BIM技術在智能建筑工程設計與施工中應用研究

【摘要】文章對BIM技術在智能建筑工程建設中的作用進行了研究，進一步探討了智能建筑工程施工中BIM技術的應用場景，并論述了智能建筑工程施工中BIM技術的應用方式。研究結(jié)果表明，BIM技術作為智能建筑工程施工的一項關鍵技術手段，在提高智能建筑工程施工質(zhì)量方面發(fā)揮著重要作用。

【關鍵詞】BIM技術；智能建筑；設計與施工

【中圖分類號】TU855 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-6028（2025）02-0004-03

0 引言

近年來，BIM技術在建筑行業(yè)中備受關注，它是一種應用于工程設計、工程建造、工程管理的數(shù)據(jù)化工具，其核心在于通過數(shù)字化技術，使得設計師能夠在計算機中建立一個虛擬的建筑工程三維模型，從而為建筑工程項目的相關方提供一個工程信息交換和共享的平臺。隨著時代的發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)建筑施工中BIM技術的作用未能充分發(fā)揮，而智能建筑是將建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務、管理和它們之間的內(nèi)在聯(lián)系進行最優(yōu)化組合，從而為用戶提供一個高效、舒適、便利的人性化建筑環(huán)境。在其誕生后，利用智能技術協(xié)同BIM技術進行作業(yè)，解決以往問題，進一步提高BIM技術的應用效果。在此基礎上，如何在智能化建筑施工中使用BIM技術成為一項值得思考的問題，應當對相關工藝進行探究。

1 BIM技術介紹

1.1 技術特點

BIM技術具有許多技術特點。①系統(tǒng)性：通過科學合理的方式對各類工程信息進行填充及描述，形成一個綜合體，提高信息處理的效率和準確性；②完整性：當BIM中的某個對象出現(xiàn)改變時，與之對應的信息數(shù)據(jù)都將隨之更新，保證信息數(shù)據(jù)的完整性；③可視化：通過展示三維的立體實物圖形，使項目團隊能夠更好地理解設計意圖、施工進度和施工方案，提高了溝通、討論和決策的效率和準確性；④優(yōu)化性：通過BIM提供的幾何、物理、規(guī)則信息以及建筑物變化以后的實際信息，使項目團隊可以做出更好的優(yōu)化決策，提高項目的成功率和效益；⑤協(xié)調(diào)性：通過對項目前期對各專業(yè)的碰撞問題進行協(xié)調(diào)，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)建筑工程各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)配合，優(yōu)化工程設計，減少在建筑施工階段可能存在的錯誤和返工；⑥虛擬性：可實現(xiàn)建筑工程建設過程中的虛擬建造，提前預測施工中可能出現(xiàn)的問題，減少施工中返工的浪費；⑦模擬性：可進行4D模擬（4D指的是建筑、結(jié)構(gòu)、機電設備和裝修4個專業(yè)），幫助項目團隊更好地理解和優(yōu)化設計方案；⑧可提取性：BIM在建立完畢之后，可以選取模型中的任意一部分，也可以根據(jù)需要對任意空間角度進行剖切，這種可提取性為BIM技術在工程項目的生產(chǎn)和管理提供了大量的數(shù)據(jù)信息支持。

1.2 主要功能

BIM技術的主要功能是建立建筑信息模型，該模型以建筑工程項目的各項相關信息數(shù)據(jù)為基礎，融合了建筑設計、施工、運營維護的各項關鍵信息，通過BIM應用軟件進行集成整合形成的三維可視化信息模型。BIM技術在國外發(fā)展已經(jīng)比較成熟，被廣泛應用于設計、施工、運維等階段。建筑信息模型能夠在設計、施工和運營階段為業(yè)主提供可視化的建筑信息，協(xié)助業(yè)主進行工程項目全過程的管理。BIM技術可以通過將工程設計中的各專業(yè)模型和施工過程中的各種信息整合在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型中，使其成為未來工程建設領域發(fā)展的必然趨勢。

1.3 與傳統(tǒng)二維設計的比較

傳統(tǒng)的二維設計是通過平面圖、立面圖、剖面圖等二維圖紙以及文字和線條形式來表達設計的意圖，需要設計師在腦海中構(gòu)建三維模型來理解。而BIM技術是一種能夠得到三維數(shù)字模型的技術，BIM將建筑工程設計的相關信息儲存在三維模型中，得到空間的立體模型，并且在施工過程中進行動態(tài)更新，能夠有效地對施工現(xiàn)場進行模擬，從而對現(xiàn)場的具體情況進行分析并逐一解決。此外，傳統(tǒng)的二維設計只能夠?qū)ㄖこ淘O計的部分內(nèi)容進行呈現(xiàn)，而BIM技術可以對建筑工程設計的全部內(nèi)容進行呈現(xiàn)。這種三維信息模型在建筑工程施工過程中具有非常重要的作用，它可以幫助工程施工人員更好地完成施工工作。

2 BIM技術的應用場景

2.1 設計階段

在智能建筑工程施工的設計階段，BIM技術將設計數(shù)據(jù)信息和實際施工數(shù)據(jù)信息進行融合，可以有效提高建筑工程設計的精確度。在實際設計過程中，通過應用BIM技術可以實現(xiàn)建筑工程設計的信息化，為智能建筑工程施工提供更加準確的數(shù)據(jù)信息。例如在BIM技術支持下，可以實現(xiàn)智能建筑工程設計參數(shù)的可視化展示和參數(shù)化計算。

由于智能建筑工程具有非常復雜的施工流程，為了確保建筑工程施工能夠滿足各項施工要求，應當合理選擇BIM技術的應用方式，將BIM技術與智能建筑工程施工緊密結(jié)合。例如，利用BIM技術進行施工圖深化，可以精確模擬建筑物的各個細節(jié)，包括結(jié)構(gòu)、設備、管線等，為施工提供準確可靠的圖紙依據(jù)。通過BIM檢查施工圖紙的完整性和準確性，避免施工過程中因圖紙錯誤而導致的返工和延誤。通過將BIM技術應用于智能建筑工程施工階段，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)信息和實際施工信息的融合和統(tǒng)一、設計參數(shù)和實際施工參數(shù)信息的融合和統(tǒng)一[1]。

2.2 施工階段

首先，利用BIM技術的模擬性和優(yōu)化性特點，可以制定整個工程施工計劃，并實時跟蹤施工進度。結(jié)合智慧工地中的人員管理、車輛管理、視頻監(jiān)控等系統(tǒng)，實時接入BIM，形成數(shù)據(jù)的正向反饋，實現(xiàn)對施工人員的作業(yè)環(huán)境、施工進度等進行全面掌控，及時發(fā)現(xiàn)存在的問題。根據(jù)施工進度和資源需求，從而合理調(diào)配施工資源，確保施工過程的順利進行。其次，BIM技術還可以對工程項目建設所需材料的采購和運輸?shù)冗M行有效管理，使建筑工程施工更加高效。通過建立智能建筑工程模型對建筑材料、施工人員、設備等進行管理，使建筑工程施工更加有序，有效降低材料浪費。此外，BIM技術還可以對施工過程中可能出現(xiàn)的各種問題進行有效預測，提高智能建筑工程的施工質(zhì)量。例如，在智能建筑工程中應用BIM技術可以對機電設備進行模擬安裝和調(diào)試，并及時發(fā)現(xiàn)存在的問題并提出解決方案。最后，在智能建筑工程中應用BIM技術可以對整個工程進行有效控制和管理。例如，在智能建筑工程施工過程中應用BIM技術可以對整個工程進行模擬和優(yōu)化，提高智能建筑工程施工質(zhì)量。

3 基于BIM技術的施工應用

3.1 利用BIM技術模擬管線敷設

管線敷設是一個非常復雜的工序，在施工過程中常出現(xiàn)管線沖突、碰撞等問題，導致施工的成本增加和施工效率降低。而利用BIM技術對管線敷設進行模擬，可以有效避免管線沖突問題。

以某建筑工程項目為例，該項目建筑面積為8 000 m2，地下1層為商業(yè)用房，地上2層為住宅，總建筑高度為31 m。智能建筑工程項目的功能為：①給排水系統(tǒng)：包括冷水、熱水、污水、雨水等管道系統(tǒng)；②通風空調(diào)系統(tǒng)：包括空氣調(diào)節(jié)、新風和排風等管道系統(tǒng)；③照明和動力控制系統(tǒng)：包括照明及動力設備控制等管道系統(tǒng)；④智能家居和樓宇自動化系統(tǒng)：包括網(wǎng)絡管理、門禁控制、安防監(jiān)控等管道系統(tǒng)。由于該項目屬于大型建筑項目，因此在進行施工前必須對其進行詳細的分析和設計，以確保其具有良好的適用性。

首先按照要求，結(jié)合BIM技術對施工圖紙進行核對，核對時需要確定管線敷設的具體位置、標高、方向等基本信息。對于管線敷設位置不明確的情況，可以在施工圖紙上標注清楚管線敷設的具體位置。然后通過應用BIM軟件中的三維立體模型對管線敷設位置和標高等進行模擬計算，將管線敷設過程中可能出現(xiàn)的碰撞問題在三維立體模型中進行模擬分析和解決[2]。

通過分析，得出該工程管線敷設過程中可能出現(xiàn)的問題與解決方法，對應解決方法為：①根據(jù)碰撞問題的類型和出現(xiàn)的位置選擇不同的解決方案；②對設計圖紙中存在的碰撞點進行標注；③對設計圖紙中沒有標注出來的碰撞點進行標注。研究結(jié)果表明，利用BIM技術對管線敷設進行模擬分析后得出結(jié)論和建議并將其應用到實際施工中，不僅可以有效解決管線敷設過程中可能出現(xiàn)的問題，還可以提高管線敷設過程中管線敷設效率和施工質(zhì)量。

3.2 對機電設備進行三維可視化管理

在智能建筑工程施工過程中對所使用的機電設備進行管理時，可利用BIM技術對機電設備的各種信息進行提取，然后將其存儲在數(shù)據(jù)庫中，同時還可以利用BIM技術對機電設備進行三維可視化管理，以便于對機電設備運行狀態(tài)、運行參數(shù)和運行效果等信息進行實時更新[3]。

在將施工現(xiàn)場的機電設備信息數(shù)據(jù)輸入到BIM系統(tǒng)后，可以通過計算機對整個施工現(xiàn)場的各種信息數(shù)據(jù)進行分析和處理，為機電設備的運行提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。為了確保機電設備在施工過程中能夠正常運行，可以采用BIM技術來建立三維可視化模型，將機電設備安裝過程中各個階段所需要完成的工作內(nèi)容進行展示。例如在施工開始前，就可以將所有安裝工作全部完成并做好相應的標識工作，然后將BIM導入到施工現(xiàn)場，使其與模型建立的實際情況相符合。在對機電設備安裝完成后，還可以利用BIM對整個施工現(xiàn)場所需要完成的工作內(nèi)容進行展示。

此外，還可以將機電設備安裝完成后所產(chǎn)生的各項信息數(shù)據(jù)輸入BIM系統(tǒng)中。通過對這些數(shù)據(jù)的分析和處理，可以及時發(fā)現(xiàn)機電設備運行過程中可能存在的問題或者故障，并及時采取措施對其進行處理[4]。如果機電設備發(fā)生故障后沒有及時發(fā)現(xiàn)并對其進行維修和更換等操作，將會造成嚴重的后果。

3.3 施工現(xiàn)場的信息管理

BIM技術可用于施工現(xiàn)場的信息管理，能有效提高管理質(zhì)量、效率，還能減輕人工負擔，長期保障高水平管理。

1）通過BIM技術建立智能建筑工程施工現(xiàn)場模型。在BIM技術支持下進行智能建筑工程施工時，首先需要對智能建筑工程施工現(xiàn)場進行全面分析和評估，然后通過BIM建模軟件建立智能模型。在此基礎上，施工人員可以在智能模型上進行操作和管理。例如，在鋼筋綁扎過程中可以將鋼筋模型導入到BIM中，并根據(jù)BIM中的相關數(shù)據(jù)信息來對鋼筋進行綁扎。當鋼筋綁扎完成后，需要通過BIM技術對其進行檢查和驗收，當驗收通過后可以將該構(gòu)件直接運輸?shù)街付ǖ攸c。

2）利用BIM技術來管理施工現(xiàn)場信息數(shù)據(jù)。在智能建筑工程施工過程中，如果出現(xiàn)某種情況或問題，需要及時與相關人員進行溝通和交流。因此，為了確保智能施工的順利進行以及施工質(zhì)量的提高，可以利用BIM技術來構(gòu)建智能建筑工程施工現(xiàn)場模型[5]。在此基礎上利用BIM技術來對各種數(shù)據(jù)信息進行處理和存儲，使智能建筑工程施工現(xiàn)場信息數(shù)據(jù)更加完善。

3.4 智能化碰撞試驗

智能化碰撞試驗是BIM技術中的一個重要功能，在智能化碰撞試驗過程中，可以利用BIM技術實現(xiàn)建筑、結(jié)構(gòu)、機電等各專業(yè)之間的碰撞檢測。首先，需要對機電設備進行合理的安裝位置設計，避免機電設備之間存在碰撞問題。其次，可以利用BIM技術實現(xiàn)建筑與機電設備之間的碰撞檢測。通過對建筑物之間存在的空間距離進行合理設置，使電氣設備安裝位置與建筑物之間存在一定的空間距離，從而確保電氣設備安裝位置更加合理[6]。例如，在建筑工程施工過程中需要對室外景觀綠化進行合理設計，使室外景觀綠化能夠與建筑物之間形成一定的空間距離。通過對建筑、結(jié)構(gòu)、機電等專業(yè)之間存在的空間距離進行合理設置，避免機電設備之間發(fā)生碰撞問題。

4 結(jié)語

綜上所述，BIM技術在智能建筑工程施工中的應用，對提高智能建筑工程施工質(zhì)量具有非常重要的意義。因此，在智能建筑工程施工過程中，一定要重視對BIM技術的應用，積極研究和分析BIM技術在智能建筑工程施工過程中的具體應用方式和方法。

參考文獻

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[作者簡介]韋?。?990—），男，廣西欽州人，本科，工程師，研究方向：建筑學。