BIM在建筑工程技術中的應用研究

韓沙桐，章 睿

（中水北方勘測設計研究有限責任公司，天津 300222）

進一步提升建筑工程質量，就要應用更加先進的技術手段，為建筑工程提供良好的支持，其中BIM技術就是一種有效的信息化建筑設計方法，是建筑工程技術和計算機技術的有機結合，構建出嶄新的建筑設計模式，能夠在原有基礎上，大幅度提升建筑工程整體施工效率，大大縮短建設施工周期，為建筑工程技術的進一步發展奠定堅實的基礎。

1 傳統建筑工程技術應用中的問題

1.1 建筑空間設計不當

在傳統的建筑工程技術應用模式下，大多采用的建筑設計軟件為CAD，是一種二維建模的方式，容易使得建筑工程設計人員在進行建筑工程圖紙設計時被空間因素所干擾，對建筑設計的整體難以實現直觀觀察，造成建筑工程設計模型出現一定的偏差問題。在開展建筑工程設計工作時，當前的二維建模技術雖然已經趨于完善化，但技術本身存在的缺陷仍無法避免，工程設計人員無法以此準確判斷出建筑空間，對建筑設計的美化修改也就難以落實到位，最終會造成建筑工程的設計方案與建筑標準要求相差甚遠。同時在設計建筑空間時，首要環節是要規劃建筑設計圖的平面和立體兩方面，之后還要實施必要的空間分析，以此判斷出設計方案的可行性，設計方案的精確化程度與建筑工程設計人員的專業技能化水平有著直接關系。

1.2 未重視建筑分析過程

傳統的建筑設計模式下，不是十分重視建筑分析過程，經常會出現分析不夠全面化的情況，也就是說對建筑工程的分析和模型運算還有待加強，建筑外形還有很大的優化空間，對建筑的整體舒適度產生了消極影響。在進行二維建模時，這一過程本身就易出現一些問題，再加上傳統的建筑分析模式往往只浮于表面，后續可能會造成一系列的連鎖反應，例如相關建筑數據計算缺少必要的信息支撐、所構建設計的建筑工程施工圖紙不夠科學化，具有較大的誤差問題，這都是造成建筑工程后續出現質量問題的主要原因，對建筑行業的長遠穩定發展造成了消極影響。

1.3 較落后的成果展示方法

建筑模型是建筑工程設計成果的一種展示手段，屬于靜態化范疇，存在一定的局限性。雖然建筑企業會通過采取一些宣傳手段來提高建筑模型的吸引力，但是成效一般。這是因為靜態展示方法只是簡單地將建筑空間結構進行展示，是一種二維設計模型，和后續所建成的建筑物實體會有一定的差異性，也無法更加直觀地展示出建筑物的內部空間結構布局，并不利于建筑工程的后續施工建設。

2 BIM技術基本概念

BIM是建筑信息模型的簡稱，它是一種通過數字信息來模擬建筑物本身具有的真實信息，實現信息表達從二維到三維的轉變，以建筑工程所涉及到的眾多繁雜信息為基礎，構建出完備的建筑數據模型。BIM既是一種技術手段，同時也可以將其看作是一種方法。BIM隸屬于信息化技術，是在建筑工程中直接應用數字信息的一種比較先進的技術，可以高質量地完成建筑軟件在描述過程中遇到的問題，以此對工程的后續施工及管理加以調整，為建筑工程施工技術人員的共同作業奠定必要的條件。此外，將BIM應用覆蓋在建筑工程設計、施工和運維全過程中，實現建筑工程集成化數字管理，對建筑工程的可行性、設計、施工作業、預算管控以及后期管理的整個使用生命流程進行全方位把控，所構建的建筑工程數據模型也可以循環利用，從而幫助建筑企業獲得更大的利潤空間。BIM的基本特征為，它不僅僅是可以被應用在建筑設計層面上，而是可以被覆蓋在建筑工程項目的全過程，通過BIM所完成的建筑設計為數字化設計，由此所構建的建筑信息數據庫具有動態化特點，可以隨之BIM技術應用的深入，數據庫得到進一步充實，BIM為建筑工程的各方主體提供了一個十分良好的共同協作平臺。在建筑工程技術中應用BIM最為關鍵的環節就是保證建筑工程三維模型構建合理化。

3 BIM在建筑工程技術中的應用優勢

3.1 BIM技術的協調性更加良好

BIM技術在建筑工程技術中的應用所表現出的協調性更加良好，能夠統籌協調建筑工程所產生的大量建筑信息。在建筑工程設計階段，同一建筑物不同位置的構件經常會出現互相干擾的情況，特別是暖通設備與建筑構件之間。而應用BIM技術則有助于從根本上解決這一問題，信息的活動性有所提高，不同構件間相互干擾的情況就會隨之降低，有利于節約建筑工程成本。

3.2 具有高效的仿真模擬功能

在建筑工程技術中應用BIM技術，可以實現模擬整個建筑結構形態的核心目標，具有高效的仿真模擬功能，對建筑工程需使用的建設原材料、建筑工程的整體施工預算價格、各施工階段的具體數據以及施工周期都可以進行模擬，為建筑工程企業管理人員所作出的各項決策提供了必要的依據。與此同時，應用BIM技術有助于在建筑設計階段為工程設計人員與其他工程主體提供良好的溝通交流渠道，在建筑工程項目的運營管理和建筑圖形結構方面設計決策起到了積極促進作用。再加上BIM技術所具有的模擬仿真功能，還可以提前模擬演練出當遇到突發的安全事件如火災和極端惡劣天氣時，該如何疏散工程施工人員，預先規劃制定逃生線路，可以極大地保障建筑工程的安全性。

3.3 能夠提升建筑圖形設計直觀立體化程度

BIM技術的應用優勢為，其可以在現代化計算機技術的支持下，將原本抽象的建筑圖紙轉換成直觀立體的三維模型，提升建筑圖形設計的形象化程度，可以直接展現出設計結果，可以大大降低出現設計誤差的情況，提升建筑工程設計效率與質量。并且伴隨著BIM技術應用得更加深化，工程設計人員可以透過三維建筑信息模型來全面觀察其中的細節，明確建筑工程最終效果圖，為解決后期所涉及到的運營管理問題打下堅實的基礎。

3.4 進一步促進建筑綠色化設計發展

應用BIM技術在建筑工程中，還有助于進一步促進建筑綠色化設計發展，合理分析建筑能耗、建筑施工成本和建筑材料等相關信息，將建筑工程的各個施工主體形成緊密聯系，共同協調建筑工程在各個施工階段所產生的建筑信息，進而推動建筑工程實現低碳環保的關鍵目標，與我國的可持續化發展戰略要求相契合。并且BIM技術的應用，降低了達成智能化管理目標的難度，從根本上實現了建筑工程的科學動態化管理和數據化管理，并且在這一過程中，建筑物與工程施工單位聯系更加緊密，建筑工程整體施工進度與建筑材料形成了直接聯系，可以在原有基礎上簡化施工流程，為綠色建筑工程的實現創造了必要的條件。

4 建筑工程技術中BIM的具體應用

4.1 設計階段

BIM在建筑工程設計階段中的應用是由建模和分析兩部分所組成。建筑工程在設計建筑結構階段，從最原始的手繪圖紙到之后的二維和三維信息革命，當前的建筑結構設計主要采取BIM信息化建模方式而取代傳統的建模方式。BIM在建筑工程設計階段中的應用有利于同步分享建筑工程資源信息，促進建筑工程各個主體溝通交流更加密切，在設計階段就可以初步展現建筑工程施工項目形象，對建筑工程在維護管理階段中可能出現的問題進行信息預測。

BIM技術作為一種三維可視化的設計工具，在三維建模的支撐下能夠全方位地展示出建筑工程所構建的建筑物全貌，建筑三維模型能夠基本等同于建筑物實體。并且伴隨著對BIM技術應用的不斷深入，BIM技術作為設計工具的質量也在不斷加強，建筑工程設計人員在設計建筑工程時可以采取三維的思維模式，建筑企業即使并不了解此技術的原理，也可以直觀地看到最終建筑產品的呈現。此外，BIM技術在建筑工程設計階段中的應用，可以從根本上優化設計過程，完成虛擬施工。采取虛擬施工的方法，以此發現建筑工程設計方案中的不足之處，尤其是施工可行性方面。

4.2 施工階段

在建筑工程施工階段應用BIM技術則主要實現了建筑工程場地的合理布置，對建設施工全過程進一步優化。以BIM技術為支撐的三維場地布置不同于傳統的平面布置方式，其優勢在于可以更加直觀立體地展現出建筑工程場地形象，科學統籌規劃場地位置，減少二次搬運的次數，對建筑工程施工區域所存在的既有建筑物以及周邊環境合理利用，有效節約臨時設置場地而產生的組建費用。在施工階段中應用BIM技術，對工程的整體施工部署安排有著全方位地把控，在保證建筑工程施工質量的同時，能夠降低建筑能耗。在BIM軟件的作用下，建筑工程施工周期和工程造價都可以同步實現可控，經濟效益有所保障。

BIM技術在建筑工程施工階段中的應用，其最為顯著的功能作用為虛擬施工，也就是說在虛擬環境下完成初步建模、模擬以及分析各個流程，是一種數字化和可視化的技術手段。在BIM技術的作用下，建筑工程實際施工作業現場的畫面可以十分直觀地展示給工程各方主體，使其了解工程的施工進展。BIM技術所實現的虛擬施工，也可以簡單理解為先試后建，改變了傳統模式下以建筑工程施工單位經驗為主的施工模式，根據建筑工程的實際情況生成其獨有的施工方案。構建建筑工程施工現場虛擬三維全真模型，建筑工程的施工管理人員可以由此找到施工過程中所隱含的潛在問題，打破傳統模式下的時間與空間限制壁壘。以BIM技術為基礎的虛擬施工需要包含制定工程的施工順序流程、對需用到的大型機械施工設備進行調試以及合理配置各項施工資源等。在模擬虛擬施工的過程中，可以更加全面地找到建筑工程在施工階段中的問題。

4.3 竣工模型交付

當建筑工程完成所有的施工流程，在其正式投入使用之前，還要全面化和系統化地測試和調整建筑，以此保證可以達成使用要求標準規范，后續可以進入到正常運營階段。BIM技術有機整合建筑物的空間信息和相關參數信息，便于建筑物使用人員可以獲得完整化程度更高的建筑物全局信息。與此同時，利用BIM技術還有助于了解建筑工程施工整個過程所記錄下的數據信息，甚至是含有隱蔽工程的相關資料信息，實現工程竣工信息集成，為之后的設施管理提供一定的便利性，當已經投入使用的建筑物后續要進行維修或擴建時，確保有充足的數據信息資料支持。

4.4 運維階段

建筑工程運維階段應用BIM技術可以對現實的建筑物進行模擬，從而開展對建筑物的虛擬管理工作，提前制定行之有效的物業維修管理方法。利用BIM技術，移動端可以完成前期的信息采集，而電腦端則可以同步進行定位管理，WEB端則主要負責分析監控。建筑工程工作人員可以攜帶移動終端到建筑工程施工現場來對比BIM所生成的三維模擬模型之間的差異，并且可以掃描設備上的二維碼來獲得具體信息。并且利用BIM技術可以同步構建物業資產管理數據庫，精準預測出建筑物的后續能耗和安全性問題，由此采取必要的應急處理措施。

5 BIM在建筑工程技術中應用的未來發展趨勢

雖然當前時期，我國大部分的建筑企業都開始應用BIM技術，但實際的應用水平參差不齊，這主要是由于BIM技術對于計算機能力有一定的要求，還要掌握必要的信息處理技術和三維建模技術，所以BIM在建筑工程技術中的應用還有很長的一段路要走。當未來移動智能終端和互聯網的普及程度進一步加強，人們無論處于何時何地都可以獲得自己所需的信息，將其延伸至建筑領域當中，無論是建筑工程的管理人員、施工人員和技術人員都配備BIM移動終端設備，在建筑工程的施工作業現場就可以完成三維模型設計，通過移動技術而獲取相關數據的能力在不斷加強。此外，未來BIM技術可以通過在建筑工程施工區域的各個位置放置監控器和傳感器的方式，對建筑主體的空氣質量、濕度及溫度進行全面監測，以此獲得建筑工程的具體通風信息、供熱信息和供水信息等必要的控制信息參數，建筑工程設計人員通過匯總這些數據信息，所構建的三維建筑信息模型也會更加合理化和精準化。

6 結論

綜上所述，BIM技術是新型建筑理念的重要表現，BIM在建筑工程技術中的應用優勢為BIM技術的協調性更加良好，具有高效的仿真模擬功能，能夠提升建筑圖形設計直觀立體化程度，進一步促進建筑綠色化設計發展，深層次優化建筑工程項目，要分別從設計、施工和運維三個階段合理應用BIM技術，以此提高建筑工程水平。