談BIM技術在土木工程的應用

蘆琴 屈朗

（1.楊凌職業技術學院 陜西楊凌 712100 2.新加坡RO結構咨詢公司）

引言

美國《經濟學家》雜志2000年刊登的資料表明：在建筑業中由于工作能效低、正確率不高以及工期延誤等因素每年在美國的建筑業投資中會產生近40%的經濟損失，其中浪費比例高達30～40%。如何改變建筑業的這種現狀，減少浪費和其它不必要的損失，從而降低投資損失率，是從事建筑業及其相關行業人員的努力方向和研究主題。

隨著IT在全球的快速發展，不少科研工作者將研究內容聚焦于IT技術和建筑技術的結合上。相關統計數據顯示：全球制造業和建筑業的GDP規模基本相同，大約為3萬億美元左右，而建筑業在IT的投資不足制造業的20%。因此，加大建筑業在IT領域的投資，開發適用于建筑業的應用軟件，提高IT技術的應用能力是提高建筑業生產效率的必由之路。

1 BIM簡介

BIM是一種用于設計、施工、管理的方法，運用這種方法可以及時并持久地獲得高質量、可靠性好、集成度高、協作充分的項目信息。

BIM技術主要包含3方面的內容：

（1）BIM 數據，即 BI Model；

（2）BIM 應用，即 BI Modeling；

（3）信息管理，即 BI Management。

BIM的五大特點是：

（1）可視化。能夠同構件之間形成互動性和反饋性的可視，項目設計、建造、運營過程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態下進行。

（2）協調性。可在建筑物建造前期對各專業的碰撞問題進行協調，生成協調數據，提供出來。

（3）模擬性。節能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導模擬、4D模擬、5D模擬、日常緊急情況的處理方式模擬。

（4）優化性。包括兩項：①項目方案優化：利用模型提供的各種信息來優化，如幾何、物理、規則、建筑物變化以后的各種情況信息；②特殊項目的設計優化：給復雜程度高的建筑優化

（5）可出圖性。具體包括三項內容：綜合管線圖（經過碰撞檢查和設計修改，消除了相應錯誤以后）；綜合結構留洞圖（預埋套管圖）；碰撞檢查偵錯報告和建議改進方案。

實際工作中常用到的方法有傳統方式和BIM技術。傳統方式的特點是：計算機輔助設計；分專業出圖；2D；專業表達；計算機輔助畫圖；效果圖。對應的BIM技術的特點是：建筑信息模型；各個專業設計成果集成；3D，（4D是在3D增加一維時間維，實現建造過程仿真，5D在4D基礎上再增加一維造價。實現基于BIM的項目管理到全壽命周期管理BLM。）。

設計成果可視化；設計元素數字化、模塊化；實現技術數據集成；全息透視圖，動態演示設計優化，沖突檢查。

將BIM與傳統方式的相關技術參數經過對比分析可以看出BIM的優越性非常明顯。

2 BIM的具體應用

目前，BIM技術在土木工程領域應用的越來越普遍，總的來說，具體應用在以下七個方面：

（1）深化設計：基于施工BIM模型結合施工操作規范與施工工藝，進行建筑、結構、機電設備等專業的綜合碰撞檢查，解決各專業碰撞問題，完成施工優化設計，完善施工模型，提升施工各專業的合理性、準確性和可校核性。

（2）場布管理：基于施工BIM模型對施工期內不同時間段的現場地形狀況、已有設備、所處環境、施工片區、臨建結構及設施、材料加工區、材料堆放區、臨時用水電、機械設備、安全文明施工設施等進行規劃布置和分析優化，以實現場地布置科學合理。

（3）施組管理：基于施工BIM模型，結合不同階段的工序和工藝等要求，對整個施工過程進行可視化模擬，依據此模擬對施工方案開展分析和優化，從而提高方案審核的準確性，實現施工方案的可視化交底。

（4）進度管理：基于施工BIM模型，可以采用計劃進度模型和實際進度模型二者的動態鏈接，進行計劃進度和實際進度的對比，找出差異，分析原因，BIM4D進度管理直觀的實現對項目進度的虛擬控制與優化。

（5）材料、設備管理：基于施工BIM模型，可動態分配各種施工資源和設備，并輸出相應的材料、設備需求信息，并與材料、設備實際消耗信息進行比對，實現施工過程中材料、設備的有效控制。

（6）質量、安全管理：基于施工BIM模型，對工程質量、安全關鍵控制點進行模擬仿真以及方案優化。利用移動設備對現場工程質量、安全進行檢查與驗收，實現質量、安全管理的動態跟蹤與記錄。

（7）竣工管理：基于施工BIM模型，將竣工驗收信息添加到模型，并按照竣工要求進行修正，進而形成竣工BIM模型，作為竣工資料的重要參考依據。

3 結束語

與傳統設計軟件相比，BIM技術有著不可替代的優越性，因而被廣泛的采用，在未來勢必會有更大的發展和應用空間。對于水利水電工程而言，由于施工結構體的體積龐大，整體的投資數額巨大，建設過程復雜，不可控因素較多，環境保護要求嚴格，而且建設周期較長等因素，更加需要在全生命周期里應用BIM技術，從而實現設計、管理、維護、保養、應急處理等方面的協同管理，進一步提升企業安全生產管理水平，實現最佳的經濟效果。基金項目：楊凌職業技術學院科學研究基金項目“基于BIM技術的水利水電工程施工可視化仿真研究”（A2018011）。