淺析BIM技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用

張建萍 山西省陽泉市礦區(qū)二礦建筑安裝有限責(zé)任公司

1 BIM技術(shù)及發(fā)展歷史

1.1 BIM技術(shù)的相關(guān)介紹

所謂BIM技術(shù)，主要指的是建筑信息管理或建筑信息模型的英文簡寫。其基礎(chǔ)為建筑工程項目各類相關(guān)信息數(shù)據(jù)。通過以上內(nèi)容創(chuàng)建三維建筑模型，利用數(shù)字信息的方式模擬出建筑物真實情況。從現(xiàn)如今我國業(yè)內(nèi)人士對于BIM 技術(shù)的認(rèn)知以及運(yùn)用方面而言，這項技術(shù)是一類運(yùn)用在工程設(shè)計建筑管理的高效工具。經(jīng)參數(shù)模型用以整合各類項目的有效信息與項目的維護(hù)運(yùn)行和策劃過程之中，實現(xiàn)信息傳遞以及共享。通過運(yùn)用該項工具，能夠令工作人員有效理解以及應(yīng)對各類建筑信息。BIM 技術(shù)的運(yùn)用能夠為設(shè)計團(tuán)隊包括該建筑運(yùn)營單位在內(nèi)的所有建筑主體提供協(xié)同工作的機(jī)會，其能夠在極大程度上提高建筑的生產(chǎn)效率，同時也可達(dá)到減少施工期、節(jié)約成本的效果。從以上內(nèi)容中我們不難發(fā)現(xiàn)，將BIM技術(shù)運(yùn)用于中國建筑工程項目管理工作之中，能夠發(fā)揮非常重要的效用。可見，積極分析BIM深層含義，對于提高BIM的利用價值來說意義重大。

1.2 關(guān)于BIM技術(shù)的發(fā)展歷史進(jìn)展情況

早在上世紀(jì)70 年代中期，喬治亞理工大學(xué)的ChunkEastman 教授就正式創(chuàng)立了BIM 的概念。發(fā)展到現(xiàn)如今，這種技術(shù)的相關(guān)研究經(jīng)歷了初始、產(chǎn)生以及發(fā)展階段。在此過程中，BIM技術(shù)的應(yīng)用范圍以及被人們接受的程度水平有所提高，中國正式運(yùn)用BIM技術(shù)以及理念最早可追溯至2002年。BIM技術(shù)于中國“十一五”規(guī)劃時被提及，這項技術(shù)能夠有效解決中國建筑方案優(yōu)化問題。歷經(jīng)近20 年的發(fā)展，BIM技術(shù)于中國應(yīng)用范圍有所拓寬，與之相關(guān)的應(yīng)用效果也得以提升。當(dāng)前有很多機(jī)構(gòu)對于BIM 技術(shù)開展了深入性研究。在此背景之下該技術(shù)在我國建筑項目管理中的作用也得以全面發(fā)揮。通過上述內(nèi)容我們能夠看出：BIM技術(shù)存在著相當(dāng)大的開發(fā)空間。因而，積極加強(qiáng)對BIM的運(yùn)用和研究意義重大。

1.3 BIM技術(shù)的特征

1.3.1 可視性

BIM技術(shù)具有一定的可視性，這主要是因為創(chuàng)建BIM模型時，需要將項目的所有信息和數(shù)據(jù)歸納到模型中，這樣就賦予BIM 模型透明性的特點，使其具備可視性特征。相關(guān)的工作人員利用這一特征，就能實現(xiàn)對整個工程的審查和管理，而不是憑借圖紙和經(jīng)驗自身展開聯(lián)想，通過BIM模型能夠使得項目更加具體可視，有利于管理工作的開展。這與傳統(tǒng)的二維設(shè)計圖紙有很大的不同，二維圖紙基本是由建筑工程設(shè)計師提供的，不具有互動性，降低了管理效率和水平。

1.3.2 協(xié)調(diào)性

BIM 技術(shù)具備的協(xié)調(diào)性使其無論是從施工單位還是設(shè)計單位的角度來看，都能實現(xiàn)互相配合和協(xié)調(diào)，有效解決施工過程中存在的問題和難題。在建筑項目進(jìn)行的過程中，如果出現(xiàn)不易解決的難題，相關(guān)工作人員和設(shè)計人員可以通過BIM 技術(shù)對問題存在的根源進(jìn)行探究，實現(xiàn)各部門對問題的協(xié)調(diào)處理，然后利用BIM 模型進(jìn)行反復(fù)試驗，得到最佳的解決方案。

1.3.3 模擬性和優(yōu)化性

BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑項目中具備很強(qiáng)的模擬性，這并不是指對建筑模型進(jìn)行模擬，而指的是工作人員在設(shè)計過程中可以利用BIM 技術(shù)對可能發(fā)生的事件進(jìn)行模擬。此外還可以將BIM 技術(shù)運(yùn)用于招投標(biāo)過程，進(jìn)一步提升招投標(biāo)方案的可行性和合理性。BIM 技術(shù)具備的優(yōu)化性特點能夠使項目方案更加優(yōu)化，提高各項信息和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，當(dāng)設(shè)計人員在對項目進(jìn)行設(shè)計時，由于建筑項目的復(fù)雜性使得設(shè)計過程較為困難，而采用BIM技術(shù)不僅能夠綜合很多設(shè)計方案的優(yōu)勢，還能對已經(jīng)設(shè)計的方案進(jìn)行優(yōu)化，確保設(shè)計方案更加可靠。

2 在項目建設(shè)中引入BIM技術(shù)的價值

2.1 參數(shù)化管理

參數(shù)化管理模式應(yīng)用于建筑施工中，主要體現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計上，如建筑結(jié)構(gòu)的幾何圖形、管道、梁柱、墻壁等結(jié)構(gòu)的三維模型展示，但是各個結(jié)構(gòu)體系的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如管徑、建筑材料等無法完全展現(xiàn)，對于施工、監(jiān)理方來說缺乏作業(yè)依據(jù)。但是結(jié)合BIM技術(shù)能夠為參數(shù)化管理提供基本依據(jù)，讓施工技術(shù)人員明確施工信息，優(yōu)化施工流程，并根據(jù)BIM 技術(shù)反饋的信息數(shù)據(jù)，及時修正設(shè)計方案。

2.2 可視化程度高

BIM 技術(shù)能將施工過程中的所有信息進(jìn)行整合反饋，并將不同的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合，確保內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系信息的關(guān)聯(lián)化，以幫助施工技術(shù)人員能夠精確控制設(shè)計數(shù)據(jù)信息。

2.3 碰撞檢查

碰撞檢查可發(fā)現(xiàn)大量隱藏在設(shè)計中的問題。理論上施工前能100%消除各類碰撞，減少返工、縮短工期、節(jié)約成本。利用BIM 技術(shù)可360°調(diào)動設(shè)計畫面，呈現(xiàn)出各個結(jié)構(gòu)部件的設(shè)計信息，反應(yīng)各個結(jié)構(gòu)單元的組合規(guī)律等，并在各個結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)造過程中，創(chuàng)建更多功能性圖形，如室內(nèi)的水電系統(tǒng)、管道分布系統(tǒng)等，并且能夠在建筑監(jiān)理體系中，借助碰撞檢測軟件，優(yōu)化建模技術(shù)，將建筑施工進(jìn)度與質(zhì)量管理的要求進(jìn)行明確。

2.4 施工技術(shù)應(yīng)用信息化資源的動態(tài)化跟蹤

加強(qiáng)對施工現(xiàn)場的管理，開展動態(tài)化實時跟蹤管理，結(jié)合建筑工程施工質(zhì)量控制的具體要求，對下一施工環(huán)節(jié)的控制信息進(jìn)行優(yōu)化，為構(gòu)建整套4D 建筑模型，完善各項管理技術(shù)指標(biāo)體系，促進(jìn)建筑工程質(zhì)量體系的不斷優(yōu)化奠定堅實基礎(chǔ)。通過發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的思路，搭建開放式的建筑工程施工資源，保障建筑施工信息的收集和管控。

BIM技術(shù)的實施需要借助于云平臺技術(shù)，實現(xiàn)跨專業(yè)、跨行業(yè)的高效應(yīng)用，可搭建系統(tǒng)化的建筑施工信息平臺，借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)施工、監(jiān)理、設(shè)計等各方的協(xié)調(diào)互動，為完善BIM虛擬施工技術(shù)的應(yīng)用流程提供技術(shù)支撐。云端數(shù)據(jù)信息應(yīng)充分結(jié)合硬件資源，以圖形信息及計算機(jī)數(shù)據(jù)信息處理功能為核心，加快對建筑模型信息的計算與分析，整合硬件處理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)資源，形成分享模式。

3 BIM技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用

3.1 施工模擬

（1）項目工作結(jié)構(gòu)分解。通過從BIM平臺中獲取的施工階段所需的信息，進(jìn)行項目工作結(jié)構(gòu)分解。利用BIM 模型中包含的建筑所有材料、構(gòu)件屬性信息，通過計算機(jī)快速及準(zhǔn)確地計算出各種材料的消耗量、各種構(gòu)件工程量，還可快速統(tǒng)計相應(yīng)工程量。并且通過優(yōu)化后的三維空間模型來獲取施工所需信息，獲取的信息較完整、更直觀，信息準(zhǔn)確度較高，提高工作結(jié)構(gòu)分解的效率和質(zhì)量。

（2）施工進(jìn)度動態(tài)展示。結(jié)合項目施工方案對進(jìn)度計劃進(jìn)行調(diào)整，不斷優(yōu)化項目建造過程，找出施工過程中可能存在的問題，優(yōu)化4D虛擬建造過程；當(dāng)項目發(fā)生工程變更或業(yè)主指令導(dǎo)致進(jìn)度發(fā)生改變時，施工項目管理人員可依據(jù)改變情況對進(jìn)度、資源等信息進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，再將調(diào)整后的信息交互到BIM模型中，進(jìn)行4D虛擬建造過程模擬。

3.2 優(yōu)化施工準(zhǔn)備

3.2.1 檢驗施工方案和規(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進(jìn)行改進(jìn)，從而保證施工方案和各項規(guī)劃的合理性。

3.2.2 優(yōu)化調(diào)整施工設(shè)計

BIM技術(shù)的核心優(yōu)勢在于三維模型的建立，在施工設(shè)計過程中，BIM模型能夠為施工人員提供跨專業(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，實現(xiàn)了各工種協(xié)同施工設(shè)計的優(yōu)化。同時，利用BIM 三維模型，能夠?qū)崿F(xiàn)任意部位的剖面切割，實現(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目管線施工設(shè)計中，運(yùn)用BIM技術(shù)實現(xiàn)以下工作。

（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)計標(biāo)高，確保其滿足設(shè)計要求，為實際施工提供可靠依據(jù)；

（3）在三維模型中實現(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，為施工工序的調(diào)整提供可靠的依據(jù)，最大限度避免實際施工過程中出現(xiàn)的管線碰撞問題。

3.3 建筑工程施工平面布置中的運(yùn)用

建設(shè)項目的整體施工工作很復(fù)雜，除了各種因素的影響外，還會出現(xiàn)各種影響工程過程的意外事件，從而限制施工環(huán)境。在以前的施工過程中，靜態(tài)圖形設(shè)計用于指示施工作業(yè)的性能，緊急情況下施工命令中斷，施工計劃立即停止，浪費了大量時間和人力及材料資源。為了防止對整體施工質(zhì)量的副作用，可以使用BIM技術(shù)為工程圖設(shè)計創(chuàng)建三維視圖模型，將施工后的效果圖顯示為模型。三維視圖可以可視化整個施工訂單和施工過程，施工訂單及形成的不同位置的施工會更加詳細(xì)。為了在建設(shè)中獲得相關(guān)數(shù)據(jù)信息，BIM 技術(shù)可以用于動態(tài)仿真分析，在突發(fā)情況下需要更改此數(shù)據(jù)，并且可以快速創(chuàng)建響應(yīng)工作過程的項目，以免影響施工的實際進(jìn)行。對于建筑工程中使用的BIM技術(shù)，建造者應(yīng)事先進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，使所用技術(shù)在開發(fā)過程中及時發(fā)揮作用，從而明確地將基礎(chǔ)、基本技術(shù)、主要結(jié)構(gòu)的工程及設(shè)計與仿真之間的關(guān)系和順序分開。

3.4 進(jìn)度控制中的運(yùn)用

為了縮短施工時間，建筑方以建筑物的安全性為前提，盡可能加快作業(yè)工序。前一次經(jīng)營分析中，制定了詳細(xì)的工作規(guī)則和計劃，但在實際建設(shè)階段，不可能回避建設(shè)工程延誤帶來的突出因素。根據(jù)傳統(tǒng)的設(shè)計圖，建筑工人只能通過思考來完成實際映像的概念，這離直觀效果的三維圖像還很遠(yuǎn)。BIM技術(shù)運(yùn)用3D 圖像的原理，通過構(gòu)建建筑模型將實際建筑物視覺化。優(yōu)點是根據(jù)實際模型，可以更準(zhǔn)確地開發(fā)建設(shè)計劃，另外，為了削減建設(shè)費，計算不同的場所、建筑材料的量也很方便。這項技術(shù)可以迅速適應(yīng)建設(shè)中出現(xiàn)的問題。在建設(shè)過程中，如果遇到不符合圖紙設(shè)計的問題，可以使用BIM技術(shù)快速完成新方案的設(shè)置，避免項目進(jìn)度的延誤，確保項目質(zhì)量，優(yōu)化建設(shè)流程。

3.5 質(zhì)量管理

工程中要重點管理的是工程質(zhì)量。工程施工質(zhì)量除了受一些客觀因素的影響，如施工技術(shù)水平等因素，還容易受到人為因素的影響。人員的操作技術(shù)水平、知識水平、工作態(tài)度等都會對工程質(zhì)量有很大影響。BIM 管理理念直接導(dǎo)致傳統(tǒng)的質(zhì)量管理方式發(fā)生改變，新的管理方法主要是借助移動終端實現(xiàn)人員對施工中的影響因素及技術(shù)要點的有效控制，切實保障施工質(zhì)量。移動終端的主要作用是查閱瀏覽和輸入模型信息，進(jìn)而幫助工作人員及時、高效地完成土建、機(jī)電等工作。另外，分布式云平臺能夠為查詢技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、施工方案及相關(guān)規(guī)范提供便捷的服務(wù)，確保更新后的數(shù)據(jù)模型能夠借助移動終端及時發(fā)送給每個工作人員，有效提高信息的通達(dá)度和有效性，進(jìn)而提高質(zhì)量管理的效率。移動終端還能夠?qū)Τ霈F(xiàn)問題的現(xiàn)場及時取證，從而減輕工作人員的工作壓力，也節(jié)省了時間。

4 推進(jìn)BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用發(fā)展要點

4.1 加大投資開發(fā)完善

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，BIM技術(shù)也需要不斷地進(jìn)行完善和升級，以便更好地適應(yīng)建筑發(fā)展的需要。當(dāng)前，BIM技術(shù)不僅成本較高而且對人員素質(zhì)要求也高，需要同時具備建筑、設(shè)計、計算機(jī)等多方面的知識，導(dǎo)致其不能全面覆蓋到所有建筑工程中。BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域全覆蓋的推廣，還需要其不斷向著智能化的方向發(fā)展，降低專業(yè)操作難度。一項技術(shù)的研發(fā)和推廣離不開資金的大力支持，因此加大對BIM技術(shù)的開發(fā)投資力度是BIM 技術(shù)不斷發(fā)展創(chuàng)新的關(guān)鍵所在。

4.2 普及BIM技術(shù)應(yīng)用范圍

BIM 技術(shù)的應(yīng)用對傳統(tǒng)建筑工程而言是革命性的變革，極大地提高了建筑工程管理效率，通過對BIM技術(shù)的不斷推廣和應(yīng)用，才能在應(yīng)用中不斷發(fā)現(xiàn)其漏洞和拓展之處，從而進(jìn)行優(yōu)化完善。同時，BIM技術(shù)在工程項目的應(yīng)用過程中，可以對大量的建筑信息進(jìn)行處理，通過大數(shù)據(jù)分析研究未來可以為建筑工程提供更多的輔助決策，促進(jìn)BIM技術(shù)不斷創(chuàng)新和完善。

5 結(jié)語

在建筑工程施工期間，應(yīng)用BIM制作可以提高工程施工工作的水平，對工程設(shè)計工作的開展也有著極大的助力。在BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑工程后，提高工程施工效率，為資源分配工作的開展提供了有利條件，在BIM技術(shù)的應(yīng)用下，建筑工程開展期間，各環(huán)節(jié)工作均可以在信息整合與分析下具備前瞻性，也為管理人員進(jìn)行施工監(jiān)管提供了有力抓手。在相關(guān)信息下掌握施工各環(huán)節(jié)工作的情況，快速發(fā)現(xiàn)施工中出現(xiàn)的問題并進(jìn)行合理的管控，確保工程項目可以在工期內(nèi)移交。