BIM技術(shù)在工程施工中的應(yīng)用分析

莊春燕

（廈門中聯(lián)永亨建設(shè)集團(tuán)有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

國家大力推動(dòng)數(shù)字化建設(shè)過程中，建筑施工行業(yè)也面臨數(shù)字化轉(zhuǎn)型，BIM 技術(shù)可為施工企業(yè)轉(zhuǎn)型提供技術(shù)支撐。BIM 技術(shù)作為新型數(shù)據(jù)處理技術(shù)，在強(qiáng)化施工管理，提高施工質(zhì)量，降低成本投入方面發(fā)揮了重要作用。其圖紙會(huì)審、場地布置、深化設(shè)計(jì)等相關(guān)功能為當(dāng)前工程施工過程中的技術(shù)管理及質(zhì)量控制提供強(qiáng)有力的支撐。因此，為全面提升工程施工質(zhì)量及效率，強(qiáng)化成本控制效果，對BIM 技術(shù)在工程施工中的應(yīng)用作進(jìn)一步的研究是十分有必要的。

1 BIM技術(shù)優(yōu)勢

1.1 三維可視化

BIM 技術(shù)提供了可視化的呈現(xiàn)方式，將以往平面的對象以立體的方式展示，尤其對于復(fù)雜的構(gòu)件更易于表達(dá)?？梢暬慕Y(jié)果可以讓項(xiàng)目在工程建設(shè)的各個(gè)階段包括施工階段的溝通更加有效，溝通過程更加清晰。

1.2 協(xié)調(diào)性

科學(xué)利用BIM 技術(shù)的碰撞檢測功能，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)各專業(yè)之間存在的碰撞問題，協(xié)調(diào)各專業(yè)之間的不匹配或不合理之處。

1.3 信息集成

BIM 技術(shù)能夠?qū)缀涡畔⑴c非幾何信息集成完整的信息模型，如把材料的檢驗(yàn)信息和耐火等級，構(gòu)件的采購和造價(jià)信息等賦予相關(guān)聯(lián)的三維模型中，且能夠在各方單位共享傳遞，為項(xiàng)目施工管理與決策提供很大便利，提升數(shù)據(jù)資料管理能效。

1.4 可模擬性

可針對施工規(guī)劃、施工方案或復(fù)雜工序進(jìn)行預(yù)先模擬，科學(xué)合理的選擇最優(yōu)或適用的方案。

1.5 工程量計(jì)算

通過模型自動(dòng)計(jì)算工程量，提高了工程量計(jì)算、成本核算等相關(guān)工作的便利性和準(zhǔn)確性[1]，能夠有效加強(qiáng)對于施工過程中材料、人員、設(shè)備等方面的管理，實(shí)現(xiàn)資源合理分配。

1.6 可出圖性

BIM 技術(shù)除了可以進(jìn)行傳統(tǒng)的平、立、剖及詳圖的輸出外，還可以輸出BIM 應(yīng)用方面的圖紙，例如：碰撞檢查后出具不同專業(yè)間的碰撞檢查報(bào)告，碰撞檢查修改完畢后出具管線綜合排布圖，砌體深化設(shè)計(jì)后出具排磚圖。

2 BIM技術(shù)在施工應(yīng)用中的主要問題

2.1 BIM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范尚未完善

近幾年，國內(nèi)及地方雖然已發(fā)布一些BIM 技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但對參與各方的權(quán)利及義務(wù)尚未有明確界定，標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)用性及可操作性還有待驗(yàn)證和考究，BIM 技術(shù)相關(guān)法律法規(guī)系統(tǒng)還未完善。

BIM 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是讓信息與數(shù)據(jù)在項(xiàng)目施工的各個(gè)環(huán)節(jié)、各專業(yè)、各單位之間，順利、高效地傳遞的關(guān)鍵。要有全面的、可靠的、相互關(guān)聯(lián)的BIM 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，這樣才能發(fā)揮BIM技術(shù)的最大價(jià)值。

2.2 BIM技術(shù)人員缺乏

BIM 技術(shù)人員需要兩方面的素質(zhì)：一方面，對BIM軟件能熟練應(yīng)用，另一方面，需要自身有一定的工程經(jīng)驗(yàn)。能夠快速掌握軟件的技術(shù)人員有很大一部分缺乏現(xiàn)場工程經(jīng)驗(yàn)，而工程經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員往往軟件操作能力較弱，兼具兩方面素質(zhì)的BIM 技術(shù)人員明顯不足。

現(xiàn)階段許多施工企業(yè)對于BIM 技術(shù)仍持觀望態(tài)度，這也導(dǎo)致BIM技術(shù)學(xué)習(xí)的能動(dòng)性不足。

2.3 BIM軟件成熟度不夠

目前國內(nèi)BIM 軟件公司通過對國產(chǎn)化產(chǎn)品的支持和配套技術(shù)服務(wù)，取得了良好的效果，但由于軟件研發(fā)所需投入巨大，軟件研發(fā)深度不夠，部分應(yīng)用還難以達(dá)到預(yù)期效果。在各個(gè)階段中，針對各種應(yīng)用點(diǎn)，采用多種不同BIM 軟件,如Revit、Tekla structure、Navisworks、Civil 3D、ArchiCAD 等等，各種軟件數(shù)據(jù)格式不同，軟件之間轉(zhuǎn)換互通性較差，加大了BIM技術(shù)的應(yīng)用難度。

3 BIM技術(shù)在工程施工中的應(yīng)用分析

3.1 圖紙會(huì)審

傳統(tǒng)的圖紙會(huì)審?fù)枰飨嚓P(guān)單位花費(fèi)大量時(shí)間及精力研讀各專業(yè)的平面圖紙，而BIM 技術(shù)的科學(xué)運(yùn)用能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)計(jì)方案的可視化展現(xiàn)，建模過程中便于發(fā)現(xiàn)如結(jié)構(gòu)圖與建筑圖中構(gòu)建位置不一致等問題；并可通過碰撞檢測進(jìn)行全面審查，各專業(yè)之間存在的不匹配問題能夠一目了然，碰撞檢測出的問題分為兩類，如表1所示。

表1 碰撞分類

運(yùn)用BIM 技術(shù)能夠更加快速、準(zhǔn)確去識別圖紙中的問題，有效規(guī)避實(shí)際施工過程中的問題，從而避免返工，以此確保施工過程順利，最大程度上強(qiáng)化施工質(zhì)量控制，這對現(xiàn)場施工有著很重要的意義。

3.2 場地布置

采用平面布置，容易忽略三維空間上的問題，如塔吊吊運(yùn)路線與其他塔吊、在建工程與周邊環(huán)境等的沖突。在項(xiàng)目建設(shè)之前，根據(jù)場地的特點(diǎn)和施工所需，提前建好場地的BIM 模型，對場地進(jìn)行合理的布置，避免施工后由于場地布置不當(dāng)而引起的交通堵塞和施工不暢等問題。

運(yùn)用BIM 技術(shù)可以快速計(jì)算出施工作業(yè)面積，合理規(guī)劃現(xiàn)場材料運(yùn)輸空間，準(zhǔn)確模擬臨時(shí)性建筑物位置，細(xì)化交通線路和管線安置，提高施工場地利用率，在保證現(xiàn)場作業(yè)安全進(jìn)行的同時(shí)，避免不合理因素的出現(xiàn)，降低了現(xiàn)場交叉作業(yè)的負(fù)面影響[2]。

3.3 深化設(shè)計(jì)

運(yùn)用BIM 技術(shù)結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙及施工現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，更合理地指導(dǎo)現(xiàn)場施工，降低施工難度。深化設(shè)計(jì)主要包括土建結(jié)構(gòu)工程、鋼結(jié)構(gòu)工程、幕墻工程、精裝修、管線綜合排布等等，表2 以某工程鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)及幕墻深化設(shè)計(jì)成果為例進(jìn)行說明。

表2 深化設(shè)計(jì)成果

通過BIM 技術(shù)對復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，提前對重要部位的安裝進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示、施工方案預(yù)演和比選，從而更加直觀地展示施工意圖，避免返工。

3.4 工程量統(tǒng)計(jì)

在實(shí)際應(yīng)用BIM 技術(shù)的過程中，系統(tǒng)可根據(jù)三維模型，自動(dòng)展開工程量統(tǒng)計(jì)以及施工材料數(shù)據(jù)的提取，將工程施工所用的材料快捷地統(tǒng)計(jì)出來，并通過可視化圖表的方式輸出展示，為后續(xù)材料的采購、成本的核算等提供便利，有效提高工程量統(tǒng)計(jì)和計(jì)算分析的效率。同時(shí)也避免傳統(tǒng)人工計(jì)算模式下，可能帶來的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、完整性不足，計(jì)算失誤等方面的問題，提升工程量統(tǒng)計(jì)的全面性以及可靠性。

此外，BIM 技術(shù)的工程量統(tǒng)計(jì)功能還能夠有效解決工程施工過程中材料監(jiān)管不足的問題。在實(shí)際工程施工時(shí)，通過BIM 技術(shù)能夠?qū)κ┕げ牧嫌昧?、剩余情況等進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，幫助管理人員充分了解施工材料消耗情況，同時(shí)將施工進(jìn)度與材料消耗量有機(jī)融合，為后續(xù)材料的采購和存儲管理提供可靠數(shù)據(jù)支持，在保障材料供應(yīng)及時(shí)的基礎(chǔ)上，最大程度上減少材料積壓，減輕工程施工成本壓力。

3.5 可視化交底

交底環(huán)節(jié)是工程施工中的關(guān)鍵步驟，對于工程建設(shè)效果、施工質(zhì)量等有著直接的影響。通過BIM 技術(shù)中的三維模型，為施工人員全方位展示設(shè)計(jì)內(nèi)容以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，明確不同環(huán)節(jié)應(yīng)用的技術(shù)手段，確保設(shè)計(jì)意圖能夠充分傳達(dá)給施工方，保障技術(shù)交底效果。尤其是針對新技術(shù)的應(yīng)用，傳統(tǒng)二維交底方式難以達(dá)到良好效果，BIM 技術(shù)下的可視化交底，為施工人員模擬施工工藝流程，展示技術(shù)操作動(dòng)畫，促使施工人員更好地學(xué)習(xí)，了解相應(yīng)技術(shù)措施，既能夠提升實(shí)際施工效率，保障交底效果，還能夠促使施工人員更好地按照相應(yīng)技術(shù)規(guī)范和要求實(shí)施作業(yè)，有助于提高施工過程的規(guī)范性，在保障施工質(zhì)量效果方面有著良好的作用。

3.6 施工工序管理

施工過程中，難以避免會(huì)出現(xiàn)交叉施工情況，BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)⑹┕すば蛑g的關(guān)系和影響充分展示出來，有助于管理人員合理進(jìn)行施工安排，強(qiáng)化進(jìn)度控制，實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)之間相互協(xié)調(diào)，同時(shí)還有助于規(guī)范施工過程，最大程度上規(guī)避各類施工問題[3]。

3.7 三維掃描

BIM 技術(shù)運(yùn)用高速激光測距，能夠得到瞬時(shí)空間三維坐標(biāo)，然后通過空間點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取，可進(jìn)行三維模型的構(gòu)建。相較于傳統(tǒng)測繪技術(shù)而言，三維掃描技術(shù)的主要特點(diǎn)和應(yīng)用優(yōu)勢就是快捷、簡便，而且測得的結(jié)果更為精準(zhǔn)真實(shí)，能夠?yàn)楹罄m(xù)工作的開展提供可靠數(shù)據(jù)信息，在提高工作效率，保障工作質(zhì)量方面有著良好的效果。此外，三維掃描建模技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，能夠在工程施工建設(shè)的全周期范圍內(nèi)，得到精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息，并能夠以此構(gòu)建相應(yīng)數(shù)字模型，實(shí)現(xiàn)工程實(shí)施過程中數(shù)據(jù)信息的同步采集和歸檔處理，可用于圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、施工協(xié)同以及現(xiàn)場管理等多個(gè)方面。

4 結(jié)束語

雖然目前BIM 技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中仍存在不足，但不可否認(rèn)，其在工程施工中逐漸發(fā)揮著不可替代的作用。BIM 技術(shù)在工程施工中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在圖紙會(huì)審、場地布置、深化設(shè)計(jì)、工程量統(tǒng)計(jì)、可視化交底、施工工序管理、三維掃描等方面，不僅能夠?yàn)楦鲄⑴c方之間的溝通交流提供良好平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享，更全面審查圖紙問題，合理進(jìn)行場地布置，提升圖紙深化設(shè)計(jì)效果，而且還能夠自動(dòng)進(jìn)行工程量的統(tǒng)計(jì)和運(yùn)算。此外，在可視化交底以及工序管理方面也發(fā)揮著重要作用，對于提高工程施工質(zhì)量、效率，強(qiáng)化成本控制等方面都有著積極意義。