建筑工程中BIM技術的應用與發展趨勢分析

齊可昆

（山東誠信工程建設監理有限公司，山東 濟南 250000）

1 BIM技術的定義與特征

根據美國國家標準技術研究院的定義，建筑信息模型（Building Information Model,BIM）是利用三維數字技術將建筑工程項目轉變為工程數據模型，是對工程項目的具體情況與功能特性等的數字化表達。對于建筑工程項目的建設情況而言，BIM技術的應用貫穿于工程項目的全過程，而且參建方的協同合作是建設項目全生命周期中的重點。BIM的特點可以概括為完備性、關聯性、一致性以及可視化性等幾個特征，而這幾個特征也完美地詮釋了BIM技術應用的優勢。BIM的完備性主要體現在工程對象3D幾何信息和拓撲關系的描述上。BIM的關聯性主要體現在工程對象之間的關聯與可識別上，一旦改變其中的一個對象模型就會影響所有的對象，使所有的對象都發生變化與更新。在建筑工程中利用這一特性便可以更好地調節各房間的冷熱氣溫情況，避免尺寸不符的情況發生，提高管道與結構的協調性。BIM的一致性主要體現于建筑對象的模型信息在不同開發階段都是相同的，不需要重復輸入相同信息，減少了煩瑣的工作量。并且模型自動演化功能還可以促使不同階段的項目得到修補，進一步完善機械模型，提高模型的實用性。BIM的可視化性主要體現在工程項目的設計、招標、施工和運營四個階段，實現項目溝通、討論和決策、管理等的可視化，進而提高相關工作人員的管理效率和設計科學性。

2 BIM技術應用的現狀和存在的問題

BIM模型的發展與應用為參建方提供了建筑工程項目的所有數據和信息，讓參建方在任意階段都可以改變、更新與完善信息，提高了模型建設的可行性與有效性，也提高了工程項目的管理水平和相關領導人的決策水平，使得整個工程項目的建設更加高效有序。雖然BIM技術在當今社會已經得到了人們的推崇，并且應用范圍非常廣泛，但是現有的建筑信息管理方法卻難以提供支持，很難形成完整的BIM模型。以下從國內外兩個方面對BIM的應用現狀和存在的問題進行分析與闡述，以爭取更深層次地研究該技術[1]。

從國際的發展情況來看，美國對BIM技術的應用與研究是處于最前端的，美國的全國3D-4D-BIM計劃更是將BIM模型應用到所有的GSA項目，而美國陸軍工程兵團也提出了關于BIM模型的15年發展路線規劃。2011年5月，英國內閣辦公室發布了關于BIM技術應用和研究的政府建設戰略。

從國內的發展情況來看，BIM技術的研究隨著國家經濟與科技的發展而不斷深入。張建平等[2]通過對BIM技術的應用情況進行研究，開發出了建筑全生命周期的BIM數據集成平臺。王廣斌等[3]對BIM技術在國內外的發展應用情況進行了全面的調查與分析，并根據我國BIM的發展情況，提出了發揮政府作用，制定出適合我國產業特點的BIM技術戰略政策的建議。《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》這一國家層面的指導性文件，無疑是對BIM技術應用效果的肯定，進而推動BIM技術的研究與發展，從而更好地服務于建筑行業，而且這一文件還提出了BIM技術應用發展的可量化要求。

3 BIM技術在工程項目各階段中的應用情況

（1）BIM技術在建筑工程項目規劃階段的應用，主要體現于現地狀況建模、設計表達、成本估算、基地分析、設計審核、歷程規劃、空間規劃等幾個方面。現地狀況建模是通過BIM技術的應用實現限定條件仿真，將工程項目建設過程中的基地和設施情況利用BIM技術進行建模，為相關規劃設計人員提供建設所需的現地信息等。相關規劃設計人員可以利用BIM模型所輸出的經費概算，為業主和工程項目的建設與規劃做出科學的決策，并制訂好經費預算。將BIM技術和GIS技術相結合應用可以讓相關規劃設計人員更好地評估工程區域的環境情況，并選擇出最佳的工程項目基地位置，然后再利用BIM技術模擬特定區域內交通的運輸情況，根據模擬數據對土地利用情況和交通規劃情況進行評估，選擇出最佳的建設方案。在設計審核環節，相關規劃設計人員可以利用3D模型將建筑設計、結構設計以及機電與使用空間等的規劃設計展示給利害關系人，再根據實際情況實時解決設計存在的問題。在歷程規劃環節，相關規劃設計人員可以利用4D模型將規劃施工順序和空間要求的階段性變化等進行可視化仿真，從而及時地提出整建、整修或增建項目的科學合理的方案。在空間規劃環節，相關規劃設計人員可以利用3D模型模擬空間規劃的方案，進而做好評估和比選工作，然后抉擇出最優的空間方案[4-5]。

（2）BIM技術在建筑工程項目設計階段的應用，重點從三維模型展示與空間規劃環境分析入手，通過對模型得到的設計參數進行比較，爭取達到優化設計的效果。相關規劃設計人員還要重視建筑設備的布置以及圖紙和文檔的自動生成，還有材料與工藝等的細節情況，這樣才能提高建模的有效性和可用性。

（3）BIM技術在建筑工程項目施工階段的應用，主要從缺碰檢查、多維協同、虛擬現實和協同管理四個環節進行分析。在缺碰檢查環節，相關施工人員可以利用BIM技術對施工建筑物空間上的沖突和構件的缺失和碰撞情況進行模擬，進而幫助施工人員直接觀察其存在的問題，及時做好模型的調整修改工作，優化工程設計。而且施工單位還可以利用此技術進行施工交底和施工模擬，通過模擬整個工程及時發現存在的問題，優化施工方案，提高施工的質量和效率。在多維協同環節，主要是將時間維度增加到BIM三維信息模型上，使之變成四維信息模型，進而將工程項目的施工進度和施工設計方案等模擬出來。然后再增加造價緯度使之變為五維綜合信息模型，使BIM模型除了可以模擬現場施工的進度和施工建設方案等，還可以實現項目的時間、空間以及價格維度上的多維協同，全面掌握工程項目的施工情況，以便及時修改、優化方案，減少返工和整改的概率，從而提高建筑工程項目的質量和效率，減少質量、安全以及造價等方面的風險問題。在虛擬現實環節，施工單位可以利用三維模型將虛擬現實技術引入實體建筑，以立體化的形式直接呈現出來，通過直觀的觀察與真實的體驗來進行工程施工的檢驗工作。在協同管理環節，施工單位可以利用BIM技術將施工中所積累的知識經驗和技術工藝等以模型動畫的形式展示出來，給施工人員提供學習的機會，通過不斷更新知識庫，達到經驗積累和知識傳承的目的。

（4）BIM技術在建筑工程項目運維階段的應用，主要從空間管理、隱蔽工程管理、應急管理以及節能減排管理等幾個方面進行分析。空間管理主要應用于設備系統和辦公系統，需要相關運維工作人員做好二維編號或者文字的更新工作，以三維圖形對設施的位置進行管理，提高空間管理的水平。隱蔽工程管理需要相關運維工作人員利用BIM模型實現可視化管理，讓管理者可以隨時查看、更新和調整信息。應急管理是所有大型公共建筑和高層建筑必須關注的一個環節，在這些地區往往存在大量的人群，一旦遇到緊急危險事故，很難做好疏散工作，因此必須提高這些建筑的應急響應能力，使相關工作人員可以借助BIM技術安排好應急設備的位置，并設立相關的報警系統，幫助人們及時應對危險。在節能減排管理環節，可以借助BIM+IoT技術對建筑的各種能耗數據進行可視化處理。

4 BIM技術的發展趨勢

首先，移動終端的應用可以使人們不受時間地點的限制，及時地獲取信息。在建筑工程施工過程中，施工設計人員可以借助移動設備對施工現場進行遠程監控和指導，提高建筑工程施工的效率和質量，減少建筑工程的質量安全風險問題。在建筑物內放置監控和無線傳感器可以實時監測房屋各項移動設備的運營信息以及空氣的溫度和濕度等情況。

其次，設計師可以通過激光掃描工程所在的區域，獲得早期的一手數據，然后在交互式的三維空間中對建筑工程項目進行分析，設計出適合的方案，然后再利用云計算強大的計算功能對結構分析和能耗分析進行處理，利用云計算實現渲染和分析過程的實時計算，從而為設計師節省計算和分析的時間，及時地對方案進行比較，選擇出最優的設計方案。

最后，現有的建筑信息管理方法很難形成完整的BIM模型，使該技術在建筑行業中的應用仍存在一些不足之處。針對這一情況，相關工作人員必須重視協同工作，并制訂協同工作流程，促使多方都能參與管理，共同享受建設成果，從而發揮出BIM技術應用的最優效果。

5 結束語

綜上所述，在信息技術廣泛應用的時代背景下，信息技術的革新與發展無疑已經影響日常生活中人們的衣食住行，無形地改變著人們的生活方式與生活習慣。建筑行業的發展對于人們生活有著極大的影響作用，而BIM技術的應用則可以推動我國建筑行業進一步發展，從而更好地滿足社會建筑的需求。