BIM 技術在建筑施工中的應用

張宗祥

湖北華頂建筑工程有限公司（431700）

0 前言

工程建設是一個非常復雜的的過程。傳統的建筑施工管理主要是通過二維圖紙、文字等信息的傳遞來實現，各專業分工較獨立，因而在建筑施工的過程中經常會碰到:建筑結構設計與機電施工設計相互矛盾；原設計與施工現狀相互碰撞；設計變更不斷，且變更體量出入大，使后期結算工作量巨大。隨著軟件和互聯網技術的發展，BIM 技術已經應用于建筑工程項目的設計、建設、運營和管理，在進度、質量、成本、風險、信息等方面發揮積極作用。

1 BIM 技術介紹

BIM 是 Building Information Modeling 的縮寫，即建筑信息化模型，其核心是Information（信息）[1]。BIM 技術是基于三維的建模設計，根據虛擬出來的三維立體模型，達到三維可視化設計，根本上有別于二維的CAD 設計。

1.1 可視化

BIM 技術可以借助模型直觀地展現復雜的建筑結構，還可以將建筑的信息與數據有效收集并處理，由此可見，BIM 技術具備著可視化及數字化的特征，它改變了傳統的二維圖紙展示模式，將建筑的三維模型展示給管理人員及施工人員，使得項目的設計、建造、運營過程都在可視的狀況下開展。

1.2 模擬性

BIM 技術具備信息化的特征，它可以結合具體的工程數據與信息，進一步搭建符合工程特征的三維立體模型，進一步借助智能模型、數字技術以及網絡平臺開展對建筑的各類模擬，通過模擬為建筑施工提供具體指導。在設計階段，BIM 技術可以對設計上需要模擬的一些東西進行模擬試驗，如節能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導模擬等。在招投標和施工階段可以進行4D 模擬 （三維模型加項目的發展時間），也就是根據施工的組織設計模擬實際施工，從而確定合理的施工方案來指導施工。還可以進行5D 模擬（基于3D 模型的造價控制），從而實現成本控制[2]。

1.3 可出圖性

BIM 技術并不是為了出建筑設計院所的建筑設計圖紙及一些構件加工的圖紙，而是通過對建筑物進行了可視化展示、協調、模擬、優化以后，可以幫助業主出如下圖紙: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。

1.4 協調性

協調性是建筑業中的重點內容，不管是施工單位、業主及設計單位，無不在做著協調及相配合的工作。一旦項目的實施遇到了問題，就要將各有關人士組織起來開協調會，找施工問題發生的原因及解決辦法，然后出變更、作相應補救措施。但是僅靠事后的協調并不能建成一個完美的項目，BIM 的協調性就可以幫助處理這種問題，也就是說BIM 建筑信息模型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，從而盡量避免后期各部門之間碰撞問題的產生。

2 BIM 技術的應用價值

2.1 三維渲染

BIM 技術的應用可以實現最佳視覺效果。根據建筑工程施工圖紙可以逼真地展現出施工現場的布置情況,合理制訂建筑工程施工方案,并對多種建筑工程施工方案進行對比，選出最佳的施工方案。BIM 建模在建立完成后依舊可以進行三維渲染，以提高BIM 建模的精度,提高建筑工程中標的概率。

2.2 快速算量

在建筑企業設置BIM 信息庫時，可以應用6D信息庫進行數據的快速計算，這樣可以提高建筑工程預算的精度，進而提高建筑工程施工管理效率。BIM 建模還可以有效控制建筑工程施工成本，提高建筑企業的經濟效益。在傳統的建筑工程施工管理模式下，建筑企業無法有效整合建筑工程施工中產生的數據, BIM 建模的應用可以實現建筑工程施工的精細化管理，提高資源的利用率，降低能耗。BIM技術具有可視功能，實現虛擬建筑工程施工，建筑工程施工管理人員可以隨時了解建筑工程施工進展,并有效協同[3]。如果建筑工程管理人員發現建筑工程施工中存在問題，必須及時分析問題存在的原因,并針對存在的問題及時采取調整對策。

2.3 碰撞檢查

BIM 的特點在于三維可視化，降低識圖誤差。利用BIM 的三維技術在前期進行碰撞檢查，直觀解決空間關系沖突，優化工程設計，減少在建筑施工階段可能存在的錯誤和返工，而且優化凈空，優化管線排布方案。施工人員可以利用碰撞優化后的方案，進行施工交底、施工模擬，提高施工質量，同時也增加了與業主溝通的能力。

3 建筑施工中BIM 技術的具體應用

3.1 施工平面布置

建筑工程施工中受到諸多因素的影響，導致建設過程受到現場實際情況及突發狀況的影響不斷發生變化。若是依照以往的靜態平面設計的方式施工，便會造成施工中出現諸多問題，導致施工計劃停滯，無法進行，設計人員需花費大量的時間及財力物力進行調整。再次設計新的施方案，這樣做會造成人力物力的大量消耗，增加了工作量，延長了工程建設的周期，甚至會對整個工程的施工質量帶來影響。BIM 技術則是在圖紙設計的過程中運用三維視圖的方式建立數量化模型實現整個施工過程的可視化管理，對于工程中的各個構件的尺寸位置材質都能做到實時監控，將工程施工過程中所需的所有參數涵蓋。在工程建設過程中，一旦出現突發情況，BIM 技術便可發揮其調節性作用，模型會隨著實際情況的變化而自動進行調整，方法快捷便利，而且不會影響到整個工程項目的正常運行。建筑施工過程中BIM 的使用其實是為了發現房建施工中出現的問題，并采取簡單快捷的方式進行有效解決，并進一步的完善工程建設的施工方案。建筑施工過程中，不同的施工方案具有不同的是特征，房建施工主要分為地基與基礎工程主體結構工程及后期的裝飾裝修工程，BIM 技術的運用,在平面位置實現對三個不同施工階段進行平面布置方案設計，同時實現對各個設計方案之間的優化整合，進而融合出一套最有利于工程施工的平面布置方案。

3.2 施工質量控制

近年來，隨著人們的安全意識不斷提升，建筑工程施工中的質量安全問題也受到越來越多的關注。雖然房屋建筑工程的施工技術水平在不斷提升，建筑材料也在不斷地創新，但是施工過程中仍然存在很多的問題，如建筑材料使用不規范，施工人員的綜合技能不高，施工質量問題無法實時監控等問題。BIM 技術在建筑工程中的運用,可以有效解決這些問題，提升工程建設的效率，確保工程施工的質量。在材料方面，BIM 技術在平面布置中可以儲存施工材料和器械相關的信息模塊，通過互聯網技術的運用，促使項目管理的相關人員在第一時間查詢到所需材料及機械設備的信息，對比出施工現場所需的材料與機械設備是否一致，且能在短時間內控制并遏制不合格材料在工程中的應用, 確保各項材料及設備能夠合理使用。在施工技術質方面,BIM 技術可以對施工技術流程進行模擬，從而建立起規范標準，施工人員便可以依照相關的流程標準進行工作，實現計劃與實際施工的有效契合[4]。

3.3 進度控制

建筑工程施工有一定的工期限制，在施工過程中必須實時掌控施工的進程。在以往的管理方式中雖然制訂了較為詳細的施工進度計劃，但在施工過程中,由于各方面因素的影響,導致未能按照實現的施工進度計劃表順利完成任務的現象時有發生。正所謂計劃趕不上變化,在建筑工程施工中，很多因素都會導致施工進度無法控制。在傳統的設計圖紙中采用的是平面表示的方法遠遠沒有現在的這種三維圖像的設計方法直觀。BIM 技術利用三維圖像的原理,與傳統的進度計劃相比較，能夠減少工作量，確保準確性，同時具有很大的可調控性，能夠實現對施工過程中發生的問題進行識別及時調整。一旦在施工的過程中出現施工與圖紙相矛盾的問題就可以及時作出改變，不會對工程的進度造成較大的影響，實現對工程進度的可控。

3.4 質量管理

建筑施工難以避免出現錯誤，若能夠及早發現，能夠減少返工，降低工程成本。在施工現場，將BIM模型和施工作業情況相結合，能規避錯誤的發生。以往工程現場質量檢查，多采取目測和實測等方法，若需要進行數據校核時，需調取相關文檔資料，增加了工作的繁雜程度。應用BIM 技術，將建筑工程質量信息全部掛接到建筑BIM 模型上，管理人員通過瀏覽模型，能夠發現質量問題，明確問題在各個層面的流轉情況，促使質量問題高效處理。在質量管理工作中，結合運用BIM 技術和信息技術，如視頻監控系統，能夠優化質量檢查及控制手段。

4 結語

BIM 技術帶給我們的并不僅僅是一個高效的工具，更是一種建設施工的全新理念。也許在不久的將來，你會看到在施工現場，一位頭戴安全帽的工程師，手里拿著一個IPAD，在檢查施工情況。我堅信，BIM 系統必將成為建筑行業的發展趨勢，并逐漸改變建筑行業的傳統工作方式。