BIM技术在房建施工中应用分析

BIM技术在房建施工中应用分析

代文居

中建二局第三建筑工程有限公司 北京市 100070

摘要：高度复杂化的建筑施工工程建设项目向以Auto CAD为主体的、以工程图纸为核心的设计和施工管理模式发出了挑战，急需寻找一些新的技术手段或者方式方法来取得新的进展，BIM技术引入解决这一问题提供了新的方向。目前在我国，BIM 技术主要应用于建筑工程项目的设计阶段，施工阶段的应用也正在逐步增加，同时建筑施工工程中的应用研究随着智慧建造的不断革新，也越来越被重视，未来的BIM技术应用将给建筑工程创造更高的社会价值。

关键词：BIM；施工模拟；建筑工程

1.绪论

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，是近几年来建筑行业提出的新理念，也是信息化技术手段的一大变革。住建部于《2016～2020 建筑业信息化发展纲要》中表明：贯彻党的十八大以来、国务院推进信息化发展相关精神，落实创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念及国家大数据战略、“互联网+”行动等相关要求，实施《国家信息化发展战略纲要》，增强建筑业信息化发展能力，优化建筑业信息化发展环境，加快推动信息技术与建筑业发展深度融合，充分发挥信息化的引领和支撑作用，塑造建筑业新业态，同时着力增强BIM、大数据、智能化、移动通讯、云计算、物联网等信息技术集成应用能力，建筑业数字化、网络化、智能化取得突破性进展，初步建成一体化行业监管和服务平台，数据资源利用水平和信息服务能力明显提升，形成一批具有较强信息技术创新能力和信息化应用达到国际先进水平的建筑企业及具有关键自主知识产权的建筑业信息技术企业。

2.BIM的主要特征

2.1参数化

参数化是BIM从CAD中脱颖而出的最鲜明的特征，基于参数化建模的模型拥有更加完整的信息。应用参数化这一特性构建的三维可视化模型是一个包含着项目所有构件属性的信息系统，且该模型能够根据变更内容变换属性，维持相互间的空间及逻辑关系。例如，在基于BIM技术的revit软件中取消一个柱子，模型会自动重新量取梁和柱子的尺寸，自动设计其节点，然后模型内x相关联的柱子及其内部结构会相应地自动调整，此项BIM技术的应用已在工程商务方面具备成熟的发展（例：广联达算量软件）。

2.2可视化

可视化的本意是“所见即所得”，即易于看到并理解。对于建筑行业来说，可视化的运用是广泛的，但此处的可视化并不是经渲染或后处理过的效果图，而具有更多含义。BIM 的可视化是一种能够同构件之间形成互动性和反馈性的可视，没有艺术处理的真实的建筑空间展现。建筑信息模型所展示的结果，是与建筑工程或实物的实际空间尺寸和构件属性严格统一的，在模型的可以达到的精度范围内，将所有设计缺陷都充分暴露出来，这也是BIM可视化的主要作用之一。利用此模型来发现工程设计及施工组织设计中潜在的问题，如业主的建设需求与建筑师设计结果之间的矛盾、建筑师创作构思中存在的缺陷问题、各专业设计在空间上存在的冲突问题以及对施工设计不当的问题等。在BIM环境里，建筑信息模型可视化的结果不仅仅局限于对成果的展示和汇报，更多体现在，在建设项目各个阶段中，为不同专业及不同参与方在项目建造在进行沟通、决策提供一个信息交流的平台。

2.3数据交互性

BIM与CAD 的另一重大区别表现为：BIM技术在技术层面的能力，如应用系统或软件之间的数据互用，明显高于CAD。BIM是一个包含建筑项目各类信息的三维模型，但它不仅仅是一个模型，更多的是一个数据交互协调的平台，项目的参与方（包括政府、建设单位、设计方、施工方、运维机构方等）可以通过这一平台同外界进行信息的交换，具体表现在：政府部门借助该平台完成对各企业、项目的管理；建设单位借该平台完成资产管理和项目成果的评价；施工单位则侧重于在3D模型的基础上进行4D/5D施工模拟、虚拟建设；运营单位关注的则是建设过程中对物业和资产的管理。

3.BIM技术应用于建筑工程的必要性

3.1建筑施工的现状分析

3.1.1设计与施工信息传递过程中的偏差

传统建筑施工的设计工作都是以CAD为操作平台，以平、立、剖面图等二维图纸的方式展现设计成果。设计人员通过绘制二维图形，加上各种尺寸标注，反映建筑物三维状态下的位置关系，可视化差，信息表达不准确，存在错误在所难免。在信息的传递过程中，设计师的三维设计理念通过二维图纸表达，施工方通过对二维图纸的理解进行三维建筑的施工，在这个过程中，经历了两次二、三维信息的转换，很容易出现设计师在二维设计时表达的偏差以及施工方对二维图纸的理解偏差，信息传递的偏差，若不能及时发现，必将导致施工过程中出现问题，甚至会导致问题扩大，阻碍施工进度的正常进行。

3.1.2进度计划的抽象性

传统的施工进度计划是通过网络计划图实现的，这也是工程项目进度管理最常用的工具，但通过以往实际工程的实施可以看到，该方法存在自身的局限性。首先，网络计划图运算过程比较复杂，需要耗费大量时间精力完成，且非专业认识理解起来比较困难，不利于进度计划与业主及施工方的交流。其次，通过网路计划图所表达的进度计划相对比较抽象，不能将整个项目的规划进度精确地表达出来，更不利于对实际工程施工情况的跟踪检查，不能对工程的变更及环境变化等突发情况进行及时的应变处理，调整优化复杂。最后，使用传统的施工进度管理工具，依靠经验确定逻辑关系，准确性收到极大的限制，即使有不合理之处，也难以发现。

3.1.3建设过程管理不到位

建筑施工的建设过程中，项目管理不到位主要体现在以下几点：首先是施工总体目标不明确，没有精确地分目标，不能系统的对施工过程进行指导和控制，从而导致施工的盲目性。其次是没有完善的施工计划，或者施工计划不够准确，导致施工过程中出现实际施工进度与材料进厂时间不相符等脱节问题，导致工期的滞后，或窝工浪费现象。人力、财力以及资源没有得到合理的分配，必将导致施工过程浪费大、工期长、效率低等问题的产生，严重影响施工质量。

3.2 BIM在建筑施工工程中的应用优势

3.2.1深化设计应用

BIM 技术所创建的建筑信息模型并不是一个图形，它是一个包含着指定项目相关信息的完整的数据库。该数据库中包含建设项目所有构建的大小尺寸、数量、位置关系等一系列信息，通过这些参数化信息所表达出来的及时项目建成后的真实效果，通过该模型能够看到二维图纸不能表现的视觉角度和效果。在设计阶段创建的建筑信息模型上做施工图的优化设计，可以将数据库及视图进行双向联系，轻松得到平、立、剖面的图形，可根据需求选择不同位置的剖面图，对于模型中的非图形数据也可通过明细表进行统计，提高施工效率。

3.2.2加强各专业的协同合作

建筑施工工程设及多个专业，基础工程是多个部门协作完成的，在BIM技术中也是不同专业各自进行设计的，各专业设计的最终模型可通过相关应用软件，整合成一个整体，实现协同设计，从根本上改变过去通过文字及图纸表达设计意图的工作方式。软件通过对模型中不同专业之间的冲突进行碰撞检查，并进行修改以达到规定要求，避免了因协同问题造成的对工程进度的影响。

3.2.3拥有强大的可视化虚拟功能

可视化是BIM最直观的特点，BIM模型可视化的应用主要体现在两个方面：一是通过对施工进度的可视化模拟，及时发现进度计划中存在的问题，优化施工方案；二是通过可视化的建筑信息模型指导施工，尤其是对异形结构、预埋件等。

三维可视化的建筑信息模型加上时间维度，形成4D/5D模型进行虚拟施工。在4D/5D 模型中，在虚拟的环境中，可以准确的发现使用中可能存在的问题，从而优化施工方案计划，达到有效控制项目进度的目的。另外，施工企业通过4D/5D模型在项目的招标投标中获得巨大的优势，他可以快速并直观的了解施工方对项目的理解和施工方法的一系列措施，并对施工单位作出更准确的评估。

3.2.4从二维CAD 到三维BIM设计

利用二维图纸进行建筑设计，对设计师的空间想象能力要求比较高，设计师需要根据二维图纸想象建筑内部的结构特征。但是即使设计师能想象出建筑内部的结构也无妨将其以一种连续的方式展现在二维图纸上。但三维设计方式可以实现建筑工程项目三维立体展示的目标，利用 BIM 技术可以对建筑工程项目进行虚拟模拟，设计师可以对建筑工程项目有一个直观的了解，不需要再进行凭空的想象。同时，BIM 技术不仅能展示建筑工程项目的空间结构，还能显示建筑工程项目使用的材料特性等具体内容，设计师可以根据自己的需要进行数据库访问，这样可以让设计人员对建筑工程项目有一个更加全面的了解。

4.结束语

基于BIM技术在建筑行业应用的迅速发展，为解决建筑工程建设现状中存在的问题，本文针对BIM技术引入建筑施工工程进行了全面分析，并探讨建筑施工BIM 三维模型与CAD二维模型的利弊，同时针对基于BIM可实施性以及未来的发展趋势进行分析，相信未来的数字化建设将带领我国的建筑行业走向新的高度。

参考文献

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