BIM在建筑工程技術(shù)中的應(yīng)用研究

韓沙桐，章 睿

（中水北方勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，天津 300222）

進(jìn)一步提升建筑工程質(zhì)量，就要應(yīng)用更加先進(jìn)的技術(shù)手段，為建筑工程提供良好的支持，其中BIM技術(shù)就是一種有效的信息化建筑設(shè)計方法，是建筑工程技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建出嶄新的建筑設(shè)計模式，能夠在原有基礎(chǔ)上，大幅度提升建筑工程整體施工效率，大大縮短建設(shè)施工周期，為建筑工程技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

1 傳統(tǒng)建筑工程技術(shù)應(yīng)用中的問題

1.1 建筑空間設(shè)計不當(dāng)

在傳統(tǒng)的建筑工程技術(shù)應(yīng)用模式下，大多采用的建筑設(shè)計軟件為CAD，是一種二維建模的方式，容易使得建筑工程設(shè)計人員在進(jìn)行建筑工程圖紙設(shè)計時被空間因素所干擾，對建筑設(shè)計的整體難以實現(xiàn)直觀觀察，造成建筑工程設(shè)計模型出現(xiàn)一定的偏差問題。在開展建筑工程設(shè)計工作時，當(dāng)前的二維建模技術(shù)雖然已經(jīng)趨于完善化，但技術(shù)本身存在的缺陷仍無法避免，工程設(shè)計人員無法以此準(zhǔn)確判斷出建筑空間，對建筑設(shè)計的美化修改也就難以落實到位，最終會造成建筑工程的設(shè)計方案與建筑標(biāo)準(zhǔn)要求相差甚遠(yuǎn)。同時在設(shè)計建筑空間時，首要環(huán)節(jié)是要規(guī)劃建筑設(shè)計圖的平面和立體兩方面，之后還要實施必要的空間分析，以此判斷出設(shè)計方案的可行性，設(shè)計方案的精確化程度與建筑工程設(shè)計人員的專業(yè)技能化水平有著直接關(guān)系。

1.2 未重視建筑分析過程

傳統(tǒng)的建筑設(shè)計模式下，不是十分重視建筑分析過程，經(jīng)常會出現(xiàn)分析不夠全面化的情況，也就是說對建筑工程的分析和模型運算還有待加強(qiáng)，建筑外形還有很大的優(yōu)化空間，對建筑的整體舒適度產(chǎn)生了消極影響。在進(jìn)行二維建模時，這一過程本身就易出現(xiàn)一些問題，再加上傳統(tǒng)的建筑分析模式往往只浮于表面，后續(xù)可能會造成一系列的連鎖反應(yīng)，例如相關(guān)建筑數(shù)據(jù)計算缺少必要的信息支撐、所構(gòu)建設(shè)計的建筑工程施工圖紙不夠科學(xué)化，具有較大的誤差問題，這都是造成建筑工程后續(xù)出現(xiàn)質(zhì)量問題的主要原因，對建筑行業(yè)的長遠(yuǎn)穩(wěn)定發(fā)展造成了消極影響。

1.3 較落后的成果展示方法

建筑模型是建筑工程設(shè)計成果的一種展示手段，屬于靜態(tài)化范疇，存在一定的局限性。雖然建筑企業(yè)會通過采取一些宣傳手段來提高建筑模型的吸引力，但是成效一般。這是因為靜態(tài)展示方法只是簡單地將建筑空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行展示，是一種二維設(shè)計模型，和后續(xù)所建成的建筑物實體會有一定的差異性，也無法更加直觀地展示出建筑物的內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)布局，并不利于建筑工程的后續(xù)施工建設(shè)。

2 BIM技術(shù)基本概念

BIM是建筑信息模型的簡稱，它是一種通過數(shù)字信息來模擬建筑物本身具有的真實信息，實現(xiàn)信息表達(dá)從二維到三維的轉(zhuǎn)變，以建筑工程所涉及到的眾多繁雜信息為基礎(chǔ)，構(gòu)建出完備的建筑數(shù)據(jù)模型。BIM既是一種技術(shù)手段，同時也可以將其看作是一種方法。BIM隸屬于信息化技術(shù)，是在建筑工程中直接應(yīng)用數(shù)字信息的一種比較先進(jìn)的技術(shù)，可以高質(zhì)量地完成建筑軟件在描述過程中遇到的問題，以此對工程的后續(xù)施工及管理加以調(diào)整，為建筑工程施工技術(shù)人員的共同作業(yè)奠定必要的條件。此外，將BIM應(yīng)用覆蓋在建筑工程設(shè)計、施工和運維全過程中，實現(xiàn)建筑工程集成化數(shù)字管理，對建筑工程的可行性、設(shè)計、施工作業(yè)、預(yù)算管控以及后期管理的整個使用生命流程進(jìn)行全方位把控，所構(gòu)建的建筑工程數(shù)據(jù)模型也可以循環(huán)利用，從而幫助建筑企業(yè)獲得更大的利潤空間。BIM的基本特征為，它不僅僅是可以被應(yīng)用在建筑設(shè)計層面上，而是可以被覆蓋在建筑工程項目的全過程，通過BIM所完成的建筑設(shè)計為數(shù)字化設(shè)計，由此所構(gòu)建的建筑信息數(shù)據(jù)庫具有動態(tài)化特點，可以隨之BIM技術(shù)應(yīng)用的深入，數(shù)據(jù)庫得到進(jìn)一步充實，BIM為建筑工程的各方主體提供了一個十分良好的共同協(xié)作平臺。在建筑工程技術(shù)中應(yīng)用BIM最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是保證建筑工程三維模型構(gòu)建合理化。

3 BIM在建筑工程技術(shù)中的應(yīng)用優(yōu)勢

3.1 BIM技術(shù)的協(xié)調(diào)性更加良好

BIM技術(shù)在建筑工程技術(shù)中的應(yīng)用所表現(xiàn)出的協(xié)調(diào)性更加良好，能夠統(tǒng)籌協(xié)調(diào)建筑工程所產(chǎn)生的大量建筑信息。在建筑工程設(shè)計階段，同一建筑物不同位置的構(gòu)件經(jīng)常會出現(xiàn)互相干擾的情況，特別是暖通設(shè)備與建筑構(gòu)件之間。而應(yīng)用BIM技術(shù)則有助于從根本上解決這一問題，信息的活動性有所提高，不同構(gòu)件間相互干擾的情況就會隨之降低，有利于節(jié)約建筑工程成本。

3.2 具有高效的仿真模擬功能

在建筑工程技術(shù)中應(yīng)用BIM技術(shù)，可以實現(xiàn)模擬整個建筑結(jié)構(gòu)形態(tài)的核心目標(biāo)，具有高效的仿真模擬功能，對建筑工程需使用的建設(shè)原材料、建筑工程的整體施工預(yù)算價格、各施工階段的具體數(shù)據(jù)以及施工周期都可以進(jìn)行模擬，為建筑工程企業(yè)管理人員所作出的各項決策提供了必要的依據(jù)。與此同時，應(yīng)用BIM技術(shù)有助于在建筑設(shè)計階段為工程設(shè)計人員與其他工程主體提供良好的溝通交流渠道，在建筑工程項目的運營管理和建筑圖形結(jié)構(gòu)方面設(shè)計決策起到了積極促進(jìn)作用。再加上BIM技術(shù)所具有的模擬仿真功能，還可以提前模擬演練出當(dāng)遇到突發(fā)的安全事件如火災(zāi)和極端惡劣天氣時，該如何疏散工程施工人員，預(yù)先規(guī)劃制定逃生線路，可以極大地保障建筑工程的安全性。

3.3 能夠提升建筑圖形設(shè)計直觀立體化程度

BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢為，其可以在現(xiàn)代化計算機(jī)技術(shù)的支持下，將原本抽象的建筑圖紙轉(zhuǎn)換成直觀立體的三維模型，提升建筑圖形設(shè)計的形象化程度，可以直接展現(xiàn)出設(shè)計結(jié)果，可以大大降低出現(xiàn)設(shè)計誤差的情況，提升建筑工程設(shè)計效率與質(zhì)量。并且伴隨著BIM技術(shù)應(yīng)用得更加深化，工程設(shè)計人員可以透過三維建筑信息模型來全面觀察其中的細(xì)節(jié)，明確建筑工程最終效果圖，為解決后期所涉及到的運營管理問題打下堅實的基礎(chǔ)。

3.4 進(jìn)一步促進(jìn)建筑綠色化設(shè)計發(fā)展

應(yīng)用BIM技術(shù)在建筑工程中，還有助于進(jìn)一步促進(jìn)建筑綠色化設(shè)計發(fā)展，合理分析建筑能耗、建筑施工成本和建筑材料等相關(guān)信息，將建筑工程的各個施工主體形成緊密聯(lián)系，共同協(xié)調(diào)建筑工程在各個施工階段所產(chǎn)生的建筑信息，進(jìn)而推動建筑工程實現(xiàn)低碳環(huán)保的關(guān)鍵目標(biāo)，與我國的可持續(xù)化發(fā)展戰(zhàn)略要求相契合。并且BIM技術(shù)的應(yīng)用，降低了達(dá)成智能化管理目標(biāo)的難度，從根本上實現(xiàn)了建筑工程的科學(xué)動態(tài)化管理和數(shù)據(jù)化管理，并且在這一過程中，建筑物與工程施工單位聯(lián)系更加緊密，建筑工程整體施工進(jìn)度與建筑材料形成了直接聯(lián)系，可以在原有基礎(chǔ)上簡化施工流程，為綠色建筑工程的實現(xiàn)創(chuàng)造了必要的條件。

4 建筑工程技術(shù)中BIM的具體應(yīng)用

4.1 設(shè)計階段

BIM在建筑工程設(shè)計階段中的應(yīng)用是由建模和分析兩部分所組成。建筑工程在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)階段，從最原始的手繪圖紙到之后的二維和三維信息革命，當(dāng)前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計主要采取BIM信息化建模方式而取代傳統(tǒng)的建模方式。BIM在建筑工程設(shè)計階段中的應(yīng)用有利于同步分享建筑工程資源信息，促進(jìn)建筑工程各個主體溝通交流更加密切，在設(shè)計階段就可以初步展現(xiàn)建筑工程施工項目形象，對建筑工程在維護(hù)管理階段中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行信息預(yù)測。

BIM技術(shù)作為一種三維可視化的設(shè)計工具，在三維建模的支撐下能夠全方位地展示出建筑工程所構(gòu)建的建筑物全貌，建筑三維模型能夠基本等同于建筑物實體。并且伴隨著對BIM技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，BIM技術(shù)作為設(shè)計工具的質(zhì)量也在不斷加強(qiáng)，建筑工程設(shè)計人員在設(shè)計建筑工程時可以采取三維的思維模式，建筑企業(yè)即使并不了解此技術(shù)的原理，也可以直觀地看到最終建筑產(chǎn)品的呈現(xiàn)。此外，BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計階段中的應(yīng)用，可以從根本上優(yōu)化設(shè)計過程，完成虛擬施工。采取虛擬施工的方法，以此發(fā)現(xiàn)建筑工程設(shè)計方案中的不足之處，尤其是施工可行性方面。

4.2 施工階段

在建筑工程施工階段應(yīng)用BIM技術(shù)則主要實現(xiàn)了建筑工程場地的合理布置，對建設(shè)施工全過程進(jìn)一步優(yōu)化。以BIM技術(shù)為支撐的三維場地布置不同于傳統(tǒng)的平面布置方式，其優(yōu)勢在于可以更加直觀立體地展現(xiàn)出建筑工程場地形象，科學(xué)統(tǒng)籌規(guī)劃場地位置，減少二次搬運的次數(shù)，對建筑工程施工區(qū)域所存在的既有建筑物以及周邊環(huán)境合理利用，有效節(jié)約臨時設(shè)置場地而產(chǎn)生的組建費用。在施工階段中應(yīng)用BIM技術(shù)，對工程的整體施工部署安排有著全方位地把控，在保證建筑工程施工質(zhì)量的同時，能夠降低建筑能耗。在BIM軟件的作用下，建筑工程施工周期和工程造價都可以同步實現(xiàn)可控，經(jīng)濟(jì)效益有所保障。

BIM技術(shù)在建筑工程施工階段中的應(yīng)用，其最為顯著的功能作用為虛擬施工，也就是說在虛擬環(huán)境下完成初步建模、模擬以及分析各個流程，是一種數(shù)字化和可視化的技術(shù)手段。在BIM技術(shù)的作用下，建筑工程實際施工作業(yè)現(xiàn)場的畫面可以十分直觀地展示給工程各方主體，使其了解工程的施工進(jìn)展。BIM技術(shù)所實現(xiàn)的虛擬施工，也可以簡單理解為先試后建，改變了傳統(tǒng)模式下以建筑工程施工單位經(jīng)驗為主的施工模式，根據(jù)建筑工程的實際情況生成其獨有的施工方案。構(gòu)建建筑工程施工現(xiàn)場虛擬三維全真模型，建筑工程的施工管理人員可以由此找到施工過程中所隱含的潛在問題，打破傳統(tǒng)模式下的時間與空間限制壁壘。以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的虛擬施工需要包含制定工程的施工順序流程、對需用到的大型機(jī)械施工設(shè)備進(jìn)行調(diào)試以及合理配置各項施工資源等。在模擬虛擬施工的過程中，可以更加全面地找到建筑工程在施工階段中的問題。

4.3 竣工模型交付

當(dāng)建筑工程完成所有的施工流程，在其正式投入使用之前，還要全面化和系統(tǒng)化地測試和調(diào)整建筑，以此保證可以達(dá)成使用要求標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，后續(xù)可以進(jìn)入到正常運營階段。BIM技術(shù)有機(jī)整合建筑物的空間信息和相關(guān)參數(shù)信息，便于建筑物使用人員可以獲得完整化程度更高的建筑物全局信息。與此同時，利用BIM技術(shù)還有助于了解建筑工程施工整個過程所記錄下的數(shù)據(jù)信息，甚至是含有隱蔽工程的相關(guān)資料信息，實現(xiàn)工程竣工信息集成，為之后的設(shè)施管理提供一定的便利性，當(dāng)已經(jīng)投入使用的建筑物后續(xù)要進(jìn)行維修或擴(kuò)建時，確保有充足的數(shù)據(jù)信息資料支持。

4.4 運維階段

建筑工程運維階段應(yīng)用BIM技術(shù)可以對現(xiàn)實的建筑物進(jìn)行模擬，從而開展對建筑物的虛擬管理工作，提前制定行之有效的物業(yè)維修管理方法。利用BIM技術(shù)，移動端可以完成前期的信息采集，而電腦端則可以同步進(jìn)行定位管理，WEB端則主要負(fù)責(zé)分析監(jiān)控。建筑工程工作人員可以攜帶移動終端到建筑工程施工現(xiàn)場來對比BIM所生成的三維模擬模型之間的差異，并且可以掃描設(shè)備上的二維碼來獲得具體信息。并且利用BIM技術(shù)可以同步構(gòu)建物業(yè)資產(chǎn)管理數(shù)據(jù)庫，精準(zhǔn)預(yù)測出建筑物的后續(xù)能耗和安全性問題，由此采取必要的應(yīng)急處理措施。

5 BIM在建筑工程技術(shù)中應(yīng)用的未來發(fā)展趨勢

雖然當(dāng)前時期，我國大部分的建筑企業(yè)都開始應(yīng)用BIM技術(shù)，但實際的應(yīng)用水平參差不齊，這主要是由于BIM技術(shù)對于計算機(jī)能力有一定的要求，還要掌握必要的信息處理技術(shù)和三維建模技術(shù)，所以BIM在建筑工程技術(shù)中的應(yīng)用還有很長的一段路要走。當(dāng)未來移動智能終端和互聯(lián)網(wǎng)的普及程度進(jìn)一步加強(qiáng)，人們無論處于何時何地都可以獲得自己所需的信息，將其延伸至建筑領(lǐng)域當(dāng)中，無論是建筑工程的管理人員、施工人員和技術(shù)人員都配備BIM移動終端設(shè)備，在建筑工程的施工作業(yè)現(xiàn)場就可以完成三維模型設(shè)計，通過移動技術(shù)而獲取相關(guān)數(shù)據(jù)的能力在不斷加強(qiáng)。此外，未來BIM技術(shù)可以通過在建筑工程施工區(qū)域的各個位置放置監(jiān)控器和傳感器的方式，對建筑主體的空氣質(zhì)量、濕度及溫度進(jìn)行全面監(jiān)測，以此獲得建筑工程的具體通風(fēng)信息、供熱信息和供水信息等必要的控制信息參數(shù)，建筑工程設(shè)計人員通過匯總這些數(shù)據(jù)信息，所構(gòu)建的三維建筑信息模型也會更加合理化和精準(zhǔn)化。

6 結(jié)論

綜上所述，BIM技術(shù)是新型建筑理念的重要表現(xiàn)，BIM在建筑工程技術(shù)中的應(yīng)用優(yōu)勢為BIM技術(shù)的協(xié)調(diào)性更加良好，具有高效的仿真模擬功能，能夠提升建筑圖形設(shè)計直觀立體化程度，進(jìn)一步促進(jìn)建筑綠色化設(shè)計發(fā)展，深層次優(yōu)化建筑工程項目，要分別從設(shè)計、施工和運維三個階段合理應(yīng)用BIM技術(shù)，以此提高建筑工程水平。