BIM技術在建筑全生命周期管理應用探索

郭洋 臨沂商城實驗學校

引言：建筑信息模型技術在2003年于美國傳入中國，首先應用于我國的建筑工程管理項目。但據目前為止，BIM技術在各房企和施工單位的使用范圍較小，還處于初級階段。隨著大數據、信息化時代的到來，BIM技術在建設工程中的重要性越來越明顯，國家對于BIM技術的推廣也隨之增強，國家科技部在“十一五”期間首次將建筑信息模型作為重點研究課題[1]。

眾所周知，BIM技術擁有的強大的可視化、協調性、模擬性和優化性優點，能夠有效的幫助項目管理者快速理解項目信息，進而在一定程度上提高工程施工效率，從而縮短項目施工工期。本研究在BIM技術基礎信息的基礎上，分析其在工程設計階段、施工階段及建筑運維階段的應用，從而幫助項目管理者更好地理解BIM技術的特點及優勢。

一、基本概念介紹

（一）BIM技術概念介紹

BIM技術全稱為Building Information Modeling，又被稱為建筑信息模型。最早是在1975年由美國Chuck M.Eastman[2]博士提出，他認為BIM技術就是將建設工程所需的建筑數據、建筑構件及信息全部融合在一個完成的模型中。這就意味著BIM模型包含的數據信息十分的詳盡且內容較多，所有建設工程全生命周期內的信息都能夠在這個模型中提取和查找，同時在不同的項目階段，各方的建筑參與者都能夠有效地運行工程信息數據的協同和共享。

（二）BIM技術特點

BIM特點眾多，不同的學者都有不同的觀點，但最常見的特點主要包括四點，分別是可視化性、協調性、模擬行和優化性。有關四點分析詳見如下：

1.可視化性

BIM技術的可視化主要體現在BIM模型的三維可視化功能[2]。傳統設計圖紙的二維結構只能夠以平面的方式展示平立面圖紙，對于管理人員而言，只能根據圖紙內容想象建筑模型的外觀。而BIM技術突破了二維圖紙的束縛，它能夠自動將二維圖紙轉換成三維立體化建筑結構，幫助管理者更好的理解建筑信息，查看各立面外觀設計及內部布局，降低現場工作人員的工作難度，從而提高工作效率。

2.協調性

BIM技術的協調性主要體現在它能夠實現建設工程各個部門之間的信息共享和工作協調。其中涉及的部門人員包括前期工作人員、設計部門成員、現場施工人員、甲方工程部、設計部等部門，當前的建筑工程則需要集合這些部門成員力量，強化溝通交流促進工程進展推動。

BIM技術擁有的三維可視化功能可以向各方參與者展示設計圖紙的建筑模型，即建筑實體外觀形狀，便于參與者了解各構件幾何信息、參數化信息，最終實現建筑信息模型中的數據各方共享。無論是在施工前還是施工過程中各方都能夠針對具體的問題進行溝通和商議、對專業矛盾問題進行協調管控，可以很大程度上減少施工方和利益主體方的摩擦、沖突。

3.模擬性

管理者可以借助BIM技術進行施工過程中的管道模擬，借助BIM模型自帶的碰撞檢查生成管道碰撞清單，并根據檢查結果進行圖紙的修改及施工的變更。同時，BIM的模擬性還體現在可以進行突發情況下的逃生路線模擬、大型商場人流分散模擬、在工程前期設計階段的日照采光模擬等。舉例而言,在建筑設計階段，為了更好地模擬前后建筑的日照采光效果，設計方通常使用軟件模型等工具進行日照模擬分析，分析在不同的高度、不同的方向，不同樓層間距下室內光照效果。這些模擬功能能夠有效地幫助設計人員提高圖紙設計的準確性及合理性以及現場施工的效率；幫助房地產開發企業節省建造成本。

4.優化性

BIM技術能夠配合使用Project等軟件協同關聯，有效地模擬建筑工程全生命施工過程，從而借助模型實現5D模擬化施工，幫助工程施工管理者發現實際施工過程中會發生的偏差及潛在問題，并提前采取措施避免問題發生。這在一定程度上能夠有效地節省建造成本，提高施工效率，進而縮短建筑工期。

二、BIM技術在建筑工程全生命周期中的應用研究

（一）BIM技術在建筑設計階段中的應用

BIM技術可以通過數據創建建筑物模型，在設計階段，建筑物的實貌就已可以被呈現，對于設計復雜的圖紙，借助BIM三維可視化優勢可以很好地向設計人員表達圖紙信息，增進他們對圖紙的了解，防止因建筑效果和預期不符而造成的疏漏偏差，提高工程精確度。同時，BIM還可輔助場地分析[4]，BIM顯示的數據便于設計人員直觀研究地形、高程等，改正錯誤數據，完善方案，保證可靠準確，防止因設計中存在的缺陷而影響施工階段導致未來的返工。

（二）BIM技術在建筑施工階段中的應用

1.施工三維場布

BIM技術可以運用三維建模的方式模擬還未開始施工的工程場地布置，這是比傳統的二維場布更加適用于當今社會的地方，它更具嚴謹性、科學性。在二維場布中，平面與平面之間的關系沒有得到很好的處理，容易使場布造成混亂，加大施工難度。而運用BIM技術可以直觀表達場布的具體情況，甚至可以自主進行碰撞檢查、標明問題發生的地點和相關構件，便于工程人員更好地布置場地。

2.管線綜合優化

在二維圖紙中，平面內管道之間的關系清晰可見[5]，但具體施工時一些經驗不足的工人往往會因為管道的交叉而造成施工問題，立體空間內的管道關系不明確，異面管道往往變成交叉管道，引起施工不便，減緩建設速度，而經驗豐富的工人又往往提高了勞動力成本。運用BIM技術，建模后的管道立體客觀，相互之間的位置關系也清晰明了，大大提高了建設效率。

（三）BIM技術在建筑運營與維護階段中的應用

建筑的運營與維護是工程生命全周期中的最后一個階段，它是在工程施工后對建筑進行相關管理，更好地使用施工完后的建筑。BIM技術對建筑運營時期的管理，包括結構安全管理、能耗管理、災害應急管理等在內，都是運用數據庫內存儲的數據整理、計算，達到便捷、自主、高效的目的。

1.設備管理

建筑內各設備功能不同，使用年限也迥異。為了實現設備的最大使用價值、獲得最大利益，需要對設備進行統一管理。運用BIM技術可以直接將設備數據記錄入庫，利用監控系統對設備進行監控，當設備出現故障問題時，及時發出預警方便運行人員查閱檢修。如安裝在建筑內的空調，在它的使用年限到達最大時，BIM會對相關人員發出預警，檢查是否繼續使用或馬上更換，減少了空調故障時損失的人力物力，節省了時間。

2.能耗管理

目前社會倡導綠色建筑，提倡低耗能、節能環保，減少環境污染。BIM技術通過采集到的能耗數據進行整理分析，可以減少或消除異常的能源消耗。在水、電方面，BIM通過日常記錄的數據，可以計算出建筑適宜溫度、濕度，在符合人們需要的基礎上盡量減小能耗，調節資源使用，優化管理，更加智能化、人性化。

結論：BIM技術遵循當今社會發展規律，向大數據時代靠攏，減少了不必要的人力資源損失及時間與材料的浪費，是未來建筑行業必不可少的通用技術。許多國家和地區如美國、日本也已開始大力扶植BIM技術在建筑業的實際應用，廣闊的發展前景使BIM技術成為建筑業時下的熱點研究方向，推動了建筑業的信息化、網絡化。通過本研究，能夠有效地幫助建筑施工人員加強對BIM技術優勢的認識，在一定程度上推動BIM技術的發展和推廣。