談BIM技術(shù)在土木工程的應(yīng)用

蘆琴 屈朗

（1.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西楊凌 712100 2.新加坡RO結(jié)構(gòu)咨詢公司）

引言

美國《經(jīng)濟(jì)學(xué)家》雜志2000年刊登的資料表明：在建筑業(yè)中由于工作能效低、正確率不高以及工期延誤等因素每年在美國的建筑業(yè)投資中會(huì)產(chǎn)生近40%的經(jīng)濟(jì)損失，其中浪費(fèi)比例高達(dá)30～40%。如何改變建筑業(yè)的這種現(xiàn)狀，減少浪費(fèi)和其它不必要的損失，從而降低投資損失率，是從事建筑業(yè)及其相關(guān)行業(yè)人員的努力方向和研究主題。

隨著IT在全球的快速發(fā)展，不少科研工作者將研究內(nèi)容聚焦于IT技術(shù)和建筑技術(shù)的結(jié)合上。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：全球制造業(yè)和建筑業(yè)的GDP規(guī)模基本相同，大約為3萬億美元左右，而建筑業(yè)在IT的投資不足制造業(yè)的20%。因此，加大建筑業(yè)在IT領(lǐng)域的投資，開發(fā)適用于建筑業(yè)的應(yīng)用軟件，提高IT技術(shù)的應(yīng)用能力是提高建筑業(yè)生產(chǎn)效率的必由之路。

1 BIM簡介

BIM是一種用于設(shè)計(jì)、施工、管理的方法，運(yùn)用這種方法可以及時(shí)并持久地獲得高質(zhì)量、可靠性好、集成度高、協(xié)作充分的項(xiàng)目信息。

BIM技術(shù)主要包含3方面的內(nèi)容：

（1）BIM 數(shù)據(jù)，即 BI Model；

（2）BIM 應(yīng)用，即 BI Modeling；

（3）信息管理，即 BI Management。

BIM的五大特點(diǎn)是：

（1）可視化。能夠同構(gòu)件之間形成互動(dòng)性和反饋性的可視，項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營過程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行。

（2）協(xié)調(diào)性。可在建筑物建造前期對(duì)各專業(yè)的碰撞問題進(jìn)行協(xié)調(diào)，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，提供出來。

（3）模擬性。節(jié)能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導(dǎo)模擬、4D模擬、5D模擬、日常緊急情況的處理方式模擬。

（4）優(yōu)化性。包括兩項(xiàng)：①項(xiàng)目方案優(yōu)化：利用模型提供的各種信息來優(yōu)化，如幾何、物理、規(guī)則、建筑物變化以后的各種情況信息；②特殊項(xiàng)目的設(shè)計(jì)優(yōu)化：給復(fù)雜程度高的建筑優(yōu)化

（5）可出圖性。具體包括三項(xiàng)內(nèi)容：綜合管線圖（經(jīng)過碰撞檢查和設(shè)計(jì)修改，消除了相應(yīng)錯(cuò)誤以后）；綜合結(jié)構(gòu)留洞圖（預(yù)埋套管圖）；碰撞檢查偵錯(cuò)報(bào)告和建議改進(jìn)方案。

實(shí)際工作中常用到的方法有傳統(tǒng)方式和BIM技術(shù)。傳統(tǒng)方式的特點(diǎn)是：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；分專業(yè)出圖；2D；專業(yè)表達(dá)；計(jì)算機(jī)輔助畫圖；效果圖。對(duì)應(yīng)的BIM技術(shù)的特點(diǎn)是：建筑信息模型；各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)成果集成；3D，（4D是在3D增加一維時(shí)間維，實(shí)現(xiàn)建造過程仿真，5D在4D基礎(chǔ)上再增加一維造價(jià)。實(shí)現(xiàn)基于BIM的項(xiàng)目管理到全壽命周期管理BLM。）。

設(shè)計(jì)成果可視化；設(shè)計(jì)元素?cái)?shù)字化、模塊化；實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)據(jù)集成；全息透視圖，動(dòng)態(tài)演示設(shè)計(jì)優(yōu)化，沖突檢查。

將BIM與傳統(tǒng)方式的相關(guān)技術(shù)參數(shù)經(jīng)過對(duì)比分析可以看出BIM的優(yōu)越性非常明顯。

2 BIM的具體應(yīng)用

目前，BIM技術(shù)在土木工程領(lǐng)域應(yīng)用的越來越普遍，總的來說，具體應(yīng)用在以下七個(gè)方面：

（1）深化設(shè)計(jì)：基于施工BIM模型結(jié)合施工操作規(guī)范與施工工藝，進(jìn)行建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)備等專業(yè)的綜合碰撞檢查，解決各專業(yè)碰撞問題，完成施工優(yōu)化設(shè)計(jì)，完善施工模型，提升施工各專業(yè)的合理性、準(zhǔn)確性和可校核性。

（2）場(chǎng)布管理：基于施工BIM模型對(duì)施工期內(nèi)不同時(shí)間段的現(xiàn)場(chǎng)地形狀況、已有設(shè)備、所處環(huán)境、施工片區(qū)、臨建結(jié)構(gòu)及設(shè)施、材料加工區(qū)、材料堆放區(qū)、臨時(shí)用水電、機(jī)械設(shè)備、安全文明施工設(shè)施等進(jìn)行規(guī)劃布置和分析優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地布置科學(xué)合理。

（3）施組管理：基于施工BIM模型，結(jié)合不同階段的工序和工藝等要求，對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行可視化模擬，依據(jù)此模擬對(duì)施工方案開展分析和優(yōu)化，從而提高方案審核的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)施工方案的可視化交底。

（4）進(jìn)度管理：基于施工BIM模型，可以采用計(jì)劃進(jìn)度模型和實(shí)際進(jìn)度模型二者的動(dòng)態(tài)鏈接，進(jìn)行計(jì)劃進(jìn)度和實(shí)際進(jìn)度的對(duì)比，找出差異，分析原因，BIM4D進(jìn)度管理直觀的實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度的虛擬控制與優(yōu)化。

（5）材料、設(shè)備管理：基于施工BIM模型，可動(dòng)態(tài)分配各種施工資源和設(shè)備，并輸出相應(yīng)的材料、設(shè)備需求信息，并與材料、設(shè)備實(shí)際消耗信息進(jìn)行比對(duì)，實(shí)現(xiàn)施工過程中材料、設(shè)備的有效控制。

（6）質(zhì)量、安全管理：基于施工BIM模型，對(duì)工程質(zhì)量、安全關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行模擬仿真以及方案優(yōu)化。利用移動(dòng)設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工程質(zhì)量、安全進(jìn)行檢查與驗(yàn)收，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量、安全管理的動(dòng)態(tài)跟蹤與記錄。

（7）竣工管理：基于施工BIM模型，將竣工驗(yàn)收信息添加到模型，并按照竣工要求進(jìn)行修正，進(jìn)而形成竣工BIM模型，作為竣工資料的重要參考依據(jù)。

3 結(jié)束語

與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件相比，BIM技術(shù)有著不可替代的優(yōu)越性，因而被廣泛的采用，在未來勢(shì)必會(huì)有更大的發(fā)展和應(yīng)用空間。對(duì)于水利水電工程而言，由于施工結(jié)構(gòu)體的體積龐大，整體的投資數(shù)額巨大，建設(shè)過程復(fù)雜，不可控因素較多，環(huán)境保護(hù)要求嚴(yán)格，而且建設(shè)周期較長等因素，更加需要在全生命周期里應(yīng)用BIM技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、管理、維護(hù)、保養(yǎng)、應(yīng)急處理等方面的協(xié)同管理，進(jìn)一步提升企業(yè)安全生產(chǎn)管理水平，實(shí)現(xiàn)最佳的經(jīng)濟(jì)效果。基金項(xiàng)目：楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院科學(xué)研究基金項(xiàng)目“基于BIM技術(shù)的水利水電工程施工可視化仿真研究”（A2018011）。