淺談BIM技術在建筑工程施工中的應用

李雨擎

（沈陽化工大學）

1 引言

隨著現(xiàn)代建筑不斷向信息化、智能化方向發(fā)展，BIM技術已經成為建筑工程建設中的關鍵技術，其應用范圍不斷擴大，在應對日益結構化、復雜化的建筑工程建設方面有獨特優(yōu)勢。BIM技術具有可視化、模擬性、協(xié)同性等優(yōu)勢，在建筑工程施工全生命周期中，能夠有效優(yōu)化施工準備、實施動態(tài)化施工模擬、加強施工全面管控，從而優(yōu)化施工質量、加快施工進度、保障施工安全，促進建筑行業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。

2 運用BIM技術優(yōu)化施工準備

建筑工程施工前期準備是確保施工過程順利運行的關鍵階段，運用BIM技術優(yōu)化施工準備，主要包括檢驗施工方案規(guī)劃的合理性、優(yōu)化調整施工設計。

2.1 檢驗施工方案和規(guī)劃

在建筑施工中運用BIM技術，首先需要建立BIM模型，BIM建模過程是對建筑物構造過程的預演。借助BIM可視化特征，通過建模能夠實現(xiàn)對施工方案與規(guī)劃的校核，對施工過程中不合理或存在安全隱患的問題及時進行改進，從而保證施工方案和各項規(guī)劃的合理性。

2.2 優(yōu)化調整施工設計

BIM技術的核心優(yōu)勢在于三維模型的建立，在施工設計過程中，BIM模型能夠為施工人員提供跨專業(yè)系統(tǒng)環(huán)境，通過對各專業(yè)之間可能出現(xiàn)的碰撞進行分析檢驗，實現(xiàn)了各工種協(xié)同施工設計的優(yōu)化。同時，利用BIM三維模型，能夠實現(xiàn)任意部位的剖面切割，實現(xiàn)對管線施工等復雜施工環(huán)節(jié)的觀察并優(yōu)化調整，獲得準確可靠的施工方案。

例如，在超高層大型建筑項目管線施工設計中，運用BIM技術：

①可以通過三維模型直接看出各專業(yè)協(xié)調碰撞結果，找出2D圖形中不能直接看出的管線問題；

②通過模型剖面圖，能夠直接觀察并調整管線的設計標高，確保其滿足設計要求，為實際施工提供可靠依據(jù)；

③在三維模型中實現(xiàn)對各種管線的碰撞檢測，獲取建筑物與管線之間、管線與其他工種施工之間、管線與管線之間的各種碰撞信息，從而為施工人員優(yōu)化管線施工，調整施工工序提供可靠的依據(jù)，最大限度避免實際施工過程中出現(xiàn)的管線碰撞問題。

3 運用BIM實施動態(tài)化施工模擬

基于BIM的動態(tài)化施工模擬對保障施工安全，提高施工質量和效率發(fā)揮重要作用。在建筑工程實際施工中，為避免自然環(huán)境、人為因素等各種因素影響，需要不斷調整施工過程。

3.1 基于BIM模型的動態(tài)施工模擬

在BIM模型中，將現(xiàn)實環(huán)境和組件轉換為相應的數(shù)據(jù)信息，輸入到BIM模型中進行識別，可以通過模型實時呈現(xiàn)施工現(xiàn)場，借助BIM技術的模擬性，實現(xiàn)對施工過程的動態(tài)化模擬，對可能出現(xiàn)的問題進行預測，從而為現(xiàn)場施工提供可靠指導。

例如，在懸空位置鋼結構節(jié)點吊裝施工過程中，通常需要設置臨時支撐措施，以確保安裝過程的安全穩(wěn)定。圖1為某建筑項目懸空鋼結構吊裝施工中的斜撐支撐架安裝模擬圖。

圖1 帶斜撐支撐架

臨時支撐措施的支撐點位置、支撐結構以及支撐材料性能均對支撐措施的穩(wěn)定性有直接影響。運用BIM技術，可在模型中輸入鋼結構吊裝施工節(jié)點、臨時支撐結構的相關數(shù)據(jù)信息，實施施工模擬，獲得最佳臨時支撐結構、位置及材料的相關信息，同時還可以清晰反映出施工過程中需要注意的事項，最大限度保證施工安全與質量，避免因施工問題影響施工進度。

3.2 優(yōu)化施工現(xiàn)場布置

BIM模型是對建筑物及相關數(shù)據(jù)信息的集成，包括施工現(xiàn)場環(huán)境信息，通過模型可虛擬施工現(xiàn)場環(huán)境。在施工動態(tài)化模擬過程中，可根據(jù)施工實際進行現(xiàn)場場地布置規(guī)劃，消除施工作業(yè)過程中可能發(fā)生的空間沖突，優(yōu)化場地布置，提高施工安全、文明。例如，通過BIM施工現(xiàn)場環(huán)境模擬，得到大型設備，如起重機、吊裝設備等布置最佳位置，確保施工安全；優(yōu)化場地路線，提高施工道路規(guī)劃的科學性，實現(xiàn)施工人員、材料及設備運輸?shù)母咝浴?/p>

4 運用BIM技術加強施工全面管控

建筑施工過程管控貫穿施工全生命周期，是確保建筑工程施工穩(wěn)定運行的關鍵，運用BIM技術實施施工全面管控，能夠檢驗施工管理方案的科學性，有效提高施工協(xié)調性，優(yōu)化施工過程管控效果。在運用BIM技術的施工管控中，主要管理維度包括四個方面：施工過程協(xié)調性管控、施工進度科學化管控、施工質量可靠性管控、施工成本效益性管控（見圖2）。

圖2 運用BIM技術的施工全面管控

4.1 施工過程協(xié)調性管控

在施工過程協(xié)調管理中，通過BIM系統(tǒng)管理平臺，嚴格按照施工設計方案，可實現(xiàn)對各個施工環(huán)節(jié)、施工工序的協(xié)調管控。當前，建筑施工管理不斷向精細化管理發(fā)展，在BIM系統(tǒng)中，通過模擬各個施工環(huán)節(jié)，能夠實現(xiàn)各環(huán)節(jié)施工的有效銜接，并且根據(jù)施工技術要求協(xié)調各施工工序，降低施工作業(yè)風險，合理規(guī)劃施工過程，提高施工全過程的協(xié)調性。

4.2 施工進度科學化管控

建筑工程項目施工進度直接影響項目建設效益，在運用BIM技術實施施工進度管控的過程中，可以建立4D建筑模型（即3D模型+時間），將施工計劃與施工周期要求有機結合在一起，通過對施工全過程進行可視化動態(tài)呈現(xiàn)，確定各個施工階段的最佳時間控制，從而實現(xiàn)施工進度的科學化管控。在BIM模型中，可將3D參數(shù)化模型與Project數(shù)據(jù)進行全面對接，從而確保施工進度的時空一致性，優(yōu)化施工人員、材料、設備等各項資源，實現(xiàn)科學化施工進度管控。

4.3 施工質量可靠性管控

BIM模型為施工質量管控提供了可靠依據(jù)。在建筑工程施工過程中，通過在BIM模型中對施工全過程進行動態(tài)可視化展示，能夠為施工人員的實際施工提供可靠依據(jù)，包括精確定位建筑構件及預埋件的位置，科學構建各類支護結構，通過施工碰撞檢測優(yōu)化施工設計、施工結構等各項沖突問題等等。同時，在施工質量管控中，BIM系統(tǒng)可以根據(jù)終端采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，自動完成問題描述、匹配以及現(xiàn)場指導改進等，通過平臺還可以實現(xiàn)與參建各方的溝通交流，避免項目建設信息過載或流失，影響施工質量。因此，BIM技術能夠為施工質量管控提供可靠依據(jù)。

4.4 施工成本效益性管控

在BIM模型中，結合施工設計與進度，能夠對建筑物中任何一個構件的成本信息進行完整、直觀的呈現(xiàn)，并且結合施工進度、質量、安全等各方面要求，根據(jù)構件工程量，制定合理的資金需求計劃。一方面，BIM模型中包括建筑物全部數(shù)據(jù)信息，且覆蓋項目全生命周期，在其中進行施工成本管控，可以通過模型中工程量信息與材料、價格等內容進行智能化連接，不用再進行人工成本核算，且能夠保證成本核算的精確性；另一方面，BIM模型中的成本管理系統(tǒng)通過將成本信息與系統(tǒng)服務器對接，能夠實現(xiàn)成本數(shù)據(jù)的自動化整理分析，并建立成本參數(shù)庫，為項目施工成本的動態(tài)化管理提供重要依據(jù)，最大限度優(yōu)化施工成本，提高成本效益性。

4.5 BIM應用體會與反思

通過對BIM技術在建筑施工中的應用分析可知，其在提高建筑工程施工整體效益方面具有顯著作用。但是，由于目前我國對于BIM技術的應用起步較晚，經驗欠缺，因此在實際應用中還可能出現(xiàn)一些問題，影響B(tài)IM技術的深度應用。從實際情況看，BIM技術在建筑工程施工應用中，在各種技術問題方面的應用已經相對較為深入，能夠有效保障施工質量、進度及安全，實現(xiàn)施工效益最大化。然而，在建筑施工項目整體統(tǒng)籌管理方面的應用還相對薄弱。建筑工程施工過程涉及開發(fā)投資方、設計方、總承包、專業(yè)分包、監(jiān)理方、政府及相關部門等等，各方在項目建設不同時期均承擔重要角色。在建筑工程施工管理中，利用BIM實現(xiàn)各方的統(tǒng)籌管理，才能更好地實現(xiàn)BIM技術在建筑施工中的整體應用。因此，在未來研究中，相關人員應當重視應用BIM進行項目統(tǒng)籌管理的研究，從而推進BIM技術應用體系與建筑工程建設全過程的深度融合，充分發(fā)揮BIM技術優(yōu)勢。

5 結語

BIM技術在建筑工程施工中的應用，能夠實現(xiàn)對建筑施工全生命周期的有效管控，不僅能夠確保工程施工質量、施工進度和施工安全，同時，還可以實現(xiàn)施工效益的最大化，為建筑行業(yè)的發(fā)展發(fā)揮重要的推動作用。