建筑工程中BIM 技術應用的探索與分析

韓瑩 HAN Ying

（武漢星啟置業有限公司，武漢 430000）

0 引言

建筑工程領域的BIM 技術近年來受到廣泛關注和應用。BIM 技術以其在數字化建模、數據管理和協同設計方面的優勢，為建筑行業帶來了革命性的改變。在這一數字化時代，越來越多的建筑項目采用BIM 技術來優化設計、提高效率和降低風險[1]。本文將對建筑工程中BIM 技術的應用進行深入探索與分析，重點關注其在設計階段、施工管理、成本控制以及項目協作中的表現。

1 BIM 技術的定義和特點

1.1 BIM 技術的定義

BIM 技術是一種基于數字化建筑信息模型的綜合性技術，通過可視化和數據庫管理系統整合建筑設計、施工和運維過程。它以三維建筑模型為基礎，集成了建筑元素的幾何、材料和構造信息，并包含了時間和成本等相關數據。BIM 技術通過實時協作和數據共享，為建筑項目的各個階段提供一致且精確的信息，優化項目管理和決策過程。借助BIM 技術，建筑專業人員可以在設計、施工和運維過程中，進行協同合作、資源優化和風險控制，以提高工程效率、降低成本并使項目質量得到提升。

1.2 BIM 技術的特點

1.2.1 可視化

可視化是指通過數字化建模，將建筑項目以三維形式可視化展現的過程（如圖1）。BIM 模型呈現了建筑的幾何形狀、空間結構、構件、設備等信息。這種可視化具有高度精確性，讓設計師、工程師和利益相關者能夠更清晰地理解建筑設計[2]。BIM 的可視化特點還包括交互性，用戶可以自由瀏覽和導航模型，以便全面了解設計細節。碰撞檢測功能可及早發現不同模型之間的沖突，減少設計錯誤和施工風險。通過可視化，項目團隊能更好地協作和溝通，促進項目的高效管理和成功交付。這使得BIM 技術在建筑行業中日益受到重視和廣泛應用。

圖1 可視化

1.2.2 協調性

在建筑和工程項目中，協調性是非常重要的，因為一個項目通常涉及眾多專業和領域的參與者，包括建筑師、結構工程師、機械電氣工程師、供應商、施工隊等。協調性在項目的各個階段都至關重要[3]。在設計階段，各專業必須密切合作，確保設計方案的各個方面相互兼容，避免沖突和誤差。在施工階段，需要對施工進度、材料供應等進行協調，以保證工程按時順利進行。在現代建筑中，BIM 技術在提高協調性方面發揮了重要作用。BIM 模型集成了多個專業的信息，可以進行碰撞檢測和沖突解決，幫助項目團隊及早發現和解決問題，從而提高項目的執行效率和質量。通過有效的協調性，建筑項目能夠更加高效地進行，減少成本和資源浪費，最終實現成功的交付。此外，BIM 技術還能將建筑信息進行集成和共享，讓各個建設單位能夠實時、直觀地了解自己的項目。

1.2.3 模擬性

模擬性指的是它在數字環境中對建筑和工程項目進行虛擬建模和仿真的能力（如圖2）。通過BIM，可以創建高度精確的三維模型，并在其中模擬項目的各個方面，如設計、施工、運營和維護階段。這種模擬性使得BIM 成為一個強大的工具，可以在項目的不同階段進行全面的預測和評估。設計師可以優化設計概念，施工團隊可以預測施工過程中的問題，并規劃最優的流程，同時在運營階段預測設施的運行和維護需求[4]。總體而言，BIM 技術的模擬性為建筑和工程項目提供了全方位的預測和分析能力，有助于提高項目的效率和質量。

圖2 施工工藝模擬展示

1.2.4 優化性

BIM 技術的優化性指的是其能夠通過整合和分析信息，實現建筑和工程項目的優化設計、施工和運營，以提高效率和減少資源浪費。BIM 模型的豐富信息使得項目團隊可以更好地預測和解決問題，優化設計方案，規劃最優施工流程，并在運營階段實現設施的高效管理和維護[5]。通過BIM 的優化性，項目團隊能夠更快速地做出明智決策，減少錯誤和重復工作，從而提升整體項目效率和可持續性。

1.2.5 可出圖性

繪畫能力指在建筑設計、施工及運營過程中，根據BIM 技術制作的建筑信息模型，能夠提供建筑設計效果圖和完整的施工圖[2]。通過BIM，可以快速、精確地生成平面圖、立面圖、剖面圖等，并輸出施工圖、材料清單和成本估算等文件。這種可出圖性使得項目團隊能夠更方便地與各方共享信息，并促進項目的順利實施。

2 BIM 技術在實際建筑工程案例中的應用

2.1 項目概況

本文以JZ 醫療中心項目為例，這是一個規模龐大的建筑項目，總建筑面積達到20.31 萬平方米，最高單體樓層為21 層，總高度為96.6米，采用框架-剪力墻結構。該項目的現場施工設計圖如圖3。BIM 技術在該項目的具體應用如表1。

表1 JZ 醫療中心項目BIM 的具體應用

圖3 施工設計圖

2.2 施工建造階段分析

2.2.1 施工圖紙會審中的應用

在基于BIM 的施工圖紙會審環節中，針對JZ 醫療中心項目，發現了大量圖紙錯誤，共計2149 項。這些錯誤包括柱平面位置錯誤、梁截面和標高錯誤、結構尺寸錯誤、機電和結構專業之間的碰撞沖突以及墻體洞口預留位置偏差等問題（見表2）。

表2 BIM 在施工圖紙會審中的應用

通過BIM 技術的應用，能夠在圖紙設計階段及時發現并解決錯誤，這為項目帶來了可觀的經濟效益。根據統計數據，通過BIM 技術的幫助，成功地防止了2149 項圖紙錯誤在施工階段造成的問題。這些糾正和修復工作不僅節省了大量的人力、時間和材料資源，還避免了重建或破壞已經施工的部分的需要。綜合考慮，估計通過預防這些錯誤所產生的成本節約約為51 萬余元，這對項目的整體經濟效益有著積極的影響。值得一提的是，BIM 技術的應用能夠更準確地評估和規劃各項施工工作，從而有效地降低了施工風險和錯誤的發生概率。通過在圖紙會審環節中的及時糾正和優化，能夠最大限度地提高項目的質量、效率和安全性。因此，BIM 技術在圖紙設計中的應用不僅為項目帶來了經濟效益，還為施工過程提供了更高水平的控制和管理。在未來的工程項目中，將繼續積極推廣和應用BIM 技術，以進一步提升項目的整體效益。

2.2.2 鋼結構施工中的應用

基于BIM 技術，在鋼結構加工全過程中實現了信息的有效獲取與存儲。通過建立鋼結構的數字化模型，以3D模型的形式呈現，并將具體的參數信息輸入到模型中，實現了鋼結構構件的參數化設計、制作、生產加工、運輸和安裝等整個生命周期的信息集成化管理。這樣的應用能夠防止因為信息丟失或傳遞不暢而導致施工受阻。為了探究BIM 技術在鋼結構數字化加工與安裝過程中的應用價值，融合了本工程實際案例進行了研究。通過對已建工程結構模型的分析，利用Revit 軟件的明細表統計功能，對各個構件的需求量進行了準確統計。然后，將統計得到的工程量和其他工程數據錄入到廣聯達計價軟件中，并根據我國建筑業現行的計價規范，計算出了該部分工程的預算費用。根據表3 顯示，該部分工程的預算費用為5037767.97 元。

表3 單位工程造價費用匯總表

通過以上分析，可以清晰地看到BIM 技術在鋼結構施工中的價值。它能夠高效地獲取和管理工程相關信息，從而提高施工過程的效率和準確性。通過數字化模型的應用，能夠更好地掌握工程數據，實現對各個構件的精準統計和預算，為項目的管理和決策提供了可靠的依據。

2.2.3 機電安裝工程中的應用

BIM 技術在工程領域的實際應用中，尤其在機電安裝深化設計方面，具有顯著的經濟價值。以JZ 醫療中心項目為例，利用Navisworks 軟件進行機電專業部分的碰撞檢查與設計優化。根據碰撞報告數據顯示，共發現了1837 余處沖突，涉及機電各專業管線。其中，機電專業與土建專業發生了148 處碰撞，橋架與橋架碰撞290 處，橋架與管道碰撞255 處，橋架與風管碰撞191 處，管道與管道碰撞696處，風管與風管碰撞257 處。更多詳細信息可參見表4。

表4 機電安裝工程中的BIM 應用

根據表中的統計數據，可以得知該項目的分部工程存在1837 處碰撞問題。通過使用BIM 技術，可以在施工前期盡早發現并解決碰撞問題，從而避免后期調整和額外的施工成本。據歷史經驗推算，這種優化措施可以幫助項目節省相當可觀的費用，約為15.74 萬元。

通過該項目的實施，可以深入了解到BIM 技術在工程領域中的流程，并發現它在該工程中所帶來的影響和價值。具體研究結果顯示，通過利用BIM 技術，在設計階段能夠減少總工期33%；圖紙錯誤導致的變更降低約85%；成本測算時間縮短了80%；圖紙深化設計時間減少約60%；各專業之間的協同工作和交流時間減少了25%；施工整體質量提升了83%；建筑物資的節約達到了8%；人工成本減少10%；施工工期縮短了8%。

3 結束語

綜上所述，BIM 技術作為一種領先的數字化技術，在建筑工程中的應用已經得到廣泛認可和應用。它的可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性等特點使其在建筑項目中發揮著重要的作用。同時通過案列分析，BIM 技術在JZ 醫療中心項目中的應用顯示出了明顯的經濟效益和工程管理優勢。通過持續的努力，未來BIM 技術將不斷推動建筑行業向著更高效、智能和可持續的方向發展。