BIM技術在建筑施工行業的應用

文/王阿鵬 西安市陜西堅瑞沃能股份有限公司 陜西西安 710075

張孟堯 西安交通大學校園規劃與基本建設管理中心 陜西西安 710054

BIM（Building Information Modeling）技術，建筑信息模型技術。是基于最先進的三維數字設計與工程軟件所構建的可視化數字建筑模型技術。它在我國建筑施工行業中，已經取得了良好的應用效果，為多個空間關系復雜的建筑解決了施工難題。

1、BIM技術概述

BIM是建筑信息模型英文的縮寫，是以施工項目的各項信息為基礎資料，創建的三維模型。BIM不是一類軟件，也不限定于建筑模型的創建。BIM是存在于整個工程周期的信息集，它與傳統工作模式不同，是帶領建筑行業向統一、精細轉變的一場技術變革。當前，BIM技術應用在我國還處于剛開始階段，使用BIM的建筑公司還不到十分之一。建筑科技發展的最終目標是數字城市的建設，BIM技術的使用是達到這一目標的必然選擇。

2、BIM技術在施工單位中的應用價值

BIM技術是運用電腦建模所形成的數據庫，包含施工作業全周期內大量重要的信息，一旦這些信息在建筑施工全過程中產生變化調整，并可以快速精確的查找系統數據庫中包含的有關數據記錄，就能加快決策進程、提升決策質量，從而增進工程質量，降低項目造價，提升項目利潤。BIM是事前的模擬處理技術。在施工之前可以利用BIM技術提取績效指標、工作成果，在施工前就可以運用可視化方式得知過程或者成果中存在的問題，從而提前進行方案優化，改進施工的質量，降低浪費。

3、BIM技術在土木工程施工領域中的具體應用

3.1 可視化應用中的三維幾何模型

可視化三維幾何模型的應用，實現了工程三維空間模擬，相對于傳統的二維平面，它更加直觀，更加高效。這是因為傳統的二維平面如果要轉化成三維，則需要很多個二維平面，這會給施工人員正確識圖增加困難，而采用BIM技術所創建的直接就是三維空間模型，在需要轉換成二維平面時，只需要將其各個面進行分解就行。如在某個幕墻的施工過程中，采用了BIM技術，通過參數化生成的模型導入到AutodeskRevit軟件中，利用AutodeskRevit自帶的渲染器對三維模型進行渲染，導出三維軸側圖片，同時通過對AutodeskRevit導出的DWG線性、線框進行設置，導出塔頂的二維CAD剖面圖。有些建筑項目具有明顯的不規則形狀，這就給具體施工的實際過程帶來很大難度。從這個角度來看，BIM技術的三維建筑模型能夠切實展現出建筑的詳細外形，給工程實際施工提供詳細參考。以南寧規劃展示館項目工程作為例子（如圖1），喇叭形狀的不規律混凝土筒體是施工過程中的難點，相關人員利用Revit軟件構建了BIM三維立體模型，并把模型隨意剖出了筒體自身的界面尺寸，這就給模板的具體設計、支模等方面提供了有力保障。

圖1 南寧市規劃展示館

3.2 碰撞檢查

使用傳統二維圖紙時，設計人員在出施工圖之前所進行的管線綜合往往不徹底，存在不少節點疏漏、標高沖突等問題，利用BIM技術提前進行各專業設計的碰撞檢查，可以將碰撞點細化且盡早反饋給設計人員與業主進行及時的協調溝通，將管線碰撞和返工現象減少到零。這不僅能及時排除項目施工環節中遇到的碰撞沖突，還能大大提高了生產效率，減少了因碰撞問題導致的工期延誤及成本增加問題。

3.3 確保施工數據的一致性

一個建設項目，參與建設的數據是非常大的。使用人工計算和處理這些數據不僅效率低，而且容易產生偏差，將直接影響施工進度和施工質量控制，工程建設的施工周期很長，項目建設可能在任何時間進行調整，將不可避免地導致一些數據發生改變。當數據發生變化時，相關單位和部門能夠很容易地相互溝通和更新相關參數，確保了數據的一致性。

4、BIM技術在施工管理中的應用

4.1 進度優化

對工程的進度進行管理是建筑工程過程中十分重要的環節，而進度優化則是保證工程高效完成的關鍵。BIM技術可通過橫道圖、網絡圖及三維動畫預演等多種形式對施工的具體環節進行客觀形象的模擬，從而幫助相關人員及時發現問題，并采取有效措施，保障工程的順利進行。同時，BIM技術可對施工過程進行跟蹤，通過計劃工期與實際工期進行比較，保證項目能按時完工。

4.2 成本管理

在施工成本管理上，我國已有多人對BIM技術的工程項目成本核算進行了研究，利用BIM技術實現建筑施工成本的核算可分為三種方法。一是通過API接口讓成本預算軟件和BIM軟件進行連接；二是通過開放式數據庫進行連接，實現BIM模型數據庫的直接訪問；三是利用BIM軟件直接完成工程量信息的提取，并導出Excel文件。BIM技術可以對建筑項目決策起重要作用，其主要是利用BIM模型的建立，對工程建設的規模、所用的材料以及所用資金進行分析，對建筑工程項目整體的可行性、利潤進行分析，進而決定是否對建筑工程項目進行投入。這樣可以讓決策者清楚整個建筑工程所需要使用的資金，進而加強自身對于成本的管理。BIM技術能夠讓工程預算與進度的計劃通過3D信息模型擴展成SD模型，實現動態的管理和控制，進而提升資源的利用效率，完善建筑工程施工方案。盡可能地減少和避免返工概率，以達到減少經濟損失的目的。

4.3 虛擬施工

在三維模型構建完成后，便可以利用BIM技術開展虛擬施工，通過對時間參數的設置，可以把建筑工程在具體施工過程中所有情況以動態可視化的形式呈現出來，更加有利于對施工過程的預測。目前，很多建筑企業已經利用了BIM網絡技術、WBS技術和網絡技術，建立起了以BIM技術為基礎的進度管理機制，并進行了詳細工作分解、項目工期預算和邏輯關系安排等相關步驟。同時，還對施工過程中引入BIM技術前后的差異進行了全面分析，并充分闡明了BIM技術存在的優越性，進一步明確了其應用在項目工程進度控制管理環節中，存在的障礙并提出了較為科學合理的建議。因為BIM技術在應用過程中范圍廣泛，所以其不能只靠一個軟件來完成，需要各種軟件平臺和各種軟件的組合來實現虛擬施工。

4.4 后期運維

工程施工完成之后，建筑要產生經濟效益需要進行運營和維護，而工程本身也需要維護。利用BIM技術，可以對項目正常運轉時需要的各種信息進行收集，并且對信息的管理和修改都十分便利；利用BIM技術，可以實現更加細致的保養管理，從而實現對土木工程項目的維護管理，提升建筑的使用壽命。

5、現階段BIM技術應用存在的問題

5.1 投入與產出不成正比，效益不明顯

目前，大多數項目均未定量地評價BIM技術應用給項目帶來的詳細效益，在這一點上與國外的應用情況相對比，存在很大的不同。我國建筑施工企業BIM技術應用尚處在初級階段，很少是基于企業自身需求驅動，更多的是在嘗試應用，或者是“被運用”，因此無法拿出定量的評價結果?？考夹g推動BIM技術的應用，而不是靠需求驅動是很難持續下去的，創造的效益也就有限了。

5.2 缺乏適應我國規范的BIM應用軟件

目前國內BIM軟件的總體情況可以用下列幾點來描述：軟件不夠成熟，軟件功能滿足工程項目任務的程度還比較低；不同軟件之間的數據共享程度不一，方法不同，掌握困難，數據傳遞困難；平臺軟件與工具軟件相比成熟度更低。雖然目前國內市場上已經有多種不同類型的BIM軟件，但是軟件仍然是全球影響BIM應用普及和效益實現的最主要障礙之一。這些軟件中主流建模軟件均為國外軟件，由于技術問題和設計人員的個人習慣問題，使得BIM技術在我國的發展受到阻礙；國內的技術軟件還不夠成熟，而國外的相關標準與我國現行的標準相差很大，這類軟件都是無法拿來直接使用的。

5.3 缺乏相應的規范和標準

目前雖然國家已出臺相應的規范和行業標準，但真正落實到位還需要些時間，這造成了BIM技術的應用出現建設單位、設計單位、施工企業、軟件公司各自為政的混亂局面，亟待國家出臺統一的行業標準。這些行業標準應包含標準合同、數據交換標準、數據提交標準、分類與編碼標準等四個方面的內容。

結語：

總之，通過近十年的應用與發展，BIM技術已為工程項目的設計、施工、監理等方面帶來了諸多益處，解決了以往工程項目在實施過程中存在的不足，有效地提升了建筑工程施工質量實施效率和效果。但由于受制于眾多客觀原因，BIM技術并沒有完全大規模化和普及化應用。這就需要各領域的從業人員通過不斷的學習和探索，熟練掌握、運用和推動該項技術的普及化應用。