智能制造背景下BIM技術在土木工程施工中的應用

朱爭光

（昆明工業職業技術學院建筑工程學院 云南省昆明市 650302）

引言

土木工程的施工由于具有長期性與體積比較大的特點。[1]施工中面臨工程的更改與精度的問題。BIM（Building Information Modeling）技術可以把建筑的生產過程全階段的虛擬展現出來，方便施工的管理。形成管理平臺，方便各工種之間的交流與溝通，及早發現問題并解決問題，提高建筑施工的安全度。

智能制造與雙化融合推進建筑行業的發展，BIM技術從底層基礎部分提供有力的技術支持。做好土木工程施工中BIM技術的應用，對建筑行業的工業4.0有重大意義。整個城市將形成一個大的物聯網，對整個城市的規劃管理，與城市的防災減災有革命性的促進。極大的促進城市化的發展，實現人與建筑、建筑與建筑、建筑與其他物體的互聯互通。

1 土木工程施工的特點

土木工程是所有土建設計施工的總稱，包括房屋、道路、橋梁、涵洞、水利等，這決定了土木工程施工的復雜性。在工業4.0與智能制造的大環境下，土木工程的施工也在升級改造的路上越走越遠。土木工程施工與信息化的融合逐漸深入。從工人的信息化管理，到建筑材料的配給，到工程進度的管理使土木工程施工離不開信息化技術。利用信息化的技術可以使建筑的生產標準化、流水化，進一步促進建筑行業的轉型升級。

由于施工環境的復雜性，土木工程施工具有很大的經驗性，建筑材料從泥土到石塊到木材再到混凝土、鋼材，每次建筑材料的提升都伴隨著人類生活水平的提高與科技的進步。[2]經驗的積累需要大量的工程實例，施工技術的創新存在建筑事故的風險。隨著人民生活水平的提高，人民對建筑施工提出了新的要求。如何住的更舒適，更安全，更美觀成為建筑施工要解決的下一個問題。采用不同的建筑材料與施工工藝很大程度上影響著建筑的藝術感官。建筑一旦生產完成，后期如果想改變其構造將很難實施或將付出很大的代價。

2 國內工程施工現狀

新中國成立以來，國內的建筑行業不斷的發展，世界高度最高的十大建筑，其中有6個在中國，出現了一大批世界領先的建筑。比如：東方明珠、上海中心大廈、鳥巢、廣州塔、三峽工程等。但在我國的土木工程施工中，很多工程師大而不強。

裝配式建筑的發展，極大的提高了建筑的生產效率。湖南長沙的“小天城”建筑以19天建造57層大廈的速度震驚全球。我們工程的質量水平卻不盡如人意，一方面“樓倒到”“樓脆脆”等不合格工程不斷出現，另一方面甲醛超標、強度不夠等建筑材料不合格的問題時有發生。設計階段壓縮設計周期，導致設計水平不高，錯誤時常發生。建筑材料國內的生產工藝與技術水平較為低下，簡單的混凝土、鋼筋、釘子的制造水平比西方發達國家還有很大差距。建筑的施工人員技能水平參差不齊，甚至一些決定工程質量的關鍵節點有技術水平較低的人員完成，工作過程不夠嚴謹，導致生產的產品質量參差不齊。

在思想上就存在落后的思維，追求眼前的效益，對技術與研發投入較少，知識產權意識較差。由此也造成了工程的經濟效益也較低，國內很多工程還是在簡單打價格戰，當價格無法再降低的時候，很多企業采取降低工程標注的形式進行不良競爭。

國內工程對國外工程設備的依存度較高。雖然最近幾年國內工程機械在飛速發展，但是一些高技術含量的工程設備還是完全依靠進口。[3]比如精密機床、大型液壓設備、大型傳動設備、智能控制系統等。國內很多機械都是在模仿國外的設備，操作精度與承載能力與國外的先進設備相差很大，造成一些大型工程與技術含量較高的工程必須依賴國外產品。造成國內工程施工企業在國際環境中競爭力較小。

國內的工程施工還是勞動密集型，工人的施工環境比較差，生活區也很難做到環境舒怡。工人在身體上過度勞累，精神上也沒有足夠的關懷。中國國土幅員遼闊，從寒冷的北方到炎熱的南方，施工人員室外工作要忍耐冬天刺骨的寒風和夏天炎炎的烈日，身體健康受到嚴重威脅，對工程施工安全也是一種考驗。施工的工地往往都是在遠離城市的郊區或者鄉野，精神娛樂較少。

3 BIM技術在施工中應用的可能性

在建造實體建筑物與構造物之前利用虛擬技術全過程全方位的進行建筑施工與管理模擬，通過虛擬的模擬發現問題，改進設計和施工工藝從而使實體建造達到最優的效果。通過模擬建筑整個的生命周期，從而得到建筑運行的數據，繼而提前預知建筑的生命體征。自從我國建筑行業引入BIM技術，它帶給整個建筑行業的帶來的改變不僅僅是體現在施工技術的發展上面，還滲透到建筑工程管理的各個方面，并為建筑整個生命周期的運行保駕護航。BIM在建筑行業中的價值被逐漸發掘，并得到廣泛的運用。利用BIM技術進行模擬施工可以分析不同資源的使用情況，繼而對工期與成本進行協調，得出最優的施工方案，節約企業成本，也節約社會資源。從而最大限度的避免由于建筑施工過程中的錯誤而造成資源不必要的浪費，做到建筑全生命周期的維護。

隨著中國科技水平的提高，硬件設施可以為BIM技術提供有力的技術支撐。手機與電腦的普及，讓每個人都可以無限的互聯互通，隨時隨地掌握最新的信息。對工程中信息的交流做到全方位掌握的同時也可以對工程進行實時的管控。

從REVIT、PKPM到廣聯達、魯班到BIM+GIS市政工程管理系統到Tekla Structures、ArchiBUS 到 Onuma Planning System、Affinity，BIM 軟件可以服務于建筑生產的整個過程。建筑施工人員的綜合素質的持續提高，對于BIM技術與計算機軟件的應用的能力也在不斷提高，為工程施工中軟件的應用提供了軟性條件的支持。讓人民住上更好的房子，提高人民的生活水平，加強建筑的節能與環保，為人民提供更好的環境，BIM技術是一個很好的解決方案，它貫穿建筑的整個生命周期，從開始的建筑設計到施工的管理，對建筑進行全過程的數字化分析與管理。

4 結論

國外發達國家經過幾十年的發展，已經能很好的把BIM技術應用于建筑工程的施工中，利用前人的經驗，中國可以避免走很多的彎路，把BIM技術很好的應用于建筑工程的施工中，實現建筑工程技術的快速的發展。BIM技術并不是一成不變的技術，隨著技術的再次升級，BIM技術也將迎來新一輪的升級。建筑的每一個構件，將透明化的展現在住戶面前，在出現建筑災害之前就可以提前預知，并做好相應的準備工作。建筑將更了解人類，當環境不同時，為住戶提供更好的解決方案。建筑工程的數字化將成為實現智慧城市的基石，并最終實現智慧中國的宏偉藍圖。從提高建筑行業的效率提升到提高整個社會的工作效率，促進社會與經濟的全面發展。從開始到結束BIM將滲透到土木工程的每一個細節中。因此BIM技術在土木工程施工中的應用十分必要，也必將實現。