BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)與施工中的應(yīng)用研究

張居斌

(山西和信中建科技有限公司，山西 太原 030000)

建筑設(shè)計(jì)和建筑施工是項(xiàng)目建設(shè)中的基本，不斷完善設(shè)計(jì)方案和施工方案是優(yōu)化建筑項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量和建設(shè)效率的基礎(chǔ)措施。BIM技術(shù)在業(yè)內(nèi)也稱為建筑信息模型技術(shù)，是互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)時(shí)代的重要產(chǎn)物，這項(xiàng)技術(shù)融入到建筑領(lǐng)域之后，以往建筑過程當(dāng)中出現(xiàn)的問題都能夠迎刃而解，盡最大程度優(yōu)化資源利用，為企業(yè)節(jié)約不必要的成本，推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，步入新的領(lǐng)域。

1 BIM技術(shù)簡(jiǎn)介

上文說到BIM技術(shù)就是建筑信息或者建筑模型的另一種概念。也就是在特有的軟件上，對(duì)正在進(jìn)行或者即將進(jìn)行的建筑工程項(xiàng)目構(gòu)建出完整的系統(tǒng)參數(shù)。設(shè)計(jì)出具象、直觀的三維建筑模型。這一模型在設(shè)計(jì)上并不是對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行簡(jiǎn)單的集成，而是對(duì)各種數(shù)字信息進(jìn)行充分利用。在三維模型的構(gòu)建下，相關(guān)技術(shù)人員和施工人員能夠在設(shè)計(jì)與施工工作當(dāng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)修改和數(shù)據(jù)分析工作，最終形成精準(zhǔn)、有參考價(jià)值的施工標(biāo)準(zhǔn)文件?？偟膩碚f，這一技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)就是通過計(jì)算三維模型形成具有靈活性的三維數(shù)據(jù)信息資料庫，能夠保證所有信息數(shù)據(jù)的調(diào)整和共享，滿足建筑工程各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性與靈活性，避免產(chǎn)生不必要的成本。

2 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 可視化

可視化特點(diǎn)也就是“所見即所得”的形式，對(duì)于建筑業(yè)來說，可視化在其中的作用價(jià)值是非常大的，BIM給建筑提供了可視化的思路，顛覆了傳統(tǒng)的抽象線條式構(gòu)件，讓施工人員和管理人員能夠真正看到三維立體的實(shí)物圖形，以最直觀的方式展現(xiàn)。另外，在BIM建筑信息模型當(dāng)中，正是因?yàn)樗羞^程都是可視化的，所以可視化結(jié)果不僅可以運(yùn)用生成報(bào)表、效果圖，更重要的是，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)過程中的交流、決策等都能夠在可視化狀態(tài)下開展。

2.2 協(xié)調(diào)性

協(xié)調(diào)性可以說是建筑業(yè)中的關(guān)鍵性內(nèi)容，無論是施工單位、業(yè)主還是設(shè)計(jì)單位，都存在著協(xié)調(diào)配合工作。BIM建筑信息模型能夠在建筑物建造之前，對(duì)各專業(yè)碰撞問題進(jìn)行協(xié)調(diào)，以此生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，并提供數(shù)據(jù)。

2.3 優(yōu)化性

事實(shí)上，建筑工程的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等都是不斷優(yōu)化的過程，雖然對(duì)這些進(jìn)行優(yōu)化與BIM不存在實(shí)質(zhì)上的聯(lián)系，但是在BIM為基礎(chǔ)的支持之下，可以做出更好的優(yōu)化。另外，優(yōu)化過程也會(huì)受到三種因素的制約，分別是復(fù)雜程度、實(shí)踐和信息?，F(xiàn)代建筑物的復(fù)雜程度非常高，甚至超過了建筑工程項(xiàng)目參與人員本人的能力，BIM和配套優(yōu)化工具能夠?qū)?fù)雜的項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化，提供了更多可能。

2.4 可出圖性

BIM技術(shù)并不是人們常見的設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)出的建筑圖紙，以及一些構(gòu)件加工圖紙，而是對(duì)建筑物進(jìn)行了協(xié)調(diào)、模擬、優(yōu)化后，幫業(yè)主做出相關(guān)圖紙。例如建筑的綜合管線圖、綜合結(jié)構(gòu)留洞圖、碰撞檢查偵錯(cuò)報(bào)告以及改進(jìn)方案。

3 BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

分工細(xì)致、勞力密集的建筑行業(yè)對(duì)信息的依賴程度越來越大，甚至可以說信息已經(jīng)成為了各大建筑企業(yè)的重要資源，必須要加強(qiáng)利用和保護(hù)。一般來說，不同的項(xiàng)目工程都包含了設(shè)計(jì)、立項(xiàng)、施工、保養(yǎng)、維護(hù)等多個(gè)不同的階段，媒介階段需要結(jié)合不同地點(diǎn)和不同性質(zhì)的機(jī)構(gòu)參與設(shè)計(jì)和施工的全過程，在建筑工程項(xiàng)目的實(shí)施上，往往需要經(jīng)過幾年才能完成，參與人數(shù)非常多，工序繁瑣復(fù)雜，設(shè)計(jì)大量的機(jī)械設(shè)備、文件圖紙往來，對(duì)協(xié)調(diào)管理是非常重要的。大型智能建筑工程的現(xiàn)代化管理需要內(nèi)部與外部之間實(shí)現(xiàn)信息的交換處理，例如設(shè)計(jì)階段的圖紙、進(jìn)度控制，施工人員信息、物料、施工進(jìn)度、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、政府批文、法律文件等。建設(shè)單位較多，高效的信息交流和共享管理已經(jīng)成為了當(dāng)前完成現(xiàn)代化建筑工程的重要內(nèi)容。另外，建筑工程的分散性、移動(dòng)性特點(diǎn)是非常明顯的，若是沒有一個(gè)整合的信息系統(tǒng)，那么與建筑工程相關(guān)的信息就很難完整保存起來，難以形成轉(zhuǎn)化。經(jīng)過大量的調(diào)查能夠發(fā)現(xiàn)，在以往建筑工程中，管理人員需要花費(fèi)非常多的時(shí)間來搜查信息，直接降低了工程管理效率。但是在BIM技術(shù)融入之后，這些問題能夠得到合理的解決，解除了信息無法實(shí)現(xiàn)共享的現(xiàn)象，所有與工程利益相關(guān)的都能在統(tǒng)一平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫中實(shí)現(xiàn)更新、儲(chǔ)存、管理、數(shù)據(jù)應(yīng)用。BIM可以持續(xù)、即時(shí)的提供項(xiàng)目設(shè)計(jì)范圍、進(jìn)度和成本信息。

BIM技術(shù)能夠在綜合數(shù)字環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)信息的不斷更新和訪問，建筑師、工程師、施工人員、業(yè)主能夠更加直觀、清晰的了解項(xiàng)目。同時(shí)，這些信息在進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工、管理等各個(gè)過程當(dāng)中，能夠幫助建筑企業(yè)加快決策速度，提高決策質(zhì)量，提升經(jīng)濟(jì)收益。近年來，BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用直接提升了建筑行業(yè)信息化的飛速發(fā)展，建筑師可以通過可視化功能創(chuàng)建并獲得照片的真實(shí)渲染建筑設(shè)計(jì)效果圖，實(shí)現(xiàn)了BIM的社會(huì)化，特別是虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用，能進(jìn)一步減少人力資源，縮短施工周期，有效節(jié)約成本，為建筑企業(yè)提升更多的生產(chǎn)效率，縮短施工工期。

4 BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1 三維設(shè)計(jì)

在建筑工程項(xiàng)目圖紙的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)用BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)圖紙的科學(xué)分析，使圖紙當(dāng)中的信息直接轉(zhuǎn)換成直觀的動(dòng)態(tài)圖形信息，通過三維模型的方式展示相關(guān)技術(shù)人員，通過觀察三維圖形分析出建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及各個(gè)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，以此判斷工程項(xiàng)目的實(shí)施是否順利，隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展，為了跟緊社會(huì)發(fā)展的腳步,BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)科學(xué)的數(shù)據(jù)分析，并對(duì)數(shù)據(jù)的合理性作出判斷，通過視圖選項(xiàng)、圖像模擬繪圖，以及設(shè)計(jì)中的三維視圖，對(duì)工程的各個(gè)環(huán)節(jié)、各個(gè)部分進(jìn)行劃分，不僅能加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)分析的科學(xué)性，還能保證分布結(jié)構(gòu)的匹配管理，保證建筑項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)上的合理性，使施工能夠完全按照?qǐng)D紙的標(biāo)準(zhǔn)和步驟環(huán)節(jié)來進(jìn)行，節(jié)約大量的施工材料，減少在施工中投入的成本，為企業(yè)贏得更多經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，提高建筑工程的經(jīng)濟(jì)性。

4.2 信息的多元化管理

在BIM軟件當(dāng)中，輸入的所有與建筑項(xiàng)目相關(guān)的信息數(shù)據(jù)都能夠?qū)崿F(xiàn)資源共享。在建筑工程項(xiàng)目的信息數(shù)據(jù)輸入到軟件中后，軟件可以對(duì)建筑項(xiàng)目進(jìn)行全面的評(píng)估分析工作，體現(xiàn)出強(qiáng)烈的系統(tǒng)性和專業(yè)性，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作人員可以根據(jù)軟件當(dāng)中提供的相關(guān)參數(shù)，對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行分析，以此保證整個(gè)建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。另外BIM技術(shù)還能夠處理建筑工程當(dāng)中一些比較零碎的信息，使信息中的細(xì)節(jié)與工程的整體高度保持一致，保證項(xiàng)目質(zhì)量的同時(shí)也能為建筑的使用者維護(hù)自身利益。

4.3 調(diào)整管理

BIM技術(shù)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)功能可以利用自身的先進(jìn)技術(shù)來處理建筑工程中的模型，還能夠轉(zhuǎn)換成紙質(zhì)文檔?？傮w上來說，在加入BIM技術(shù)之后，建筑工程在設(shè)計(jì)方面完全以自動(dòng)化的形式出現(xiàn)，為建筑師帶來審核與修訂上的便捷。建筑工程師可以根據(jù)數(shù)據(jù)來調(diào)整建筑模型，改善建筑當(dāng)中一些不合理的設(shè)計(jì)，不斷提升建筑的設(shè)計(jì)質(zhì)量和建設(shè)質(zhì)量，節(jié)省施工時(shí)間，縮短施工周期。

4.4 協(xié)同設(shè)計(jì)

近年來，我國(guó)城市的人口密度不斷增加，給我國(guó)建筑行業(yè)帶來了前所未有的發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性也越來越高。建筑設(shè)計(jì)工作當(dāng)中涉及到的內(nèi)容是非常廣泛的，且絕對(duì)離不開協(xié)同設(shè)計(jì)的支持。在傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)時(shí)代中，因?yàn)闆]有高效的技術(shù)與統(tǒng)一的平臺(tái)支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，只有極少數(shù)的集成軟件，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享目的，所以集成軟件當(dāng)中很難實(shí)現(xiàn)完整的數(shù)據(jù)共享，只能實(shí)現(xiàn)少部分，因此也就無法解決建筑設(shè)計(jì)過程當(dāng)中不同內(nèi)容和不同專業(yè)之間的協(xié)調(diào)問題。技術(shù)融入在建筑設(shè)計(jì)中之后，能夠直接對(duì)設(shè)計(jì)模型實(shí)現(xiàn)三維可視化，哪怕不是相同專業(yè)的技術(shù)人員，也能在同一模型當(dāng)中開展協(xié)同工作。

5 BIM技術(shù)在施工中的應(yīng)用

5.1 施工管理

在以往的施工管理過程當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)很多問題，最為常見的有施工技術(shù)、施工進(jìn)度、施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理等，再加上相關(guān)施工水平的約束，很難對(duì)建筑施工做出更深層次的指揮工作，對(duì)于施工進(jìn)度上的控制來說，只實(shí)現(xiàn)了表面上的控制，并沒有把新時(shí)代的建筑工程與科學(xué)指揮有機(jī)結(jié)合。再加上建筑工程施工的規(guī)模比較大，所以現(xiàn)場(chǎng)的情況非常雜亂，施工工序也是異常繁瑣的，二維技術(shù)在新時(shí)代的建筑背景下很難實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)時(shí)代的良好指揮效果，無論是精確度還是精細(xì)度都不夠高，限制了我國(guó)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。然而應(yīng)用BIM技術(shù)之后，在施工管理過程當(dāng)中能夠以虛擬化的方式開展施工進(jìn)度指導(dǎo)工作，通過建模這一形式，把整個(gè)建筑項(xiàng)目展現(xiàn)在全部工作人員面前，真正形成了一個(gè)生動(dòng)、形象、立體的建筑模型，更加精準(zhǔn)的控制施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量。

5.2 參數(shù)化施工

BIM技術(shù)可以構(gòu)建出一個(gè)BIM數(shù)據(jù)庫，能夠把所有的施工模型、計(jì)劃、圖表以及其他的雜亂數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，而且數(shù)據(jù)庫還能以參數(shù)化的形式，增強(qiáng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。這種具備全面性、即時(shí)性、雙向關(guān)聯(lián)性的信息傳播，能夠極大程度上體現(xiàn)出真實(shí)、穩(wěn)定的信息數(shù)據(jù)傳輸，不僅能夠科學(xué)改善建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)，還能夠形成數(shù)字化的施工流程，給施工提供更多的便捷性和合理性。

5.3 施工節(jié)材

在以往的建筑施工過程當(dāng)中，會(huì)運(yùn)用到大量的管線與預(yù)埋件，而且這些管線和與預(yù)埋件都是相互交錯(cuò)的，會(huì)給建筑施工帶來很多困難，甚至還會(huì)出現(xiàn)不同施工部門的溝通不當(dāng)，引起很多矛盾和碰撞，出現(xiàn)二次變更、返工的情況，帶來很多不必要的人力資源浪費(fèi)和材料浪費(fèi)，增多施工成本，放緩施工進(jìn)度。然而應(yīng)用BIM技術(shù)之后，能夠進(jìn)一步改善這種現(xiàn)象。施工過程當(dāng)中，BIM技術(shù)可以構(gòu)建出一個(gè)虛擬模型，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的條件完成施工計(jì)劃和施工進(jìn)度，在這樣的施工方式下，施工人員能夠根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況，提前發(fā)現(xiàn)施工過程中可能出現(xiàn)的安全隱患以及材料的碰撞情況，提前做好防護(hù)預(yù)案。同時(shí)，在應(yīng)用BIM技術(shù)的過程當(dāng)中，能夠大幅度減少二次變更的問題，節(jié)省施工材料和施工成本，保證建筑工程的施工進(jìn)度。另外，BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑施工當(dāng)中，還能充分優(yōu)化施工方案以及人員配置，達(dá)到材料節(jié)約、資源優(yōu)化利用的目的。

5.4 工程方案的選擇

BIM技術(shù)可以充分應(yīng)用到工程施工方案的比選當(dāng)中，無論是建筑中的大量構(gòu)件信息還是工程量信息，都能夠通過儲(chǔ)存的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的還原，以此利用三維圖形進(jìn)行展示。然而在新的建筑方案設(shè)計(jì)上，可以調(diào)整、修改相關(guān)參數(shù)，對(duì)模型方案進(jìn)行全新規(guī)劃，對(duì)不同施工方案的造價(jià)、建筑工程的信息數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化計(jì)算，以此提升施工的效率與質(zhì)量。另外，在BIM技術(shù)開展之前，對(duì)很多不合理的經(jīng)濟(jì)預(yù)算、漏洞設(shè)計(jì)等進(jìn)行全方位的分析，檢查工程所處的區(qū)域環(huán)境，在失誤沒有出現(xiàn)之前，就能夠按照相關(guān)信息來解決問題，排除漏洞，為企業(yè)減少成本上的浪費(fèi)，節(jié)約項(xiàng)目投資，提升建筑施工效率。

6 結(jié) 語

總的來說，BIM技術(shù)應(yīng)用到我國(guó)建筑領(lǐng)域之后，給我國(guó)建筑行業(yè)帶來了全新的動(dòng)力和發(fā)展空間，不僅能夠提升建筑設(shè)計(jì)和建筑施工當(dāng)中的標(biāo)準(zhǔn)化程度，還能在最大程度上避免設(shè)計(jì)和施工當(dāng)中出現(xiàn)漏洞與缺陷，讓所有的建筑工程工作人員都能夠直觀的了解建筑工程的各環(huán)節(jié)內(nèi)容。另外，BIM技術(shù)還實(shí)現(xiàn)了對(duì)施工過程的全面監(jiān)督管理，增強(qiáng)信息技術(shù)的應(yīng)用，保證了工程質(zhì)量和工程安全性。