)營項(xiàng)目非常龐大，需要整個(gè)團(tuán)隊(duì)的合作。例如，中建二局將BIM技術(shù)應(yīng)用于某城市郵政運(yùn)輸終端綜合樓工程建設(shè)時(shí)，專門招聘了50多名具有計(jì)算機(jī)專業(yè)背景的員工。整個(gè)項(xiàng)目涉及8個(gè)單元，最終建立了9個(gè)模型。因此，BIM技術(shù)人才的引進(jìn)和培養(yǎng)是決定BIM技術(shù)能否推廣應(yīng)用的重中之重。BIM技術(shù)在建設(shè)項(xiàng)目施工中的應(yīng)用可以結(jié)合起來優(yōu)化施工設(shè)計(jì)圖紙，使其更加科學(xué)，符合建筑要求實(shí)際需要。BIM技術(shù)構(gòu)建了一個(gè)三維建筑模型，有效彌補(bǔ)建筑工程施工過程中的不足，確保設(shè)計(jì)質(zhì)量圖紙施工圖中設(shè)計(jì)和具體結(jié)果的準(zhǔn)確性組合，不再停留“紙上談兵”的階段。三維管線設(shè)計(jì)和二維平面圖的緊密結(jié)合也可以讓建筑商工藝設(shè)計(jì)方案更加完善合理。通過初步構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，施工項(xiàng)目最終施工效果的三維顯示更直觀觀察初步設(shè)計(jì)中的缺陷，以改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。

（5）建筑性能分析地優(yōu)化。BIM技術(shù)可與建筑工程設(shè)計(jì)方案相結(jié)合，根據(jù)施工項(xiàng)目提出多樣化的施工設(shè)計(jì)方案，為了實(shí)際使用，科學(xué)合理地調(diào)整施工設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)投資預(yù)期的管理要求。例如，在建設(shè)購物中心的過程中，應(yīng)該注意建筑項(xiàng)目的美學(xué)、建筑高度和內(nèi)部優(yōu)化建設(shè)項(xiàng)目的使用性能，以提高消費(fèi)群體的舒適度；在公共設(shè)施的設(shè)計(jì)過程中，BIM技術(shù)能夠滿足中國建筑工程和建筑工人的基本要求結(jié)合實(shí)際性能，以選擇最佳的施工設(shè)計(jì)程序與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中的商業(yè)建設(shè)項(xiàng)目相比與公共建筑相比，公共建筑更為大方、簡潔，能夠滿足人們的需求實(shí)際需要。

6 BIM技術(shù)在房屋建筑工程中的經(jīng)濟(jì)效益

BIM技術(shù)的應(yīng)用，使住宅建設(shè)工程的各個(gè)環(huán)節(jié)都以三維狀態(tài)清晰地體現(xiàn)在紙上。同時(shí)，三維模型也可以轉(zhuǎn)換成二維原理圖，根據(jù)需要選擇，有效避免了重復(fù)設(shè)計(jì)工作，為整個(gè)工程施工提供了參考基礎(chǔ)。使整個(gè)建筑施工過程能夠動(dòng)態(tài)跟進(jìn)，促進(jìn)建設(shè)項(xiàng)目各環(huán)節(jié)的有效溝通，并且可以實(shí)時(shí)控制各個(gè)階段的成本，從而最大限度地節(jié)約企業(yè)成本，使BIM技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。BIM技術(shù)的應(yīng)用是現(xiàn)階段建筑行業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)，BIM技術(shù)的安全性創(chuàng)新使住房建設(shè)更加科學(xué)、堅(jiān)實(shí)和美觀，還可以節(jié)省施工周期和工程成本。

中國建筑業(yè)和設(shè)施運(yùn)維管理業(yè)的發(fā)展才剛剛過去20年，國內(nèi)建筑行業(yè)普遍建設(shè)速度快，但運(yùn)維效率很低。因此，未來BIM在運(yùn)營維護(hù)管理中的應(yīng)用將大大提高建筑物的后期運(yùn)營規(guī)模，保護(hù)資源利用效率，實(shí)現(xiàn)低能耗、低成本的工程。其次，物業(yè)公司應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的使用和管理進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并能及時(shí)發(fā)布建設(shè)項(xiàng)目運(yùn)營中存在各種問題，發(fā)現(xiàn)使用性能缺陷時(shí)可以及時(shí)提供有效信息，有利于物業(yè)公司及時(shí)收購。通過仿真工具計(jì)算建筑設(shè)施的性能指標(biāo)和能耗為進(jìn)一步降低能耗和設(shè)備消耗提供分析，實(shí)現(xiàn)綠色建筑全生命周期運(yùn)行的目標(biāo)。

7 結(jié)束語

目前，建筑功能和建筑造型逐漸多樣化，導(dǎo)致當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)中存在的問題越來越多，這也對(duì)設(shè)計(jì)師提出了越來越高的要求。因此，房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)在嚴(yán)格按照各種相關(guān)規(guī)范的基礎(chǔ)上，采取BIM施工技術(shù)，解決結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些難題，并不斷改進(jìn)和優(yōu)化，以促進(jìn)中國建筑業(yè)更快更好的發(fā)展。