BIM技術和建筑施工相關性探析

劉長玲

[摘要]在建筑施工的全過程階段，合理有效的利用BIN技術，進一步研究BIM技術和建筑項目的相關性，更好的應用BIM技術的優(yōu)越性，能夠有效減少資金投入，提高企業(yè)經(jīng)濟收入、競爭能力和對市場變化的調(diào)控能力。

[關鍵詞]BIM技術；建筑施工；相關性

BIM技術在建筑工程中逐漸得到了應用，建筑工程中的各個階段都存在BIM的參與。隨著建筑工程的深入發(fā)展，對于BIN技術的應用也擴展到了更加具體的施工環(huán)節(jié)當中，其在提高建筑工程與現(xiàn)代科學技術的結(jié)合方面起到了極大的推動作用。

1BIM技術與智能型全站儀

1.1測量在項目施工中的地位

施工測量是在工程施工階段進行的測量工作，是工程測量的重要內(nèi)容。施工軸網(wǎng)的建立、構(gòu)筑物的放樣、項目期間變形測量和竣工實際測量等。現(xiàn)場施工測量是為了把設計師手中圖紙上的信息，包括建筑物的平面位置（一般使用大地坐標）、構(gòu)筑物的形狀特征、標高信息在施工現(xiàn)場表達出來，從而指導施工人員在施工過程中的操作。施工測量是建筑工程施工開始的第一步，更是關系到工程質(zhì)量的重點。

由于經(jīng)濟的飛速發(fā)展，許多大型超高層建筑物拔地而起。構(gòu)筑物的類型和所在環(huán)境產(chǎn)生著翻天覆地的變化。復雜的工程項目，如水立方、上海國際會議中心等不僅具有奇特的外形，且使其內(nèi)部構(gòu)造也變得相當復雜，機電管道設備紛繁雜亂，施工精細。如果應用傳統(tǒng)的施工測量方法，不但浪費大量的時問精力，并且也存在許多難以解決的問題。

1.2智能全站儀與BIM集成應用

將BIM與智能型全站儀進行集成，使用Revit、Rhino技術通過移動信息設備將建筑信息模型帶入施工現(xiàn)場，利用模型中5D數(shù)據(jù)信息來操控智能全站放樣，再將智能全站儀獲得的信息反饋給BIM模型，進行比對后修改錯誤信息。

1.3應用方法與步驟

（1）在進行土建復核、現(xiàn)場施工放樣、施工測量驗收階段前，需要有一定的準備工作。首先，用專門的放樣信息編輯軟件，對施工BIM模型進行處理，在BIM模型中創(chuàng)建控制點、放樣點的數(shù)據(jù)信息（包含編號、類型、坐標等）；其次，將含有控制點、放樣點設計坐標與尺寸信息的BIM模型或特定的數(shù)據(jù)格式載入平板電腦中的測量放樣應用程序；最后，接收現(xiàn)場軸線及控制點，將智能型全站儀和平板電腦帶到施工現(xiàn)場，利用WIFI或其他無線網(wǎng)絡與智能型全站儀進行連接，按程序進行智能型全站儀的設站，建立虛擬空間坐標系與現(xiàn)實空間坐標系的映射關系。

（2）復核現(xiàn)場建筑結(jié)構(gòu)的建造數(shù)據(jù)，即根據(jù)機電、精裝、幕墻等專業(yè)的設計要求和建筑結(jié)構(gòu)特點到施工現(xiàn)場進行實際測量，收集關鍵節(jié)點的三維坐標。利用基于BIM的3D激光測量定位系統(tǒng)復核現(xiàn)場建筑結(jié)構(gòu)，建立實用的BIM模型，實現(xiàn)精確的深化設計，將問題在深化設計階段得以解決，減少了現(xiàn)場施工問題，提高了施工質(zhì)量。

（3）完成各專業(yè)深化設計，并更新BIM模型，且所有協(xié)同問題被批準后，施工人員可通過專門的放樣信息編輯軟件，在模型中添加放樣點。將包含放樣點的數(shù)據(jù)文件（或BIM模型）導人平板電腦中的測量放樣應用程序，或通過云端傳送到平板電腦測量放樣應用程序中，施工人員將平板電腦和智能型全站儀帶人現(xiàn)場并進行設站之后，使用基于BIM模型驅(qū)動的智能型全站儀進行各種放樣點的放樣。放樣完成后，根據(jù)放樣結(jié)果進行施工。

（4）施工測量驗收，使用裝有BIM的智能全站儀進行實際測量，真實采集已完成產(chǎn)品的實際三維數(shù)據(jù)，通過設計數(shù)據(jù)與實際測量數(shù)據(jù)的一系列對比分析來檢查建筑、結(jié)構(gòu)、機電、精裝、幕墻等專業(yè)的施工質(zhì)量是否合格。最后，將數(shù)據(jù)對比結(jié)果反饋給相關設計人員，將不合理的地方重新修改。

利用智能型全站儀現(xiàn)場測繪進行施工成果的驗收，既能夠確保較高精度，又能夠滿足對施工成果的細致驗收，更能確保施工質(zhì)量達到標準。傳統(tǒng)拉鋼尺測量方法只能精確到cm級，而利用智能全站儀可以突破mm的精確度。

2BIM技術與虛擬現(xiàn)實（VR）

將BIM與VR有效的集成，使虛擬現(xiàn)實演示單體建筑、集體構(gòu)筑物甚至城市布局，方便人們用360°全方位審視空間動感和平面表達。這種視覺效果比模型和渲染圖更加生動形象。

2.1BIM虛擬施工技術應用原理

以BIM技術為支持，利用計算機信息模擬轉(zhuǎn)化的硬件裝置輸出，將工程管理中眾多信息數(shù)據(jù)整合，從而打造出一個工程數(shù)據(jù)信息模型，提供給使用者視覺、聽覺、觸覺等感官的真實模擬，使各施工參與者均可直觀的進行施工項目成本管理、優(yōu)化及進行進度控制，規(guī)避施工風險及施工質(zhì)量事故的預防，制定最佳施工方案加強實時管理，以保證施工質(zhì)量水平和施工效率。

2.2虛擬施工技術價值

（1）卓有成效的對項目成本進行控制。應用BIM技術所創(chuàng)建的建筑3D模型結(jié)合時間和成本，進行5D化施工管理。并及時采取組織措施、技術措施、經(jīng)濟措施及合同措施。

（2）提升項目質(zhì)量。在施工階段之前通過BIM軟件在三維虛擬環(huán)境下的仿真演示，發(fā)現(xiàn)施工管理中安全、質(zhì)量存在的隱患，規(guī)避施工風險，制定合適的施工方案，直觀的顯示施工全過程，使操作人員全面了解作業(yè)過程，保證施工效率，提高構(gòu)筑物質(zhì)量標準，清除不穩(wěn)定因素，保證施工安全，并且有利于減少資金投入與時間損耗。通過5D虛擬施工模擬，能夠檢測施工進度計劃及施工技術的合理性和準確性。

3BIM技術與3D打印

長期以來，建筑工程一直使用較為傳統(tǒng)的建造工具和施工技術，無法滿足設計人員對建筑奇特形式構(gòu)造的無拘無束的想象力，傳統(tǒng)的建筑方式不僅破壞了生態(tài)環(huán)境，還造成了自然資源的大量消耗和浪費。新興技術3D數(shù)字打印建造，改變了這種長期以來的建筑方式，數(shù)字化、自動化的建造方式將給建業(yè)帶來翻天覆地的變革。

3.1建筑3D打印基本原理

3D打印機和普通噴墨打印機的原理類似，工作時需要數(shù)字文件來驅(qū)動，區(qū)別是3D打印的數(shù)字文件是數(shù)字三維模型，3D打印建筑使用三維模型文件來驅(qū)動作業(yè)；一般普通打印機使用墨水和紙張，而3D打印機的“原材料”相當豐富，如混凝土，塑料，金屬等。

BIM三維建筑模型就是3D打印數(shù)字文件的基礎。因為存在BIM模型，3D打印工作省掉了額外建模環(huán)節(jié)，而BIM工作量并沒有太大增加。總體來說，提高了建模效率。從設計BIM模型中直接導出打印模型，也避免了照圖建模過程中出現(xiàn)的差錯，確保了模型的準確性。

3.2建筑3D與BIM集合運用的價值

（1）基于BIM的整體建筑3D打印。利用BIM進行建筑設計，在模型完全搭建完成后直接利用3D打印機打印。構(gòu)筑物實體可以在短時間內(nèi)完成，使建筑施工時間大大縮短。通過3D打印技術建造房屋，不需要過多施工人員，減少了人力資源地投入。3D打印是“增材制造”技術，不會產(chǎn)生建筑廢棄物和施工噪音，與傳統(tǒng)施工相比是21世紀以來建筑工藝的突破。

（2）基于BIM的復雜構(gòu)件3D打印。傳統(tǒng)工藝制作復雜構(gòu)件、異形構(gòu)造時，因人為施工難以把握，構(gòu)件的精細程度和外觀難以保證完美。但使用3D打印機用程序控制制造構(gòu)件，確保了復雜的曲面構(gòu)件的精準性。

（3）基于BIM技術和3D打印的施工方案實物模型展示。運用BIM技術可以展示三維模型讓業(yè)主與設計之間交流、交底提供便捷。結(jié)合3D打印技術打印后將三維虛擬模型實體化。這種表達效果更佳。3D模型便于攜帶展示，更可讓人在任何角度全方位觀察建筑構(gòu)造。解決了視頻和渲染圖角度單一的弊端。

4結(jié)語

上述三種技術是當下比較熱門的應用發(fā)展，然而BIM在施工上的應用發(fā)展并非只有這些。2013年我國已經(jīng)提出“BIM與九大技術的集成應用”，更是在2015中國建筑施工行業(yè)信息化發(fā)展報告中相繼提出，要使BIM將建筑行業(yè)所有方向串聯(lián)起來，而互聯(lián)網(wǎng)更是BIM與其他科技的重要紐帶。