BIM技術在建筑工程中的應用研究

孟翹 吉華彬 李雙宇 楊振東 張曉楠

中建八局第四建設有限公司

摘要：隨著城市化進程和建筑業的發展，BIM技術得到了廣泛、深層次地發展，更加強調與其他先進技術平臺的綜合應用、集成應用。本文對BIM技術在建筑工程中的應用進行簡要探討。

關鍵詞：BIM技術;建筑工程;應用

一、BIM技術概述

BIM的英文全稱是Building Information Modeling，是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。它具有信息完備性、信息關聯性、信息一致性、 可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性八大特點。

建立以BIM應用為載體的項目管理信息化，提升項目生產效率、提高建筑質量、縮短工期、降低建造成本。具體體現在三維渲染、快速算量、精確計劃、多算對比、虛擬施工、碰撞檢查、沖突調用等方面。在推動建筑工程的發展中，BIM技術尤為突出。

二、BIM技術綜合應用

本文以中國科學院青島科教園項目舉例闡述BIM技術在整個建造工期內的應用情況。

本項目建筑造型復雜，尤其是外立面形式多樣，幾乎涉及建筑行業各個分部分項工程，施工難度大。項目部決定大力推行BIM技術應用，在施工過程中借助BIM三維模型，根據模型能看出放大后的每個細部節點，便于直觀地指導施工。由于受造型限制，管線的施工也必須在BIM模型里面進行排布，這樣才能確保施工的質量并避免反復更改。通過3D建筑模型，協調了各個專業，并利用大數據整合將多專業不同格式模型整合在同一個平臺，解決了中國科學院青島科教園項目的復雜造型施工難題。下面結合項目具體的BIM技術應用方向，進行探討。

（一）臨建設計布置中的應用

利用Revit建立各方案基礎模型 ，對選定方案進行優化，模擬施工，提前發現存在問題并及時進行修改，使用無人機進行拍攝制作720視圖，與方案模型進行對比 ，甄選出最優方案。使用Fuzor進行漫游，合理劃分各功能區，進行光照及燈光模擬設置板房間距及路燈位置 ，Revit導出施工圖并對關鍵做法處進行剖切，結合模型及導出圖紙對工人進行交底并指導施工，相較于傳統交底更簡單直觀。

（二）施工現場布置中的應用

本項目占地面積大，單體多，以傳統的場地布置方式，隱藏的很多問題只能在以后施工中暴露出來，一旦出現差池，很可能造成巨大損失。本項目使用廣聯達場地布置軟件，對現場總平面圖進行建模，模擬分析。在現場環形道路施工之前，采用Fuzor進行施工行車模擬，為現場施工臨時道路寬度、彎道角度及錯車點設置提供技術支持。合理布置場地臨時道路、塔吊等大型機械，有效避免了“車輛轉不過彎”、“機械打架”等問題的出現。場地布置根據施工的各個階段劃分，分為現場臨建施工階段、土方開挖基坑支護施工階段、地基與基礎施工階段、主體結構施工階段、二次結構與粗裝修施工階段、精裝修及園林綠化施工階段。涉及工程建設的整個周期，綜合考慮，消除隱患，布置出最優方案。如圖2.2.1

圖2.2.1 現場總平面布置圖

（三）初步設計中的應用

在初步設計交底時，由于本工程結構形式復雜，外立面為多重折線曲面，而且方案設計和施工圖設計分屬兩家不同的單位，所以在設計階段，通過三維可視化交底，讓方案設計師更清晰的展示出設計意圖，減少理解偏差，提供了更便捷的交流溝通載體。

（四）施工圖紙校核中的應用

施工圖紙校核時，通過BIM進行圖紙校核，發現了建筑與結構、給排水、電氣、暖通等各個專業圖紙中圖紙缺失、建筑與結構不符、標注錯誤、碰撞、功能等各種問題。將此類問題匯總，結合三維模型，與設計師圖紙會審時一一提出，更加直觀地展現出來，得到了及時的改正，此項BIM應用大大減少了施工成本，縮短了工期，提高了施工質量 。

（五）施工過程中的應用

1、細部節點優化

針對高支模、薄壁斜墻、大跨度鋼結構等施工難點，對細部節點進行建模分析，模擬架體布置、斜率分叉點位置、鋼筋綁扎過程，發現施工過程中的問題，與設計師溝通，優化設計，向工人技術交底時，使用動畫展現每道工序的施工流程，指導工人現場施工。

2、 砌體工程中的應用

本工程結構形式為框架結構，二次結構中存在大量的蒸壓砂加氣砌體，且幾乎沒有標準層，砌體高度不一。面對這個施工難點，工程師們總結傳統砌體施工過程中可能產生的預留洞口偏差、現場排磚難度大等問題，應用BIM技術對砌體結構進行提前排布。綜合考慮管線綜合，優化了預留洞口布置。二次結構排磚時，將模型導入BIM5D中，設置砌塊規格和灰縫尺寸，圈梁、構造柱尺寸位置，可以生成自動排磚圖。調整自動排磚方案，確保在符合規范的情況下盡量減少碎磚數量，并保證墻體的美觀性，導出CAD圖紙指導實際施工。結合普遍應用的二維碼技術，施工工人可以通過手機設備，掃碼獲取墻體的排磚詳圖，確保施工正確。

經初步統計，通過此項應用，項目砌體工程工日減少15%，廢料減少20%，材料減少13%，通過限額配料，材料搬運工作也杜絕了圖做無用功。此項工作，獲得了工人一致好評，切實感受到建筑行業科技化轉化成果，帶來了可觀的效益，材料的減少浪費也是項目綠色施工的一大亮點。

圖2.5.2.1 砌體排磚圖

（六）管線綜合中的應用

本項目建筑多為異性結構，層高不一，運用BIM技術，對各樓層管線、設備機房、管道井等復雜部位進行管線綜合排布，為支吊架選型、管線類型、管線標高、碰撞分析等工作提供了全方面的技術支持，優化了支吊架選型，解決了各管線間、管線與建筑結構間沖突等問題上百項，避免了后期剔鑿工作，樓體安全、質量得到了后期保障。

三、BIM技術集成應用

（一） BIM+PM（項目管理）的集成應用

BIM與PM集成應用，是通過建立BIM應用軟件與項目管理系統之間的數據轉換接口，充分利用BIM的直觀性、可分析性、可共享性及可管理性等特性，為項目管理的各項業務提供準確及時的基礎數據與技術分析手段，以提升項目綜合管理能力和管理效率。BIM與PM集成應用，可以為項目管理提供可視化管理手段。

以BIM平臺為核心，集成土建、機電、鋼構、幕墻等各專業模型，并以集成模型為載體，關聯施工過程中的進度、合同、成本、質量、安全、圖紙、物料等信息，為項目的進度、成本管控、物料管理等提供數據支撐。通過BIM+PM集成的4D管理應用，進行4D進度跟蹤分析，可直觀反映出整個建筑的施工過程和形象進度，幫助項目管理人員合理制訂施工計劃、優化使用施工資源。通過5D管理成本分析，可以在BIM集成模型中獲取收入、計劃成本，在項目管理系統中獲取實際成本數據，并進行三算對比分析，輔助動態成本管理，大幅提高了管理工作效率。使用Fuzor軟件對復雜部位（設備機房等）進行可視化漫游，結合技術交底，方便管理人員進行管理及質量把控，確保施工準確，排布合理，提高施工效率、提升工程品質。

圖3.1.1 4D進度跟蹤分析? ? ? 圖3.1.2 5D管理成本分析

（二） BIM+數字化加工

空調機房、鍋爐房位于地下一層，因工期、質量要求，需采用預制加工手段。項目部協同設計單位、預制廠家、土建單位、設備廠家、安裝單位進行機房模型深化工作，將BIM模型中的數據轉換成數字化加工所需的數字模型，制造設備時，可根據該數字模型進行數字化加工，出具預制模型。

BIM設計人員對機房設備排布及管線走向進行優化排布后，將管段拆分，確定預制管道并編號。將整體模型及每一段預制管道模型及詳細數據交付預制設備生產廠家，廠家進行加工預制并做防腐等處理，采用專車運送至現場，然后交由專業施工人員進行安裝、調試工作。

（三） BIM+測繪先進技術

由于本工程建筑物外立面設計復雜，多重折線與波浪狀鏤空面給放線定位帶來極大麻煩，項目利用BIM放樣機器人將BIM模型中的數據直接轉化為現場的精準點位，提高了放樣精度，提升了工作效率，在智能化建筑放樣，輸出偏差報告，建筑物點位復核，現場數據采集等方面，體現了BIM技術與快速發展的測繪技術的完美融和。

施工過程中，通過3D激光掃描技術，獲取建筑物的三維信息數據，依據所采集到的點云數據建立3D模型，實際模型與圖紙設計模型進行對比，檢查現場施工情況，及時發現存在的誤差，實現過程糾正，提高了施工質量，也為精裝修的深化設計提供基礎數據。

圖3.3.1 三維激光掃描儀現場采點? ? 圖3.3.2 掃描成果點云

（四） BIM+3D打印技術

3D打印技術是一種快速成型技術，是以三維數字模型文件為基礎，通過逐層打印或粉末熔鑄的方式來構造物體的前沿技術。BIM與3D打印技術集成，不再需要復雜的工藝、措施和模具，只需將構件的BIM模型發送到3D打印機，短時間內即可將復雜構件打印出來，其精度可以保障復雜異型構件幾何尺寸的準確性和實體質量，方便方案展示、審查和進行模擬分析。

圖3.4.1 1-1#樓三維建筑模型? 圖3.4.2 3D打印機與打印模型

四、結語：

建筑行業的高速發展形勢，迫切需要高科技前沿技術參與進來，BIM技術作為其中佼佼者，與建筑行業緊密結合，為枯燥的建筑業加入了新鮮血液，是建筑行業發展的一大方向。通過更深層次地應用BIM技術，為施工者提供更廣的視角，建筑工程將擺脫傳統的施工方式，向科技化、智能化、全面化發展。

參考文獻：

[1]王耀，孔亞騰.BIM竣工模型在建筑工程中的應用[J].建材與裝飾，2019（19）：34-35.

[2]陳麗娜.BIM技術在建筑工程建設管理中的應用分析[J].建材與裝飾，2019（19）：174-175.

[3]陳寧，管校宜.BIM技術在建筑工程設計管理中的應用分析[J].居舍，2019（19）：26.

[4]文明豪.BIM管理理念在建筑工程施工管理中的應用研究[J].居舍，2019（19）：119.

[5]李淵斌.BIM虛擬施工技術在工程管理中的有效運用[J].建材世界，2019，40（03）：145-147+153.

[6]李鋼，彭皓.BIM技術在民用建筑設計中的運用[J].四川建材，2019，45（06）：44-46.

[7]劉建生，田穎南.BIMa在古建筑工程成本管理中的應用[J].工程造價管理，2019（03）：22-27.

[8]呂懷雷.BIM技術在建筑工程管理中的優化應用[J].住宅與房地產，2019（18）：126.

[9]張玲.BIM對建筑工程施工技術的影響研究[J].住宅與房地產，2019（18）：171.

[10]Daryn V. Fitz，Noha Saleeb. Examining the quality and management of non-geometric building information modelling data at project hand-over[J]. Arch