淺析BIM技術在建筑工業化中的應用

2020-09-10 07:22:44李勇

智能建筑與工程機械 2020年2期

摘? 要：建筑業在社會經濟發展中占有重要地位，其為社會經濟發展做出了巨大貢獻。當前智能建筑在國民生產總值中所占比重逐漸提高，雖然智能建筑發展已取得一定成就，但是建筑業"耗能巨大，效率低下"的現實問題依然存在。為解決該問題，建筑業逐漸由BLM理念向BIM（Building Information Modeling）技術轉變，因此BIM技術在建筑業中獲得廣泛應用。本文介紹BIM技術在建筑工業化中的應用，以期進一步推動BIM技術在建筑業中的發展。

關鍵詞：BIM技術;建筑工業化;應用優勢

中圖分類號：TU17? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2095-6903（2020）02-0000-00

0 引言

目前我國仍處于社會主義初級階段，建筑業迎來飛速發展期，建筑市場不斷擴大，因此其對國民經濟發展做出巨大貢獻。據不完全統計，我國近幾年的建筑業產值提升近20倍，其在國內生產總值中的所占比重不斷增加，是目前帶動經濟增長的重要力量。當前我國經濟總體發展良好，我國未來經濟增長繼續走高的可能性很大。此外從相關部門對我國固定資產投資情況來看，預計到2020年我國建筑業增加值年均增長達到8%，全額總量約占國內生產總值的7%。我國將來50年，城市化率達到76%[1]。但研究發現以上巨大成果的取得是建立在巨大資源消耗與浪費的基礎上的。想要解決該類問題，建筑業必須走節能高效的改革發展道路，其中BIM技術充分利用信息化手段有效推動了我國建筑工業化的可持續發展。

1 BIM技術概述

BIM技術是建筑信息模型（Building Information Modeling）或者建筑信息管理（Building Information Management）的簡稱。根據《建筑信息模型應用統一標準》對BIM的闡釋可知其有如下特點 [2]：（1）BIM是建設項目特性的數字表達;（2）BIM是一個共享的資源平臺;（3）BIM技術具有全壽命周期性，為從項目建設到拆除的全生命周期提供決策依據，并在建設項目的不同時期，通過在BIM中插入、提取、更新和更改信息，來達到各個相關方的協同合作，進而更好的完成工作。簡而言之，BIM是利用建筑項目的各類信息數據建立三維模型，通過信息仿真模擬建筑物的真實過程。此外，BIM技術能很好的為建設項目的建設單位、設計單位、施工單位、監理單位等多個項目參與方提供同樣的信息平臺，通過彼此間共同分享同一建筑信息模，最終實現建設項目的可視化、精細化建造[3]。

2 BIM技術在建筑工業化中的應用優勢

2.1 信息完備性

信息完備性是指通過BIM技術獲取建設項目的各類信息和拓撲關系，集成各參建方的信息資源，形成一套完整的信息庫。

2.2 信息關聯性與一致性

信息關聯性是指通過分析數據建模將各類信息通過彼此之間的信息關聯將其聯系起來，并在BIM模型中用構件方式將其表現出來，向人們反應建筑構件所包含的信息，從而使人們對建筑信息一目了然。

由于BIM技術從建設項目的初期設計階段到建設項目的后期運營階段都有涉及，因此BIM技術容納了建設項目從設計到運營全過程的全部信息，并且前后信息保持了一致性[4]。

2.3 可視化模擬

建筑業在施工過程中會有一些在圖紙上看不到的構件信息，因此可能在施工過程中不小心造成失誤，進而導致極大損失，BIM技術的可視化功能可讓工作人員在建設前期看到建設后期的各構件及結構布置，彌補了完全靠人腦去想象的弊端。而BIM技術具有的可視化功能能夠對建設項目不同構建以及整體效果的聯系性進行反饋，在很大程度上減少了犯錯機率。

BIM技術通過數字信息技術模擬出建設項目后期運營的建筑模型，反映出前期不能看見的但是后期卻需要進行操作的構件信息，為后期制定科學的施工方案起到重要指導作用。如圖1所示。

2.4出圖的協調性

建設項目在設計階段會存在各參建方之間溝通不到位，導致構件之間出現碰撞摩擦等問題，而BIM技術作為一個信息化平臺及時的讓各方了解彼此之間的圖紙，解決相互矛盾的地方，避免構建之間的不協調性。BIM技術可以對建筑物進行可視化展示然后進行相互之間協調優化，從而為業主出提供各類綜合管線、結構預留洞圖以及相應的改進方案。

2.5成本管理的優化

BIM技術利用計算機進行大量復雜的科學計算，并對建設方案進行優化。如BIM技術可以進行項目方案優化，讓業主提前了解更多與建設項目相關的信息。除此之外，還可提前估算建設項目的造價，控制相關成本。

BIM技術在建筑工業化中有著傳統技術不具有的優勢，如提高工程量計算準確性，利用 BIM 5D 模型讓成本管理更加精細、規范;做到全生命周期的人、材、機的合理安排，減少變更發生幾率，利于制定更好的設計方案;減少鋼筋浪費;與 RFID技術的良好結合，實現了建筑垃圾的資源化管理，進一步減少成本。傳統技術與BIM技術的比較，如圖2所示。

3 BIM技術在建筑工業化中的應用

3.1 有助于實現建筑構件設計、生產的標準化

標準化工廠能實現建筑構件設計生產的的精細化發展，減少加工誤差和產生的失誤[5]。圖3、圖4表示建設項目各相關方溝通關系圖。由此可知：同時BIM 技術很大程度上打破了建筑工業化管理的屏障，集成各部門之間的信息，，實現了項目管理的集成化發展，如圖5。

3.2 利于實現施工安裝的裝配化發展

現場施工，需要通過精細的計算，進行施工搭接，BIM技術利用計算機來進行計算減少了不必要的計算誤差，使通過BIM技術進行搭接的精確度更高，保證構件安裝施工的順利進行，使建設項目在規定工期內完工，減少不必要的額外成本支出[6]。

3.3 利于實現生產經營的信息化發展

BIM 技術的應用能將各個構件的信息傳送到所模擬建筑物中，工作人員可以通過軟件進行錯誤查找和修正。并且這些信息從建設項目設計階段就存在[7]，直至項目拆除，這是真正意義上的全壽命周期管理，是未來建筑工業化發展的必然趨勢。

4 基于BIM 技術的成本算例分析

BIM技術在建筑工業化中可實現生產經營信息化，即在一定程度上減少了業主、施工方、監理方的信息不對稱程度，進而減少了不必要的成本投入，提高收益。如圖6所示。

假設 R=f（x）表示信息對稱的程度與收益關系

C1 =F（X1 ）表示信息對稱度和成本的關系

R：表示收入

C：表示成本

根據圖6可知，在I[0，X1 ]區間中，信息對稱度相對小，則有RC，而Ⅲ[X2 ，∞]區間中，開始呈現信息不對稱性，有R

。若各方共享信息，用在挖掘對方隱藏信息的成本就會減少，如曲線C2 = F（X2 ）所示，明顯該階段信息不對稱范圍變大，現為[X1’，X2’]。基于這個范圍，支付成本C2 通過上述算例可知，BIM技術在成本節約方案中具有重要作用，通過不同參與方之間的信息共享以及數據交換，能夠更好的溝通協調，方便建筑工業化中各方彼此之間的監督。此外，BIM技術解決了當前建筑工業化領域信息交流的瓶頸問題，提升了項目建設的效率和利潤。

5 結語

建筑業信息化發展已經成為我國建筑業發展中不可或缺的重要一環，BIM技術擁有數據集成共享功能，把建設項目信息數字化轉換為各相關方都可視的建筑模型。這在很大程度上為我國建筑行業走綠色可持續發展道路，提供了有力支持。同時對于BIM技術在建設項目的良好施工運營方面有著重要的實踐意義。雖然我國BIM技術起步晚，但是發展迅速。當前不僅各相關企業和科研機構紛紛研究應用BIM技術，我國住建部也出臺相應政策文件來指導BIM技術的推廣[8]，這使得BIM技術在我國建筑行業中受到的重視程度逐漸加大，使我國建筑業在施工方法、項目管理、成本精細化管理、建設經營信息化等多個方面可以充分利用BIM技術的優勢。因此，大力號召開展BIM技術研究以及實踐應用，加大對BIM技術的推廣和改進，成為當前學術界和企業界需要解決的關鍵問題。

參考文獻

[1] 姬麗苗.基于BIM技術的裝配式混凝土結構設計研究[D].沈陽：沈陽建筑大學，2014.

[2] 姚德山.基于BIM技術的建筑工程成本管理系統[D].合肥：安徽大學，2014.

[3] 朱芳琳.基于BIM技術的工程造價精細化管理研究[D].成都：西華大學，2015.

[4] 牛博生.BIM技術在工程項目進度管理中的應用研究[D].重慶：重慶大學，2012.

[5] 齊華偉.BIM技術在建設項目施工階段的應用研究[D].合肥：安徽建筑大學，2016.

[6] 鄭華海，劉勻，李元齊.BIM技術研究與應用現狀[J].結構工程師，2015（4）：233-241.

[7] 趙景學，姜立，王會一.BIM技術在文物建筑保護中的應用可能性研究[J].土木建筑工程信息技術，2012（1）：43-46.

[8] 何關培.BIM和BIM相關軟件[J].土木建筑工程信息技術，2010，02（4）：110-117.

收稿日期：2020-01-22

作者簡介：李勇（1974—），男，云南昆明人，本科，高級工程師，研究方向：施工管理，施工技術。