BIM技术在建筑施工中的应用研究

近年来，BIM技术的出现为我国建筑施工行业提供了全新的设计思路和方法，因此得到了广泛应用。BIM技术实现了计算机仿真、辅助设计和虚拟现实等技术的有机结合，完成了对实际施工过程的三维建模，从而能够通过三维施工模型达到事前控制和动态管理具体施工过程以及优化施工方案的目的。BIM技术的应用对于推动建筑施工行业的信息化发展发挥了重要作用，并呈现出蓬勃发展之势。

一、BIM技术的内涵

BIM技术即建筑信息模型建造技术，其需要综合各类建筑工程项目信息来建立三维建筑模型。应用BIM技术除能够建立建筑模型以外，更主要的是其应用会贯穿于建筑工程项目的整个生命周期，并进行了信息集合，BIM技术拥有传统工作模式以及协同管理模式不具备的优势特点，其改变了传统粗放型施工的弊端，而实现了向先进集约型施工方式的转变。其在施工控制和可视化模拟方面进行了创新，能够实现可视化效果设计，检验模型效果图，实现4D效果模型设计以及监控等功能。BIM技术的出现掀起了建筑行业的一场信息技术变革，从此建筑行业变得更加精细化、高效化和统一化。因此，BIM技术其被誉继CAD技术以后的最为重大的技术革新。

BIM技术核心在于使用计算机技术，通过三维虚拟技术进行数据库的创建，实现数据的动态变化和建筑施工状态的同步。BIM技术可以准确无误的条用数据库中的系统参数，加快决策尽速，实现项目高质量的目的，有效降低成本和资金投入。最终实现建筑施工的全程控制，控制施工进度，节约资源，降低成本，提高工作效率。

BIM技术最早由上世纪末期的美国提出，随着信息技术的发展最近在欧美等发达国家得到快速推广应用，有调查表明：在欧美等发达国家的百强企业当中，BIM技术在超过八成以上的企业都有应用，同时欧美等发达国家也出台有相应的BIM技术实施标准等规章制度。

而我国应用BIM技术起步相对较晚，尚且处于发展初期，在我国建筑施工企业中其应用率不足10％。但值得庆幸的是在中央“十一五”国家科技支撑计划重点项目《现代建筑设计与施工关键技术研究》中，明确提出要把BIM技术作为重点技术项目加以研究，同时要求构建具有中国特色的并适应国际标准的BIM规范标准，之后的国家“十二五”发展规划中，也将BIM技术作为了建筑信息化发展的重点内容，并将数字城市建设作为建筑科技发展的总体目标，而其中BIM技术的应用将直接关系到目标能否实现。通过近年来的建筑施工实践可以表明，我国已经具备BIM技术应用的成功案例，例如上海中心大厦、奥运“水立方”场馆以及世博场馆等大型复杂建设项目取得的成果均较为显著。

二、BIM技术在建筑施工中的应用价值

BIM技术作为建筑施工整个建设生命过程始终的技术模式，其在建筑施工过程中，是实现让建设项目规划设计变成为现实的重要环节，建筑施工企业要在BIM技术基础上建立项目管理信息化体系，从而有效提高建筑施工建设水平，提升建筑施工的质量，实现经济效益的最大化。具体的BIM技术在建筑施工中的应用价值包括以下几点：

（一）三维渲染，全面展示

BIM技术可以达到视觉上逼真的效果。根据施工企业的施工计划逼真地展示出场地及大型设备布置情况，复杂节点施工方案，具体的施工顺序选择等实现4D模拟，对比选择不同施工方案等。BIM模型建好以后可用作二次渲染开发的模型基础，能够有效提高三维渲染效果效率及精度，方便更直观地向业主宣传介绍，提升中标几率。

（二）快速算量，提升精度

创建BIM数据库时，可以通过建立6D关联数据库来实现准确快速计算工程量，提升施工预算效率及精度的目的。因BIM数据库相关数据粒度达到构件级，能够实现快速提供支撑项目各条线管理所需的数据信息，有效提升施工管理效率。通过BIM模型提取材料用料，设备统计，管控造价，预测成本造价，可以给施工单位项目投标以及施工过程造价控制提供科学依据。

（三）精确计划，减少浪费

之所以施工企业精细化管理实现较难，主要是因为海量工程数据不能快速准确地获取以支持资源计划，导致经验主义泛滥。BIM技术实现了快速准确地获得工程基础数据的效果，能够为施工企业制定精细化管理提供有效支撑，使资源、物流及仓储浪费等大大降低，通过该技术可以实现限额领料、消耗控制的目标。

（四）虚拟施工，有效协同

BIM技术的三维可视化功能，综合时间维度就能实现虚拟施工。可以随时随地实现直观快速地把施工计划和实际进展进行对比，并且能够进行有效协同，施工方、监理方以致业主领导都能对工程项目相关问题和情况做到了如指掌。因此，BIM技术结合施工方案、施工模拟和现场视频监测，就能够确保建筑施工的质量和安全。

（五）碰撞检查，减少返工

BIM技术具有三维可视化的优点，利用BIM三维技术能够进行前期碰撞检查，优化工程设计，降低建筑施工阶段可能存在的错误损失和返工等问题，并且能够优化净空和优化管线排布等。利用碰撞优化后的三维管线方案，施工人员可以进行施工交底、施工模拟，从而提高施工质量以及与业主的沟通能力等。

三、BIM技术在建筑施工中的实施步骤

BIM技术在建筑施工中的应用范围较广，其涉及方案设计、施工准备、工程预算和设备管理等各个环节，整个施工过程要进行三维碰撞检验、三维虚拟施工和4D模拟施工。

（一）完成数据采集，构建技术框架

通过实地考察勘测或者谷歌地图等方式，采集建筑施工具体数据，构建BIM技术框架，实现数据接口和数据的交互，IFC文件导入和导出，开发多童虎访问系统，采用AutoCAD，CATIA，3DSMAX等相关软件创建BIM模型。随后利用数据库技术进行数据的存储，建立平台层，其中数据平台层又包数据集成的管理平台和可视化的4D平台，完成数据读取、保存、集成和验证功能，构件子信息模型，例如施工进度模型、施工安全模型、施工资源模型或者施工设备管理模型。根据不同的子模型信息，向模型层和应用层提供数据支持。在BIM技术框架中应用层作为最后一层结构，主要实现项目动态管理和冲突分析，提供网络进度和资源优化，实现建模过程。

（二）调整系统结构，实现主要功能

BIM管理系统主要实现的功能是：软件工程管理系统和项目综合管理系统，其中软件管理系统采用C/S构架，项目综合管理系统采用B/S构架，两者之间通过数据管理和模型参数实现无缝的双相连接。建筑施工BIM系统中以AutoCAD为开发平台建立3D集合模型，同时完成IFC文件结构定义，建立项目组织浏览表。另外，系统施工还应该创建、编辑、扩展按键技术资料，实现查询编辑和属性扩展功能。通过引入IFC格式和3D模型快速建立管理系统和运行维护管理。

（三）进行分析对比，建立动态系统

采用编辑器和工序模板建立工程进度管理系统，完成对计划进度和实际进度之间的分析对比，使得计划进度能够为实际进度提供助力，用动态3D图形展现工程进度。系统资源动态管理可以自动计算节点或者工程量，完成人力财力和机械设备的实时查询和统计分析，自动实现工程量动态管理。施工质量安全管理将施工方和监理单位的工程质检进行安全数据存储，并且将数据安全统计信息显示打印。施工现场管理可以实现自定义4D属性设置，对现设施信息进行统计，完成动态现场管理。

（四）注重安全冲突，建立分析系统

施工过程要进行过程模拟，实现单位周期内的正序或者逆序施工模拟，并且具备三维漫游和真实模型现实功能。基于建筑功能安全和冲突分析，实现结构变革，转化机制体系，施工工期间，如果改变结构和体系，应该进行动力学分析计算，并且进行安全性能评估。对施工过程中出现的进度资源冲突，应该按照计划industry进行对比，实现进度偏差报警功能。当场地出现碰撞冲突时，可以通过碰撞检验分析算法，实现构件、设施和结构等方面的分析和检验。

（五）细化应用流程，交付设计成果

为了实现计算机模拟，应该讲数据进行离散化分析，实现施工进度和资源场地优化系统。通过各种工序和参数的模拟计算，将施工工序和人力资源进行优化配置，实现多个方案的分析对比。在4D施工模拟过程中，实现工程数据集成和过程可视化模拟。BIM系统应用流程应该将系统构架和功能结构的结合，应用主体方提供技术资料，协调软硬件系统，设置必要权限，完成日常管理和深化设计。应用参照方可以通过网络浏览施工进度和施工安全等信息。也可以进行辅助施工管理。

四、BIM技术在建筑施工中的现存问题

（一）建设理念严重落后

建筑施工企业的信息化建设直接影响到国家建筑业信息化的发展，同时关系到企业管理转型升级的成败。然而，实际工作中有许多企业的决策管理层以及工作人员对BIM技术的应用观念落后，认知不清，影响企业发展。

（二）建设资金投入不足

BIM技术的应用需要软件开发的支持以及硬件的投入，尤其是企业初期建设时可能需要投入大量资金才能使完成企业的信息系统，从而真正发挥效用。然而，许多建筑施工企业因为产值利润率、资产利润率较低，无法开展信息化建设及维护等工作。

（三）专业人才十分缺乏

针对建筑施工企业而言，真正从事计算机专业的人才配备较少，大都不具备开发能力，尤其是具备计算机技术和建筑专业知识的复合型人才严重不足。

（四）政策支持力度不足

目前，针对建筑施工企业的信息化建设工作，政府及建设主管部门等政策扶持较少，可以说资金投入全部由企业承担，因此导致企业信息化建设的积极性不高。此外，在BIM技术标准制定等方面也没有推出具体规则。

五、BIM技术在建筑施工中的应用策略

（一）提升领导思想观念

BIM技术兴起于建筑行业迅猛发展的社会环境下，并且随着国家相关政策的推出，以及建设投资方的重视程度越来越高，作为建筑施工部门领导必须提升自己的思想观念，认真研究BIM技术及其应用价值，从而取得发展良机。

（二）加大资金投入力度

BIM技术针对软硬件都要求较高，因此企业必须加大资金投入力度，确保计算机硬件能够满足发展需求，并且BIM软件前期需要投入大量资金，然而正版软件功能更为齐全，企业应用于商业开业，同时也可开展相关的培训及配套咨询等服务。

（三）构建专业人才队伍

BIM软件的应用需要一支专业的人才队伍，要求工作人员不仅具备专业的计算机操作能力，同时要求掌握工程建设专业知识。由于每个工程项目都会有较大的工程量，因此必须通过团队协作才能完成任务。例如某单位邮运码头客运大厦项目应用BIM技术时，就招聘了40多名专业人才，该项目涉及七家单位部门，因此建立七个模式才最终完成任务。由此可见，拥有BIM技术专业人才多少直接决定了其应用推广的成败。

（四）提高团队协作能力

建筑施工企业应用BIM技术时，应有针对性地对BIM技术团队开展培训学习活动，从最简单的小项目着手，逐步推进到大型综合项目，最终实现面对复杂项目时，能够科学配置人员，协同合作工作，顺利完成任务，从而具备应对各种复杂项目的能力。组建优秀的BIM技术应用团队。

（五）注意积累总结经验

我国建筑施工单位在BIM技术应用上仍然处于初始阶段，实际工程经验较少，在BIM软件里的族库设置等有些还与中国规范不符，因此需要其逐渐积累应用经验，组建属于自己的构件族库，必要时可建立自己的BIM企业标准。

BIM技术的发展前景非常广阔，国家相关政策推出以后，在建设主管部门的正确引导和支持下，必将发挥越来越重要的作用。实现表明，将BIM技术应用于实际项目施工有利于我国建筑行业的发展。