BIM技術在土木工程施工領域的應用

宗杰

摘要：BIM 技術，能夠以三維可視化的形式表現(xiàn)出建筑物的形狀并模擬工程建設的施工方案，優(yōu)化建筑施工管理，節(jié)約工期和施工成本，為建筑工程的各個參與方帶來良好的效益。本文主要介紹近年來BIM 技術在土木工工程施工領域的應用以及發(fā)展，對BIM的技術研究和應用進行總結，并提出BIM 技術在土木工程領域今后可能的研究方向。

關鍵詞：BIM 技術；土木工程；應用及發(fā)展

20 世紀 70 年代Chuck Eastman 提出了“Building Description System”的構想，這個構想是BIM 理念的雛形[1]。直到2002年，Autodesk 公司提出了“Building Information Modeling”（BIM）這一名詞，并解釋了其概念。但是Jerry Laiserin[2]在其文章中將 BIM 技術和 CAD 技術進行了對比，使得這BIM這一名詞得到了推廣和應用。雖然我國的BIM 技術起步比較晚，但是發(fā)展比較迅速，BIM 技術因為具有模擬性、優(yōu)化性、可視性、協(xié)調(diào)性等優(yōu)點，被廣泛應用于工程領域施工中。

一、BIM 技術在施工階段的可視化應用

1.三維幾何建?！，F(xiàn)在建筑造型特別、結構十分復雜，這在很大程度上增加了施工的難度。為了有效解決這一難題，在進行施工之前可以利用BIM 技術中的三維幾何建模，將建筑的外形全方位、各角度地展現(xiàn)出來，并對施工難點進行剖析，為建筑施工提供參考。

2.虛擬施工。在完成三維幾何建模之后，通過設置時間參數(shù)，將建筑施工過程的全部情況動態(tài)地展示出來，實現(xiàn)虛擬施工，有利于支持對工程施工的前瞻性研究應用。BIM 技術適用于很多領域，其涵蓋面十分廣泛，所以在實現(xiàn)虛擬施工時需要特定的平臺和軟件共同組合、協(xié)作完成。而Revit 平臺就是比較常用的平臺[3]。Revit 平臺上實現(xiàn)虛擬施工的主要流程如圖 1 所示。

二、BIM 技術在施工管理中的應用

1.施工控制。BIM 技術可以實現(xiàn)對整個建筑工程的施工控制，同時也能夠根據(jù)某個階段、某個施工節(jié)點的實際來精確模擬現(xiàn)場的施工情況、局部結構的施工工藝等，實現(xiàn)對工程局部的施工控制。比如針對工程中復雜梁柱節(jié)點的處理問題，可以根據(jù)結構施工圖，先用CAD表示出節(jié)點梁的上下皮鋼筋，然后再應用BIM 技術表示出梁柱節(jié)點的鋼筋和型鋼的空間關系[4]。

2.造價管理。BIM 技術的理論造價計算管理的表現(xiàn)是可圈可點的，但是對其理論背景深入研究以及投入到實際的應用之后，我們會發(fā)現(xiàn)，BIM 技術造價計算活動中面臨著各種各樣的開展困難。難點主要集中在操作概念與傳統(tǒng)需求的結合不緊密。現(xiàn)在介紹在BIM 技術的基礎上進行工程成本造價核算的3種方法[5]：（1）用 API 接口將 BIM 軟件與成本預算軟件相連接；（2）在 BIM 軟件提取工程量信息并以Excel 文件導出；（3）利用開放式數(shù)據(jù)庫連接直接訪問 BIM模型的數(shù)據(jù)庫。

3.信息化平臺。BIM 技術是一種先進的、高效的、綜合的建筑信息處理技術，其在很大程度上實現(xiàn)建筑工程信息化，改變了土木工程傳統(tǒng)的工作模式，極大地促進了建筑行業(yè)的發(fā)展。信息化處理平臺是信息采集活動穩(wěn)定開展的基礎，是實現(xiàn)信息價值的關鍵所在。想要實現(xiàn)BIM 技術對建筑行業(yè)、土木工程的有力推動，那么就必須讓BIM 技術的內(nèi)容更豐富、更充分，BIM 技術的內(nèi)容不僅要包含IDM、MVD、IFC這三大部分，同時還要能夠順利實現(xiàn)IDM、MVD向IFC的轉(zhuǎn)化，這就是信息處理的主要過程。在對BIM 技術進行完善、收集等過程，要加強其對信息處理的安全、可靠性，提高信息的準確度以及質(zhì)量，使相關決策的決定能夠做到準確有效。

三、BIM 技術在施工階段的工作方式

以前，在進行建筑工程項目設計時基本上都是在二維圖紙的基礎上進行，但是，工程的有些階段因為其施工難度比較大、而且結構復雜，為了能夠順利展開工作，就需要設計人員或者施工人員對二維圖紙進行想象之后，再用三維建模軟件建造出三維模型來輔助設計、施工，但是BIM 技術直接越過了需要再次建模的步驟，而是直接以 3D 形式建造模型?，F(xiàn)在建筑規(guī)模越來越大，有些建筑工程的結構圖紙甚至會達到上萬張，而且現(xiàn)在建筑工程項目大多以分包的形式外包給其他的單位，專業(yè)分包之間關系復雜，相互之間的信息交流以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)男时容^低，不利于建筑工程項目的順利開展。而在建筑中引入BIM 技術，可以利用其協(xié)調(diào)工作的功能建立BIM中心文件，然后各個分包單位可以對BIM中心文件進行直接的訪問，這樣就可以增大信息的流通速度，而且有效避免誤傳、錯傳，方便。

四、研究方向

BIM 技術經(jīng)過了多年的發(fā)展，整體的技術框架已基本成熟，但是具體落實到每一個模塊、每一個環(huán)節(jié)上仍然存在一些不足，所以為了使BIM 技術更加完善，其今后的而研究方向如下所示。

1.BIM 標準的建立和完善。目前我國相關部門正在編寫符合我國建筑行業(yè)情況的

BIM 標準，行業(yè)標準建立之后，不僅能夠規(guī)范BIM技術的使用，而且還可以解決在施工

階段建造 BIM 模型的精細程度和表現(xiàn)方法等技術細節(jié)問題，并明確其在施工中的工作和責任。

2.BIM 技術在施工階段造價控制上的應用。由于BIM 軟件在統(tǒng)計不規(guī)則構件的工程量和材料用量方面還存在著偏差，所以其在工程造價管理方面仍然處于理論階段，真正的工程造價管理應用實例并不多。所以改進BIM 的造價管理是今后發(fā)展的一大方向。

3.BIM 技術在施工階段與其他技術的結合。在施工階段將BIM 技術與監(jiān)測技術、計算機技術、遙感技術等其他技術相結合，賦予其新的功能。

五、結束語

BIM 技術能以三維的形式展現(xiàn)建筑物，模擬建筑物的施工過程，能夠?qū)⒔ㄖO計的不合理之處和施工方案的不當之處提前暴露出來，使得設計人員和施工人員及時進行修正，從而達到降低成本、提高施工效率的作用。

參考文獻：

[1]O.Nawari.BIM Standard in Off-site construction BIM standard in off-site construction[J]. Journal of Architectural Engineering，2012（ 18） ： 107-113.

[2]王英，李陽，王廷魁.基于 BIM 的全壽命周期造價管理信息系統(tǒng)架構研究[J].工程管理學報，2012，26 （ 3） ： 22-27.

[3]Yonghong Chen，Guangbin Wang. Integration of construction investment and progress control based on BIM[C].2013 Third International Conference on Intelligent System Design and Engineering Application，2013.