BIM技術在建筑工程中的應用研究

武燕

【摘要】BIM技術不僅集成了建筑物的完整信息，同時為建筑工程各方提供了一個三維交流的平臺，使建筑工程在設計、施工和投入使用各階段都能在虛擬狀態下完成，對出現的問題都能及時解決并對方案進行優化處理。BIM技術可以降低建筑項目各種投入風險，提高生產效率。

【關鍵詞】BIM技術;三維建模;虛擬施工

當今世界，科學技術的發展突飛猛進，建筑工程中的新技術、新材料、新工藝的不斷出現使我們做出的工程在保證建筑物安全性、適用性和耐久性的同時，更要努力為大家建造出更安全、更高效、更健康、更環保、更經濟的生產和生活場所。隨著計算機軟硬件和網絡技術的發展，當下新技術中BIM建模虛擬技術逐漸在建筑工程的各個方面得到廣泛應用。BIM技術顛覆了以往建筑工程中“先建后試”的習慣思維，可以在虛假的建模空間里“先試后建”，極大減少各種資源的浪費，為建筑工程的順利開展提供便利的條件。BIM技術是利用電腦軟件建立工程三維可視模型，通過網絡技術使建筑工程項目各相關方可以通過信息平臺共享成果，從而對設計、施工、使用全過程進行預控、分析和評估。

一項新技術的出現能獲得用戶的認可，說明該技術的使用能指導生產和實踐并獲得可觀的經濟效益。BIM技術利用三維建模可視設計和虛擬施工技術能優化設計和施工方案，減少人力和資源浪費，最大限度降低工程成本投入，可以說BIM技術的使用絕對稱得上是一項非常有價值的技術。

1、建筑信息模型（BIM）的概念

1.1?建筑信息模型（BIM）技術的出現

CAD技術的出現將手工繪圖推向計算機輔助制圖，實現了工程設計的第一次信息革命，但此項信息技術對產業鏈的支撐作用是斷點的，各領域和行業之間的關聯遠遠不能滿足生產的需要，信息化的綜合應用明顯不足。人們逐漸意識到與建筑工程項目有關的信息對整個建筑全壽命周期至關重要。為了快速處理與建筑工程有關的各種信息，合理安排工期，控制生產成本，盡量消滅建設項目中的設計不當，作為溝通各環節的建筑信息模型（BIM）技術隨之產生。

BIM這一方法和理念由歐特克公司在2002年率先提出，目前已經在全球范圍內得到業界的廣泛認可。歐特克建筑工程分公司事業部總部大樓應用了BIM技術，并將可持續設計的理念貫穿其中。我國已經將BIM技術作為國家科技部“十一五”的重點研究項目，并被住房和城鄉建設部確認為建筑信息的最佳解決方案。

1.2、建筑信息模型（BIM）的概念

1.2.1?BIM的概念：McGraw?Hill定義為BIM是利用數字模型對項目進行設計、施工和運營的過程。按美國國家BIM標準：BIM是一個設施（建設項目）物理和功能特性的數字表達;BIM是一個共享的知識資源，是一個分享有關這個設施的信息，為該設施從概念到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據的過程;在項目不同階段，不同利益相關方通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責的協同作業。

1.2.2?BIM的基本特征：⑴?BIM不限于在設計中的應用，它可應用在建設工程項目的全壽命周期中;⑵用BIM進行設計屬于數字化設計;⑶BIM的數據庫是動態變化的，在應用過程中不斷在更新、豐富和充實;⑷BIM提供了一個項目參與各方協同工作的平臺。

1.2.3?BIM技術的核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數字化技術，為這個模型提供完整的、與實際情況一致的建筑工程信息庫。

2、BIM技術在建筑工程的應用

2.1?BIM技術在建筑工程設計階段的應用

BIM技術在設計階段的應用主要體現在利用三維建模技術對建筑物進行可視化靜態展示從而對項目設計進行分析，通過虛擬施工即“先建后試”對建筑項目的設計方案進行檢測，從而對建筑設計進行優化，確保設計的可施工性。

2.1.1?BIM技術的可視化設計

BIM技術使設計師能擁有三維可視化的設計工具，通過三維建模能夠展示出建筑物實際面貌，所見即所得，更重要的是通過工具的提升，讓設計師能使用三維的思維模式來完成工程設計，同時也使得業主不需要特別專業的建筑知識即能見到自己最終的產品。

我們在施工中遇到圖紙中普遍的問題就是各專業之間相互發生碰撞和沖突。如管道與受力構件發生碰撞，建筑設備與結構之間發生沖突，或者各專業設施之間也可能發生交叉。上述情況如在設計審核中未發現，不可避免要出現設計變更來對施工進行返工，額外增加施工成本，同時會影響施工工期。

2.1.2?虛擬施工，優化設計

BIM技術對建設項目也可采取虛擬施工，通過虛擬施工發現設計中可施工性不強或不可行等問題，利用BIM檢測平臺可方便的發現上述問題并反饋給設計人員，設計人員會對設計問題及時做出分析并快速的解決問題。BIM技術的設計檢測在設計之初就開始，是一個“設計-檢測-設計”的循環過程，直到解決所有的設計問題，從根本上消除設計錯誤和問題，減少了在施工階段因設計問題的返工成本。

2.2?BIM技術在建筑工程施工階段的應用

2.2.1?“先試后建”，虛擬施工

虛擬施工是BIM技術在施工階段的運用，它是一種在虛擬環境中建模、模擬、分析建筑設計和施工過程的數字化、可視化技術。利用這種技術施工現場輸出的同步畫面可向各方展示工程進度，其結果使參與工程各方的溝通、協調更加富有成效。簡單地說，虛擬施工就是“先試后建”，傳統的施工方案主要基于項目經理和項目組的經驗。對于結構復雜的大型建設項目僅靠施工的經驗來編制施工方案一定會受到各方的質疑，同時由于建筑項目的單一性和不可重復性，施工方案同樣具有不可重復性。

施工現場虛擬三維全真模型可以非常直觀、便利地協助施工管理者分析現場的限制，找出潛在的問題，制定可行的施工方法。虛擬施工過程包括了施工順序、設備調試、資源配置等。通過模擬，可發現不合理的施工順序、設備調用程度與沖突、資源的不合理使用、安全隱患、作業空間不充足等問題。

2.2.2?優化施工管理

為了解決施工過程中的問題，我們往往要配備大量的管理人員，從而給項目增加大量的管理成本。模擬施工的過程再現不僅可以制定完善的施工方案，同時也清晰的展示了整個施工過程。BIM技術為建造者提供一個身臨其境的虛擬空間，通過多種媒體對感官刺激獲得對所需解決問題的清晰和直觀的認識，為施工管理人員和工人進行開工前培訓和實際操作提供了參考。

2.3?竣工模型交付

當一個建設項目建造完成準備投入使用時，首先需要對建筑進行必要的測試和調整，以確保它可以按照當初的設計進入正常運營。BIM技術能將建筑物空間信息和設備參數信息有機地整合起來，從而為業主獲取完整的建筑物全局信息提供途徑。通過BIM與施工過程記錄信息的關聯，甚至能夠實現包括隱蔽工程資料在內的竣工信息集成，不僅為后續的設施管理帶來便利，并且可以在未來進行維修、改造、擴建過程中提供有效地資料信息。

3、BIM技術的應用與現實的矛盾

盡管BIM技術已經在國內不少建筑企業開始使用，但該技術要求建設者必須有相當水平的計算機能力，在此基礎上掌握三維建模技術和信息處理技術，而實際現狀是大多數施工企業仍依靠傳統方法進行施工，從業建設者多數沒有相匹配的技術做支持。這就要求我們更多的進行充電，及時更新自己所學的知識，從而可以更容易、更有效的做好施工管理。各級建設主管部門也應該定期組織BIM技術的培訓或者專設BIM技術培訓班來滿足大家對該技術的學習。

總而言之，BIM技術的使用徹底顛覆了傳統建筑工程運行模式，必將引發建筑行業一次革命性的變革。