BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用研究

摘 要：隨著我國(guó)信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，BIM技術(shù)作為一種新興計(jì)算機(jī)建筑建模技術(shù)在我國(guó)建筑施工領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并取得良好的應(yīng)用效果。本文從BIM技術(shù)的內(nèi)涵、BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用價(jià)值、實(shí)施步驟、現(xiàn)存問(wèn)題以及應(yīng)用策略等方面對(duì)BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用進(jìn)行了探討研究。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；建筑信息建模；建筑施工；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TU723 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 02-0000-02

近年來(lái)，BIM技術(shù)的出現(xiàn)為我國(guó)建筑施工行業(yè)提供了全新的設(shè)計(jì)思路和方法，因此得到了廣泛應(yīng)用。BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)仿真、輔助設(shè)計(jì)和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，完成了對(duì)實(shí)際施工過(guò)程的三維建模，從而能夠通過(guò)三維施工模型達(dá)到事前控制和動(dòng)態(tài)管理具體施工過(guò)程以及優(yōu)化施工方案的目的。BIM技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于推動(dòng)建筑施工行業(yè)的信息化發(fā)展發(fā)揮了重要作用，并呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展之勢(shì)。

一、BIM技術(shù)的內(nèi)涵

BIM技術(shù)即建筑信息模型建造技術(shù)，其需要綜合各類(lèi)建筑工程項(xiàng)目信息來(lái)建立三維建筑模型。應(yīng)用BIM技術(shù)除能夠建立建筑模型以外，更主要的是其應(yīng)用會(huì)貫穿于建筑工程項(xiàng)目的整個(gè)生命周期，并進(jìn)行了信息集合，BIM技術(shù)擁有傳統(tǒng)工作模式以及協(xié)同管理模式不具備的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，其改變了傳統(tǒng)粗放型施工的弊端，而實(shí)現(xiàn)了向先進(jìn)集約型施工方式的轉(zhuǎn)變。其在施工控制和可視化模擬方面進(jìn)行了創(chuàng)新，能夠?qū)崿F(xiàn)可視化效果設(shè)計(jì)，檢驗(yàn)?zāi)Ｐ托Ч麍D，實(shí)現(xiàn)4D效果模型設(shè)計(jì)以及監(jiān)控等功能。BIM技術(shù)的出現(xiàn)掀起了建筑行業(yè)的一場(chǎng)信息技術(shù)變革，從此建筑行業(yè)變得更加精細(xì)化、高效化和統(tǒng)一化。因此，BIM技術(shù)其被譽(yù)繼CAD技術(shù)以后的最為重大的技術(shù)革新。

BIM技術(shù)核心在于使用計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過(guò)三維虛擬技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)變化和建筑施工狀態(tài)的同步。BIM技術(shù)可以準(zhǔn)確無(wú)誤的條用數(shù)據(jù)庫(kù)中的系統(tǒng)參數(shù)，加快決策盡速，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目高質(zhì)量的目的，有效降低成本和資金投入。最終實(shí)現(xiàn)建筑施工的全程控制，控制施工進(jìn)度，節(jié)約資源，降低成本，提高工作效率。

BIM技術(shù)最早由上世紀(jì)末期的美國(guó)提出，隨著信息技術(shù)的發(fā)展最近在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家得到快速推廣應(yīng)用，有調(diào)查表明：在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的百?gòu)?qiáng)企業(yè)當(dāng)中，BIM技術(shù)在超過(guò)八成以上的企業(yè)都有應(yīng)用，同時(shí)歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家也出臺(tái)有相應(yīng)的BIM技術(shù)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)等規(guī)章制度。

而我國(guó)應(yīng)用BIM技術(shù)起步相對(duì)較晚，尚且處于發(fā)展初期，在我國(guó)建筑施工企業(yè)中其應(yīng)用率不足10%。但值得慶幸的是在中央“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目《現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)研究》中，明確提出要把BIM技術(shù)作為重點(diǎn)技術(shù)項(xiàng)目加以研究，同時(shí)要求構(gòu)建具有中國(guó)特色的并適應(yīng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的BIM規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，之后的國(guó)家“十二五”發(fā)展規(guī)劃中，也將BIM技術(shù)作為了建筑信息化發(fā)展的重點(diǎn)內(nèi)容，并將數(shù)字城市建設(shè)作為建筑科技發(fā)展的總體目標(biāo)，而其中BIM技術(shù)的應(yīng)用將直接關(guān)系到目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)。通過(guò)近年來(lái)的建筑施工實(shí)踐可以表明，我國(guó)已經(jīng)具備BIM技術(shù)應(yīng)用的成功案例，例如上海中心大廈、奧運(yùn)“水立方”場(chǎng)館以及世博場(chǎng)館等大型復(fù)雜建設(shè)項(xiàng)目取得的成果均較為顯著。

二、BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用價(jià)值

BIM技術(shù)作為建筑施工整個(gè)建設(shè)生命過(guò)程始終的技術(shù)模式，其在建筑施工過(guò)程中，是實(shí)現(xiàn)讓建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)變成為現(xiàn)實(shí)的重要環(huán)節(jié)，建筑施工企業(yè)要在BIM技術(shù)基礎(chǔ)上建立項(xiàng)目管理信息化體系，從而有效提高建筑施工建設(shè)水平，提升建筑施工的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。具體的BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用價(jià)值包括以下幾點(diǎn)：

（一）三維渲染，全面展示

BIM技術(shù)可以達(dá)到視覺(jué)上逼真的效果。根據(jù)施工企業(yè)的施工計(jì)劃逼真地展示出場(chǎng)地及大型設(shè)備布置情況，復(fù)雜節(jié)點(diǎn)施工方案，具體的施工順序選擇等實(shí)現(xiàn)4D模擬，對(duì)比選擇不同施工方案等。BIM模型建好以后可用作二次渲染開(kāi)發(fā)的模型基礎(chǔ)，能夠有效提高三維渲染效果效率及精度，方便更直觀地向業(yè)主宣傳介紹，提升中標(biāo)幾率。

（二）快速算量，提升精度

創(chuàng)建BIM數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，可以通過(guò)建立6D關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確快速計(jì)算工程量，提升施工預(yù)算效率及精度的目的。因BIM數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)數(shù)據(jù)粒度達(dá)到構(gòu)件級(jí)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速提供支撐項(xiàng)目各條線管理所需的數(shù)據(jù)信息，有效提升施工管理效率。通過(guò)BIM模型提取材料用料，設(shè)備統(tǒng)計(jì)，管控造價(jià)，預(yù)測(cè)成本造價(jià)，可以給施工單位項(xiàng)目投標(biāo)以及施工過(guò)程造價(jià)控制提供科學(xué)依據(jù)。

（三）精確計(jì)劃，減少浪費(fèi)

之所以施工企業(yè)精細(xì)化管理實(shí)現(xiàn)較難，主要是因?yàn)楹Ａ抗こ虜?shù)據(jù)不能快速準(zhǔn)確地獲取以支持資源計(jì)劃，導(dǎo)致經(jīng)驗(yàn)主義泛濫。BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了快速準(zhǔn)確地獲得工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的效果，能夠?yàn)槭┕て髽I(yè)制定精細(xì)化管理提供有效支撐，使資源、物流及倉(cāng)儲(chǔ)浪費(fèi)等大大降低，通過(guò)該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)限額領(lǐng)料、消耗控制的目標(biāo)。

（四）虛擬施工，有效協(xié)同

BIM技術(shù)的三維可視化功能，綜合時(shí)間維度就能實(shí)現(xiàn)虛擬施工。可以隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)直觀快速地把施工計(jì)劃和實(shí)際進(jìn)展進(jìn)行對(duì)比，并且能夠進(jìn)行有效協(xié)同，施工方、監(jiān)理方以致業(yè)主領(lǐng)導(dǎo)都能對(duì)工程項(xiàng)目相關(guān)問(wèn)題和情況做到了如指掌。因此，BIM技術(shù)結(jié)合施工方案、施工模擬和現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)測(cè)，就能夠確保建筑施工的質(zhì)量和安全。

（五）碰撞檢查，減少返工

BIM技術(shù)具有三維可視化的優(yōu)點(diǎn)，利用BIM三維技術(shù)能夠進(jìn)行前期碰撞檢查，優(yōu)化工程設(shè)計(jì)，降低建筑施工階段可能存在的錯(cuò)誤損失和返工等問(wèn)題，并且能夠優(yōu)化凈空和優(yōu)化管線排布等。利用碰撞優(yōu)化后的三維管線方案，施工人員可以進(jìn)行施工交底、施工模擬，從而提高施工質(zhì)量以及與業(yè)主的溝通能力等。

三、BIM技術(shù)在建筑施工中的實(shí)施步驟

BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用范圍較廣，其涉及方案設(shè)計(jì)、施工準(zhǔn)備、工程預(yù)算和設(shè)備管理等各個(gè)環(huán)節(jié)，整個(gè)施工過(guò)程要進(jìn)行三維碰撞檢驗(yàn)、三維虛擬施工和4D模擬施工。

（一）完成數(shù)據(jù)采集，構(gòu)建技術(shù)框架

通過(guò)實(shí)地考察勘測(cè)或者谷歌地圖等方式，采集建筑施工具體數(shù)據(jù)，構(gòu)建BIM技術(shù)框架，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)的交互，IFC文件導(dǎo)入和導(dǎo)出，開(kāi)發(fā)多童虎訪問(wèn)系統(tǒng)，采用AutoCAD，CATIA，3DSMAX等相關(guān)軟件創(chuàng)建BIM模型。隨后利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，建立平臺(tái)層，其中數(shù)據(jù)平臺(tái)層又包數(shù)據(jù)集成的管理平臺(tái)和可視化的4D平臺(tái)，完成數(shù)據(jù)讀取、保存、集成和驗(yàn)證功能，構(gòu)件子信息模型，例如施工進(jìn)度模型、施工安全模型、施工資源模型或者施工設(shè)備管理模型。根據(jù)不同的子模型信息，向模型層和應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)支持。在BIM技術(shù)框架中應(yīng)用層作為最后一層結(jié)構(gòu)，主要實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目動(dòng)態(tài)管理和沖突分析，提供網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度和資源優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)建模過(guò)程。

（二）調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)主要功能

BIM管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能是：軟件工程管理系統(tǒng)和項(xiàng)目綜合管理系統(tǒng)，其中軟件管理系統(tǒng)采用C/S構(gòu)架，項(xiàng)目綜合管理系統(tǒng)采用B/S構(gòu)架，兩者之間通過(guò)數(shù)據(jù)管理和模型參數(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的雙相連接。建筑施工BIM系統(tǒng)中以AutoCAD為開(kāi)發(fā)平臺(tái)建立3D集合模型，同時(shí)完成IFC文件結(jié)構(gòu)定義，建立項(xiàng)目組織瀏覽表。另外，系統(tǒng)施工還應(yīng)該創(chuàng)建、編輯、擴(kuò)展按鍵技術(shù)資料，實(shí)現(xiàn)查詢(xún)編輯和屬性擴(kuò)展功能。通過(guò)引入IFC格式和3D模型快速建立管理系統(tǒng)和運(yùn)行維護(hù)管理。

（三）進(jìn)行分析對(duì)比，建立動(dòng)態(tài)系統(tǒng)

采用編輯器和工序模板建立工程進(jìn)度管理系統(tǒng)，完成對(duì)計(jì)劃進(jìn)度和實(shí)際進(jìn)度之間的分析對(duì)比，使得計(jì)劃進(jìn)度能夠?yàn)閷?shí)際進(jìn)度提供助力，用動(dòng)態(tài)3D圖形展現(xiàn)工程進(jìn)度。系統(tǒng)資源動(dòng)態(tài)管理可以自動(dòng)計(jì)算節(jié)點(diǎn)或者工程量，完成人力財(cái)力和機(jī)械設(shè)備的實(shí)時(shí)查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)分析，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)工程量動(dòng)態(tài)管理。施工質(zhì)量安全管理將施工方和監(jiān)理單位的工程質(zhì)檢進(jìn)行安全數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并且將數(shù)據(jù)安全統(tǒng)計(jì)信息顯示打印。施工現(xiàn)場(chǎng)管理可以實(shí)現(xiàn)自定義4D屬性設(shè)置，對(duì)現(xiàn)設(shè)施信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，完成動(dòng)態(tài)現(xiàn)場(chǎng)管理。

（四）注重安全沖突，建立分析系統(tǒng)

施工過(guò)程要進(jìn)行過(guò)程模擬，實(shí)現(xiàn)單位周期內(nèi)的正序或者逆序施工模擬，并且具備三維漫游和真實(shí)模型現(xiàn)實(shí)功能。基于建筑功能安全和沖突分析，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)變革，轉(zhuǎn)化機(jī)制體系，施工工期間，如果改變結(jié)構(gòu)和體系，應(yīng)該進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析計(jì)算，并且進(jìn)行安全性能評(píng)估。對(duì)施工過(guò)程中出現(xiàn)的進(jìn)度資源沖突，應(yīng)該按照計(jì)劃industry進(jìn)行對(duì)比，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度偏差報(bào)警功能。當(dāng)場(chǎng)地出現(xiàn)碰撞沖突時(shí)，可以通過(guò)碰撞檢驗(yàn)分析算法，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件、設(shè)施和結(jié)構(gòu)等方面的分析和檢驗(yàn)。

（五）細(xì)化應(yīng)用流程，交付設(shè)計(jì)成果

為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)模擬，應(yīng)該講數(shù)據(jù)進(jìn)行離散化分析，實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度和資源場(chǎng)地優(yōu)化系統(tǒng)。通過(guò)各種工序和參數(shù)的模擬計(jì)算，將施工工序和人力資源進(jìn)行優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)多個(gè)方案的分析對(duì)比。在4D施工模擬過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)工程數(shù)據(jù)集成和過(guò)程可視化模擬。BIM系統(tǒng)應(yīng)用流程應(yīng)該將系統(tǒng)構(gòu)架和功能結(jié)構(gòu)的結(jié)合，應(yīng)用主體方提供技術(shù)資料，協(xié)調(diào)軟硬件系統(tǒng)，設(shè)置必要權(quán)限，完成日常管理和深化設(shè)計(jì)。應(yīng)用參照方可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽施工進(jìn)度和施工安全等信息。也可以進(jìn)行輔助施工管理。

四、BIM技術(shù)在建筑施工中的現(xiàn)存問(wèn)題

（一）建設(shè)理念嚴(yán)重落后

建筑施工企業(yè)的信息化建設(shè)直接影響到國(guó)家建筑業(yè)信息化的發(fā)展，同時(shí)關(guān)系到企業(yè)管理轉(zhuǎn)型升級(jí)的成敗。然而，實(shí)際工作中有許多企業(yè)的決策管理層以及工作人員對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用觀念落后，認(rèn)知不清，影響企業(yè)發(fā)展。

（二）建設(shè)資金投入不足

BIM技術(shù)的應(yīng)用需要軟件開(kāi)發(fā)的支持以及硬件的投入，尤其是企業(yè)初期建設(shè)時(shí)可能需要投入大量資金才能使完成企業(yè)的信息系統(tǒng)，從而真正發(fā)揮效用。然而，許多建筑施工企業(yè)因?yàn)楫a(chǎn)值利潤(rùn)率、資產(chǎn)利潤(rùn)率較低，無(wú)法開(kāi)展信息化建設(shè)及維護(hù)等工作。

（三）專(zhuān)業(yè)人才十分缺乏

針對(duì)建筑施工企業(yè)而言，真正從事計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的人才配備較少，大都不具備開(kāi)發(fā)能力，尤其是具備計(jì)算機(jī)技術(shù)和建筑專(zhuān)業(yè)知識(shí)的復(fù)合型人才嚴(yán)重不足。

（四）政策支持力度不足

目前，針對(duì)建筑施工企業(yè)的信息化建設(shè)工作，政府及建設(shè)主管部門(mén)等政策扶持較少，可以說(shuō)資金投入全部由企業(yè)承擔(dān)，因此導(dǎo)致企業(yè)信息化建設(shè)的積極性不高。此外，在BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定等方面也沒(méi)有推出具體規(guī)則。

五、BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用策略

（一）提升領(lǐng)導(dǎo)思想觀念

BIM技術(shù)興起于建筑行業(yè)迅猛發(fā)展的社會(huì)環(huán)境下，并且隨著國(guó)家相關(guān)政策的推出，以及建設(shè)投資方的重視程度越來(lái)越高，作為建筑施工部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)必須提升自己的思想觀念，認(rèn)真研究BIM技術(shù)及其應(yīng)用價(jià)值，從而取得發(fā)展良機(jī)。

（二）加大資金投入力度

BIM技術(shù)針對(duì)軟硬件都要求較高，因此企業(yè)必須加大資金投入力度，確保計(jì)算機(jī)硬件能夠滿(mǎn)足發(fā)展需求，并且BIM軟件前期需要投入大量資金，然而正版軟件功能更為齊全，企業(yè)應(yīng)用于商業(yè)開(kāi)業(yè)，同時(shí)也可開(kāi)展相關(guān)的培訓(xùn)及配套咨詢(xún)等服務(wù)。

（三）構(gòu)建專(zhuān)業(yè)人才隊(duì)伍

BIM軟件的應(yīng)用需要一支專(zhuān)業(yè)的人才隊(duì)伍，要求工作人員不僅具備專(zhuān)業(yè)的計(jì)算機(jī)操作能力，同時(shí)要求掌握工程建設(shè)專(zhuān)業(yè)知識(shí)。由于每個(gè)工程項(xiàng)目都會(huì)有較大的工程量，因此必須通過(guò)團(tuán)隊(duì)協(xié)作才能完成任務(wù)。例如某單位郵運(yùn)碼頭客運(yùn)大廈項(xiàng)目應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí)，就招聘了40多名專(zhuān)業(yè)人才，該項(xiàng)目涉及七家單位部門(mén)，因此建立七個(gè)模式才最終完成任務(wù)。由此可見(jiàn)，擁有BIM技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才多少直接決定了其應(yīng)用推廣的成敗。

（四）提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力

建筑施工企業(yè)應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí)，應(yīng)有針對(duì)性地對(duì)BIM技術(shù)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展培訓(xùn)學(xué)習(xí)活動(dòng)，從最簡(jiǎn)單的小項(xiàng)目著手，逐步推進(jìn)到大型綜合項(xiàng)目，最終實(shí)現(xiàn)面對(duì)復(fù)雜項(xiàng)目時(shí)，能夠科學(xué)配置人員，協(xié)同合作工作，順利完成任務(wù)，從而具備應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜項(xiàng)目的能力。組建優(yōu)秀的BIM技術(shù)應(yīng)用團(tuán)隊(duì)。

（五）注意積累總結(jié)經(jīng)驗(yàn)

我國(guó)建筑施工單位在BIM技術(shù)應(yīng)用上仍然處于初始階段，實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)較少，在BIM軟件里的族庫(kù)設(shè)置等有些還與中國(guó)規(guī)范不符，因此需要其逐漸積累應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，組建屬于自己的構(gòu)件族庫(kù)，必要時(shí)可建立自己的BIM企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

六、結(jié)束語(yǔ)

總之，BIM技術(shù)的發(fā)展前景非常廣闊，國(guó)家相關(guān)政策推出以后，在建設(shè)主管部門(mén)的正確引導(dǎo)和支持下，必將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。實(shí)現(xiàn)表明，將BIM技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目施工有利于我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展。

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[作者簡(jiǎn)介]劉曉光（1973.11-），女，遼寧遼陽(yáng)人，遼寧建筑職業(yè)學(xué)院講師，研究方向：計(jì)算機(jī)繪圖（CAD、3ds max）photoshop圖形圖像后期處理。