BIM在房建施工階段中的應用研究

于紅燕

（天津城市建設管理職業技術學院， 天津 300134）

0 引言

房屋建筑工程項目建設周期長、影響因素多，施工復雜，參與者涉及很多專業和部門。如何有效協同各個專業部門，實現信息共享和利用，以便提高建筑施工效率、保障工程質量、降低工程造價、是建筑相關企業一直追求的目標。BIM技術致力于這方面問題的解決，并對工程項目整個生命周期的設計和管理進行模擬，為房建施工、運營精細化開展提供支持，優化資源利用，控制成本耗費，使企業的競爭力和經濟效益得到提高。不少大型企業已經廣泛開展了BIM技術的應用研究，對建筑工程領域具有非常重要意義。

1 BIM技術的概述

BIM概念是在2002年提出的，是“建筑信息建模”的簡稱。BIM不是某一個物體或者某一種軟件，它是對于項目進行設計、施工和運營維護管理的一種新型過程方法。它的功能在于開發、使用和傳遞項目的數字化信息模型，以便于提高工程項目的設計、施工、運營管理。

在建筑設計和結構設計中，主要采用CAD計算機軟件。在大型勘察設計單位，CAD的普及率達到100%，幾乎完全代替了手工出圖，CAD的使用是設計效率大大提高，設計周期縮短，設計質量更有保障，這是建筑領域數字信息化的一個非常重要的里程階段。在建筑工程其它工作方面，例如投標造價、概預算、資料管理等，也出現了很多專業化的應用軟件，使得工作效率大大提高。這些軟件在工程項目的某個階段或某個專業表現突出，對單項任務生產效率的改進有很大幫助，但是這些軟件系統是相對孤立的，不能信息共享。不同專業之間交流困難，經常在施工階段造成沖突，是目前建設領域信息化的瓶頸。

BIM技術是在傳統二維CAD軟件基礎上發展起來的多維數學化技術。它突破了傳統 2D模型難以修改，不利于觀察檢測的瓶頸。它是實時、動態的多維模型。例如：傳統2D模型是平面的，只有長和寬的二維尺度，3D模型在2D基礎上加了維度“高”，方便業主理解和觀察;4D在3D基礎上增加了時間維度，有利于項目進度安排；5D在4D基礎上增加了成本分析，有利于控制整個項目生命周期的預算成本；6D及nD將增加更多業主的需求，比如綠色建筑模擬、耗能分析、舒適度分析等等。此外 BIM 技術可以共享資源，讓建設過程之中的各項內容充分錄入，在需要時及時調取和修改，不但可以讓建筑建設更加方便快捷，還能改變傳統的生產模式，讓建筑行業具有新的發展未來。

2 BIM技術的主要特點

2.1 簡化建模

選擇合適的BIM軟件可以直接建立3D建筑模型，簡化建模的繁瑣性，降低出錯率。傳統建筑設計是在 2D軟件下用線條畫出來的，先畫平面圖，然后再畫立面圖、剖面圖，如果有修改需要更改多個圖紙。Archi CAD虛擬設計平臺，可以直接繪制 3D模型，所有設計都以虛擬模型為基礎進行，如有修改可直接在 3D模型中進行。其它二維圖紙，例如剖面圖、平面圖等，都直接從模型中生成，使設計與圖紙保持一致。

2.2 提高可視性

傳統房建工程中，大部分是通過二維圖紙開展設計工作，通過平面圖、立面圖、剖面圖在腦海中進行組合，展現設計情況。對于施工技術人員來說，不夠直觀。應用BIM 技術創建了虛擬建筑模型后，可以生成上百張不同角度的視圖。也可以直接通過技術渲染做出效果圖供業主查看，或者直接動態展示虛擬模型，更容易使業主理解設計師意圖，增加通過率。同時也能夠幫助建筑師更好的把握建筑造型、空間關系，使設計質量得以提高，保證圖紙準確性，減少錯誤，提高工作效率。

2.3 模擬性

通過BIM建模后，可以對建筑內外部情況進行動畫模擬和分析，比如日照分析、熱量分析、照明分析、聲學分析等。使建筑在設計時就考慮到可再生能源的利用，融入周圍環境等情況，最大限度的減小新建筑對環境的影響，降低運作和維護的費用。同時也可以模擬施工環境，減少施工中各方的沖突。通過不同情況下虛擬模型的狀態，給設計人員、技術員提供更為精確地數據，以供參考。

2.4 協同性

傳統工程項目在信息管理上偏于單線式，由甲方把要求傳遞給設計單位，設計單位完成圖紙后傳給施工單位。施工單位在檢查施工圖或進行施工時往往會發現不同專業圖紙不能有效融合，經常出現碰撞的情況。BIM技術的應用使得工程項目中各階段、各專業、各關鍵指標通過網絡交互平臺進行共享，方便群體之間的數據交換和協同作業。方便各方的溝通，使信息交互方便、及時、高效。

2.5 優化性

虛擬建筑模型在設計過程中的不同階段，包含的信息是不相同的。BIM模型可以對施工過程進行動態模擬，并且將施工過程中的進度、場地、資源等因素考慮在內，能更精確的對施工過程的實際情況進行展示和分析，更好的對施工過程進行預測，檢查施工方案的可靠性，及時對展現出來的問題進行分析和優化處理，保證工程造價和工期達到平衡狀態。

3 BIM技術在施工階段的實踐應用

3.1 工程簡介

工程項目為某公寓建設項目，總建筑面積約106000m2，主要包含住宅樓、變電所及地下車庫。

3.2 BIM模型建立

土建專業采用AutodeskRevit軟件進行設計，粗裝修和鋼筋專業采用廣聯達鋼筋算量GGJ，機電專業采用MagiCAD。以上建模軟件選型組合方式可最大程度發揮各建模軟件的優勢，便于提升BIM模型的精準應用。建模軟件應用廣聯達算量軟件（GCL、GGJ、GQI）包含了施工階段所需的工程量，可以通過定額測算人材機資源；向甲方形象展示和處理復雜結構形式時，則可以采用Revit模型，并導出立體模型，用navisworks、3dmax等工具作為渲染并演示；同時Revit強大的族庫功能，滿足不同種類工程需要。BIM模型建立如圖1所示。

圖1 BIM建模流程

3.3 圖紙審查

以前技術員審圖看的是用CAD軟件畫的二維圖，包括各種平面圖和立面圖、剖面圖、詳圖。通過BIM軟件可以將二維圖轉化為三維立體圖形，通過直觀、動態的模型展示，容易發現施工圖中的問題。將問題匯總，然后分專業羅列出來，在施工前更正解決，使得施工進度加快，降低資源浪費，也使得不同專業人員出現糾紛不和諧的情況減少。

3.4 全專業間碰撞檢查

各個專業之間，如結構與水暖電等專業之間的碰撞是一個傳統二維設計難以解決的問題，往往在實際施工時才發現管線碰撞、施工空間不足等問題，造成大量變更、返工，費時費力。例如通過結構模型與機電模型在BIM系統中進行碰撞檢查，檢測結構中的梁、柱、板與機電中的風管、水管、橋架等是否有沖突，提前找到各種影響施工進度與質量的碰撞點，發現設計中存在的問題，并以報告形式進行技術交底，注明碰撞位置以及碰撞的管線規格型號等，減少錯、缺、漏、碰的問題，提高設計質量和效率。

3.5 各階段場地布置

通過使用BIM建模技術，構建施工現場三維立體圖形，以更加直觀的形式展現出來，讓工程技術人員更加方便的了解現場的情況。同時可以通過動畫預演，檢查現場布置的合理性，是否滿足施工的安全性,如圖2。也可以讓甲方更好的掌握現場工作的情況。

圖2 BIM施工場地布置模型與實際施工現場場地照片對比

4 BIM技術的不足

4.1 數據包容性不夠強

BIM模型建立需要建筑設計、結構設計、水暖電設計、預算等多方數據進行深度融合。這就需要BIM軟件具有數據包容性，能給不同專業軟件提供接口，將不同專業的數據導入同一個模型。目前大家采用的BIM軟件是不一樣的。目前最常用的 BIM 建模軟件有 Archi CAD 、Revit、 Microstation TriFoma，它們在軟件功能、生產效率上具有 2D CAD 軟件無法企及的優越性。而目前BIM的應用還在探索階段，能熟練掌握BIM技術的人員不是很多。絕大多數設計者還是在采用CAD畫圖。施工階段也是通過CAD二維圖紙進行審核檢查工作。如果能將CAD數據直接導入BIM軟件，將很大程度上降低BIM使用的難度，提高BIM技術的普及率，這就需要提高BIM技術的數據包容性。

4.2 BIM技術依賴強大的硬件設備去支持

CAD制圖輔助軟件的應用已經非常成熟了，對于電腦的硬件要求不是很高。通過手機也可以很方便的下載CAD看圖軟件，手機應用里搜CAD可以查到幾十個CAD看圖軟件。一張CAD圖占的內存也不大，通常只有十幾兆，方便技術人員利用移動數據終端去查看學習。而國內常用的BIM軟件Revit則占據內存非常大，一般占用內存得上百兆，需要電腦配置非常高才能順利運行。這一點就阻礙了BIM軟件的推廣和普及。

5 結語

綜上所述，BIM 是以房建工程領域各項相關信息數據為基礎的模型，具有軟件集成、操作便捷、三維成像、直觀展現、立體碰撞等優良特點，但是距離熟練使用，廣泛推廣還是很遠，很多功能有待開發。我國大型的建筑施工項目很多都在積極地推動 BIM 技術的使用，要求在全生命周期中使用BIM。很多大中型企業建立了專門的BIM團隊，展開了對BIM的實施與探索。BIM 技術的開發和利用，對于提高建筑產業效率和信息化管理水平，具有較高的實用價值和廣闊的應用前景，可產生較大的社會、經濟效益。