BIM 技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用研究

施文君

（青海建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，青海 西寧 810012）

一、引言

BIM（Building Information Modeling）技術(shù)是一種應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)據(jù)化工具，通過(guò)對(duì)建筑的數(shù)據(jù)化、信息化模型整合，在項(xiàng)目策劃、運(yùn)行和維護(hù)的全生命周期過(guò)程中進(jìn)行共享和傳遞，使工程技術(shù)人員對(duì)各種建筑信息作出正確理解和高效應(yīng)對(duì)，為設(shè)計(jì)、施工、以及包括運(yùn)營(yíng)單位在內(nèi)的各方建設(shè)主體提供協(xié)同工作的基礎(chǔ)，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮重要作用。BIM 技術(shù)是三維參數(shù)數(shù)字模型，其主要應(yīng)用到建筑工程的全生命周期，通過(guò)建立數(shù)據(jù)信息庫(kù)，實(shí)現(xiàn)信息在建筑工程各個(gè)階段的集成和共享。

二、BIM 技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用

（一）BIM 技術(shù)在施工設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

在建筑工程設(shè)計(jì)階段，可以應(yīng)用BIM 技術(shù)將傳統(tǒng)的二維圖紙進(jìn)行建模形成三維空間模型。將建筑工程項(xiàng)目的場(chǎng)地模型、設(shè)備模型和土建模型在三位模型中全面體現(xiàn)出來(lái)，并將三者整合在一起，形成一個(gè)整體的建筑模型。平面、立面和剖面圖是二維方向上的剖切圖，實(shí)現(xiàn)了三維設(shè)備的布置，能夠進(jìn)行多角度的精確定位[1]。利用BIM技術(shù)，可將建筑的外立面造型、結(jié)構(gòu)柱梁結(jié)構(gòu)中的梁、板、柱、墻體以及設(shè)備中的管道都以三維方式體現(xiàn)在BIM 模型中，這種模型有了三位空間模型，各個(gè)專業(yè)的技術(shù)人員更方便所有人員之間的進(jìn)行溝通和交流。跟傳統(tǒng)的二維圖紙相比，在三維模型中，可以針對(duì)梁柱復(fù)雜節(jié)點(diǎn)處的鋼筋由于布置較多，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)雜鋼筋節(jié)點(diǎn)的可視化觀察。但是對(duì)于二維的圖紙來(lái)說(shuō)，圖中復(fù)雜的鋼筋節(jié)點(diǎn)，一般的工人是很形成一個(gè)三維空間立體模型，甚至在進(jìn)行鋼筋綁扎過(guò)程中出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)鋼筋加工錯(cuò)誤的情況，因此需要通過(guò)多個(gè)方向的詳細(xì)剖面圖才能夠清晰表達(dá)鋼筋節(jié)點(diǎn)。但是采用BIM 技術(shù)的應(yīng)用，可以通過(guò)建立三維空間模型，能夠通過(guò)立體化的空間比例關(guān)系將鋼筋節(jié)點(diǎn)清晰的呈現(xiàn)出來(lái)，即使是再?gòu)?fù)雜的鋼筋節(jié)點(diǎn)，都能夠被人們用各個(gè)視角辨別出來(lái)，所以，通過(guò)BIM 技術(shù)的設(shè)計(jì)，能夠比較容易地開展下一步的施工工作。

（二）BIM 技術(shù)在施工現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用

在建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)采用BIM 技術(shù)手段進(jìn)行施工模擬，主要是利用BIM 技術(shù)進(jìn)行三維空間立體建模。根據(jù)工程所提供的數(shù)據(jù)信息，在軟件中進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置，形成的三維空間模型能夠反映出建筑工程的實(shí)際情況，同時(shí)也增強(qiáng)了施工作業(yè)問(wèn)題的可預(yù)見(jiàn)性以及有效應(yīng)對(duì)。建筑工程施工作業(yè)中現(xiàn)場(chǎng)的布置和技術(shù)的應(yīng)用效果，直接影響著施工的安全性與質(zhì)量。采用BIM 技術(shù)手段進(jìn)行建筑工程項(xiàng)目場(chǎng)地布置的可視化模擬，根據(jù)工程施工的實(shí)際需求，比如材料的堆放、機(jī)械設(shè)備的安裝等，為其進(jìn)行合理的布置分布，以可視化形式展現(xiàn)指導(dǎo)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的施工組織與布置工作開展，確保工程施工有序開展，提高組織效率[2]。傳統(tǒng)建筑工程施工技術(shù)交底，采用的是二維圖紙。應(yīng)用BIM 技術(shù)后，通過(guò)三維空間模擬技術(shù)交底,切實(shí)提高了交底的水平與質(zhì)量。利用BIM 形成的三維圖紙，施工人員能夠清晰掌握各個(gè)部位施工工藝和其他部分的結(jié)合，技術(shù)人員掌握技術(shù)要點(diǎn)的能力最大程度上保障，施工的質(zhì)量得到了保證。技術(shù)人員可調(diào)取工程作業(yè)位置的相關(guān)信息，像三維施工圖以及BIM 建模形成的動(dòng)畫模擬視頻等。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)講解分析，使得工程人員掌握作業(yè)工具以及材料型號(hào)等要求，促使工程施工作業(yè)效率得到提高[2]。

（三）BIM 技術(shù)在施工矛盾沖突中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的施工圖紙中，將建筑工程的信息用二維圖紙表達(dá)出來(lái)，所包含的信息并不全面，要從圖紙上發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中所隱含的問(wèn)題變得有一定的難度。尤其是在大型復(fù)雜建筑工程項(xiàng)目中，想要全面發(fā)現(xiàn)設(shè)備專業(yè)與結(jié)構(gòu)專業(yè)之間的矛盾碰撞之處更加困難。然而，將BIM 技術(shù)應(yīng)用于建筑施工中，就能夠通多三維米星的建立完成之后對(duì)其進(jìn)行空間立體的碰撞檢查，若發(fā)現(xiàn)設(shè)備專業(yè)與結(jié)構(gòu)專業(yè)沖突或者構(gòu)件之間空間距離不到位等的問(wèn)題，通過(guò)調(diào)整和碰撞檢查來(lái)解決以上出現(xiàn)的問(wèn)題。

對(duì)于現(xiàn)代建筑工程，由于建筑物功能的完善及要求的提高，施工趨于復(fù)雜化、多元化。建筑施工項(xiàng)目需要應(yīng)用多種功能的機(jī)械設(shè)備，在施工現(xiàn)場(chǎng)，機(jī)械設(shè)備與生產(chǎn)施工人員混雜在一起，存在很多安全隱患。其中，機(jī)械設(shè)備的不規(guī)范管理成為了安全管理的重點(diǎn)[3]。施工機(jī)械設(shè)備在安裝和使用中如果不能規(guī)范化，再加上施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜性，存在交叉作業(yè)，人員的流動(dòng)，導(dǎo)致安全管理難度增大。而通過(guò)BIM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)的規(guī)范化管理，提前解決施工沖突問(wèn)題。BIM 技術(shù)作為信息集成平臺(tái)，可以保持施工現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)態(tài)性，施工中的危險(xiǎn)源將被安全管理人員及時(shí)地辨識(shí)。利用BIM 技術(shù)可以進(jìn)行相關(guān)的碰撞檢測(cè)，借助模擬對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化，施工資源實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化配置，可以消除由于施工碰撞引發(fā)的安全隱患[3]。除了機(jī)械設(shè)備的規(guī)范化外，在建筑施工中，材料的安全管理也需要重視。材料在運(yùn)輸、裝卸中存在安全問(wèn)題，如施工現(xiàn)場(chǎng)材料堆放的不合理、不規(guī)范，裝卸都會(huì)引發(fā)安全隱患。BIM 技術(shù)的可視化優(yōu)勢(shì)，施工現(xiàn)場(chǎng)的材料信息變得三維可見(jiàn)，材料的存儲(chǔ)與裝卸情況就能被施工管理人員直接掌握，有利于及時(shí)消除安全隱患。利用BIM 技術(shù)三維空間模型可以體現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)的很多信息，使施工人員與管理人員更方便獲取信息，消除信息不對(duì)稱引發(fā)的安全問(wèn)題。

（四）BIM 技術(shù)在施工安全管理的應(yīng)用

在建筑工程施工中，識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)因素是安全管理的前提。安全是各項(xiàng)工作的中心，識(shí)別是辨析施工中存在的危險(xiǎn)源與難以確定的危險(xiǎn)因素，BIM 的強(qiáng)大功能可以輔助建設(shè)項(xiàng)目保障工程的安全進(jìn)行。在傳統(tǒng)模式下，針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素的識(shí)別依靠了個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)，識(shí)別過(guò)程雖然簡(jiǎn)單，易受經(jīng)驗(yàn)主義的束縛，風(fēng)險(xiǎn)因素是會(huì)存在漏洞、盲區(qū)[3]。對(duì)于識(shí)別安全風(fēng)險(xiǎn)因素方面，應(yīng)用BIM 技術(shù)可以起到很好的輔助作用，安全風(fēng)險(xiǎn)因素的分類變化會(huì)更加全面。通過(guò)對(duì)施工中三維模型信息的提取，能識(shí)別施工中存在的風(fēng)險(xiǎn)因素。利用BIM 技術(shù)，工程的結(jié)構(gòu)關(guān)系可以更清晰明確，很多細(xì)節(jié)可以得到展現(xiàn)，因此有利于施工中的安全隱患被預(yù)先識(shí)別。

BIM 技術(shù)的應(yīng)用在建筑工程施工環(huán)節(jié)，更多體現(xiàn)在項(xiàng)目管理方面。在生產(chǎn)安全方面采取的施工工藝具有復(fù)雜性，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境具有惡劣性，施工現(xiàn)場(chǎng)布置的機(jī)械設(shè)備增加了建筑工程的安全風(fēng)險(xiǎn)，很容易引發(fā)安全隱患，給現(xiàn)場(chǎng)的人員造成安全威脅。利用BIM 平臺(tái)運(yùn)行動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，安全隱患能夠被系統(tǒng)分析，并能提出預(yù)防和控制措施，確保工程安全管理到位。具體來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)施工作業(yè)環(huán)節(jié),在前期結(jié)構(gòu)搭建數(shù)據(jù)信息輸入系統(tǒng)后進(jìn)入正式操作環(huán)節(jié)，此時(shí)后臺(tái)可以利用監(jiān)控設(shè)備或者傳感器等進(jìn)行安全生產(chǎn)狀態(tài)分析，判斷結(jié)構(gòu)施工是否存在安全風(fēng)險(xiǎn)，提示施工人員進(jìn)行處理，以免發(fā)生斷裂或者塌陷事故，引發(fā)安全事故[2]。完成隱患處理后，利用BIM 技術(shù)進(jìn)行再次核查檢查，當(dāng)達(dá)到安全生產(chǎn)作業(yè)要求后再組織施工作業(yè)。通過(guò)BIM 三維建模進(jìn)行信息標(biāo)注，安全的動(dòng)態(tài)管理得到了保證，與傳統(tǒng)模式相比管理的廣度和深度更優(yōu)。BIM 技術(shù)應(yīng)用安全風(fēng)險(xiǎn)管理還可以實(shí)現(xiàn)信息共享。建筑工程項(xiàng)涉及到多個(gè)專業(yè)，傳統(tǒng)模式下的技術(shù)人員、施工人員以及安全管理人員的信息傳遞不及時(shí)，溝通效率受到了影響，安全管理很難以預(yù)先對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)的到判斷。安全信息利用BIM 技術(shù)將及時(shí)共享，能促進(jìn)安全的動(dòng)態(tài)化管理。BIM 技術(shù)的建筑施工模擬，施工存在的安全問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)因素能被安全管理人員預(yù)先了解，安全風(fēng)險(xiǎn)因素可以有效識(shí)別，提前采取控制措施，實(shí)現(xiàn)了提前預(yù)防。施工過(guò)程中如出現(xiàn)危險(xiǎn)，可以及時(shí)止損，保障施工人員工的安全。

（五） BIM 技術(shù)在施工質(zhì)量管理的應(yīng)用

BIM 軟件的很多功能都是基于提高工程質(zhì)量水平而開發(fā)的，BIM 技術(shù)的應(yīng)用，打破了傳統(tǒng)建筑工程質(zhì)量管理模式，促使工程建設(shè)質(zhì)量水平得到提高[2]。創(chuàng)新應(yīng)用BIM技術(shù)，可以應(yīng)用到建筑工程質(zhì)量管理措施中，工程建設(shè)的質(zhì)量可以有效保障。整個(gè)工程質(zhì)量控制的全過(guò)程中，BIM 技術(shù)的應(yīng)用能夠擴(kuò)大質(zhì)量管理覆蓋面。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，BIM 技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用，整合了建筑的生命周期，能夠?yàn)槊恳粋€(gè)施工過(guò)程提供全方位的信息支持，在施工可視化方面有著顯著的優(yōu)勢(shì)，有效實(shí)現(xiàn)了各個(gè)施工階段的工作效率，為各個(gè)施工階段注入新鮮元素，有利于工程項(xiàng)目各個(gè)施工參與方之間的協(xié)同合作，實(shí)現(xiàn)信息資源的共享。在建筑工程施工中，規(guī)范、合理、高效的利用BIM 技術(shù)，將實(shí)現(xiàn)不可估量的龐大的價(jià)值，而這項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用推廣，又會(huì)推動(dòng)建筑行業(yè)的發(fā)展，進(jìn)而提升我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平，達(dá)到一個(gè)良性循環(huán)。BIM 技術(shù)的推廣與應(yīng)用，將會(huì)對(duì)推動(dòng)建筑工程施工全面發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)意義[1]。