BIM技术在土木工程施工领域的应用

宗杰

摘要：BIM 技術，能够以三维可视化的形式表现出建筑物的形状并模拟工程建设的施工方案，优化建筑施工管理，节约工期和施工成本，为建筑工程的各个参与方带来良好的效益。本文主要介绍近年来BIM 技术在土木工工程施工领域的应用以及发展，对BIM的技术研究和应用进行总结，并提出BIM 技术在土木工程领域今后可能的研究方向。

关键词：BIM 技术；土木工程；应用及发展

20 世纪 70 年代Chuck Eastman 提出了“Building Description System”的构想，这个构想是BIM 理念的雏形[1]。直到2002年，Autodesk 公司提出了“Building Information Modeling”（BIM）这一名词，并解释了其概念。但是Jerry Laiserin[2]在其文章中将 BIM 技术和 CAD 技术进行了对比，使得这BIM这一名词得到了推广和应用。虽然我国的BIM 技术起步比较晚，但是发展比较迅速，BIM 技术因为具有模拟性、优化性、可视性、协调性等优点，被广泛应用于工程领域施工中。

一、BIM 技术在施工阶段的可视化应用

1.三维几何建模。现在建筑造型特别、结构十分复杂，这在很大程度上增加了施工的难度。为了有效解决这一难题，在进行施工之前可以利用BIM 技术中的三维几何建模，将建筑的外形全方位、各角度地展现出来，并对施工难点进行剖析，为建筑施工提供参考。

2.虚拟施工。在完成三维几何建模之后，通过设置时间参数，将建筑施工过程的全部情况动态地展示出来，实现虚拟施工，有利于支持对工程施工的前瞻性研究应用。BIM 技术适用于很多领域，其涵盖面十分广泛，所以在实现虚拟施工时需要特定的平台和软件共同组合、协作完成。而Revit 平台就是比较常用的平台[3]。Revit 平台上实现虚拟施工的主要流程如图 1 所示。

二、BIM 技术在施工管理中的应用

1.施工控制。BIM 技术可以实现对整个建筑工程的施工控制，同时也能够根据某个阶段、某个施工节点的实际来精确模拟现场的施工情况、局部结构的施工工艺等，实现对工程局部的施工控制。比如针对工程中复杂梁柱节点的处理问题，可以根据结构施工图，先用CAD表示出节点梁的上下皮钢筋，然后再应用BIM 技术表示出梁柱节点的钢筋和型钢的空间关系[4]。

2.造价管理。BIM 技术的理论造价计算管理的表现是可圈可点的，但是对其理论背景深入研究以及投入到实际的应用之后，我们会发现，BIM 技术造价计算活动中面临着各种各样的开展困难。难点主要集中在操作概念与传统需求的结合不紧密。现在介绍在BIM 技术的基础上进行工程成本造价核算的3种方法[5]：（1）用 API 接口将 BIM 软件与成本预算软件相连接；（2）在 BIM 软件提取工程量信息并以Excel 文件导出；（3）利用开放式数据库连接直接访问 BIM模型的数据库。

3.信息化平台。BIM 技术是一种先进的、高效的、综合的建筑信息处理技术，其在很大程度上实现建筑工程信息化，改变了土木工程传统的工作模式，极大地促进了建筑行业的发展。信息化处理平台是信息采集活动稳定开展的基础，是实现信息价值的关键所在。想要实现BIM 技术对建筑行业、土木工程的有力推动，那么就必须让BIM 技术的内容更丰富、更充分，BIM 技术的内容不仅要包含IDM、MVD、IFC这三大部分，同时还要能够顺利实现IDM、MVD向IFC的转化，这就是信息处理的主要过程。在对BIM 技术进行完善、收集等过程，要加强其对信息处理的安全、可靠性，提高信息的准确度以及质量，使相关决策的决定能够做到准确有效。

三、BIM 技术在施工阶段的工作方式

以前，在进行建筑工程项目设计时基本上都是在二维图纸的基础上进行，但是，工程的有些阶段因为其施工难度比较大、而且结构复杂，为了能够顺利展开工作，就需要设计人员或者施工人员对二维图纸进行想象之后，再用三维建模软件建造出三维模型来辅助设计、施工，但是BIM 技术直接越过了需要再次建模的步骤，而是直接以 3D 形式建造模型。现在建筑规模越来越大，有些建筑工程的结构图纸甚至会达到上万张，而且现在建筑工程项目大多以分包的形式外包给其他的单位，专业分包之间关系复杂，相互之间的信息交流以及数据传输的效率比较低，不利于建筑工程项目的顺利开展。而在建筑中引入BIM 技术，可以利用其协调工作的功能建立BIM中心文件，然后各个分包单位可以对BIM中心文件进行直接的访问，这样就可以增大信息的流通速度，而且有效避免误传、错传，方便。

四、研究方向

BIM 技术经过了多年的发展，整体的技术框架已基本成熟，但是具体落实到每一个模块、每一个环节上仍然存在一些不足，所以为了使BIM 技术更加完善，其今后的而研究方向如下所示。

1.BIM 标准的建立和完善。目前我国相关部门正在编写符合我国建筑行业情况的

BIM 标准，行业标准建立之后，不仅能够规范BIM技术的使用，而且还可以解决在施工

阶段建造 BIM 模型的精细程度和表现方法等技术细节问题，并明确其在施工中的工作和责任。

2.BIM 技术在施工阶段造价控制上的应用。由于BIM 软件在统计不规则构件的工程量和材料用量方面还存在着偏差，所以其在工程造价管理方面仍然处于理论阶段，真正的工程造价管理应用实例并不多。所以改进BIM 的造价管理是今后发展的一大方向。

3.BIM 技术在施工阶段与其他技术的结合。在施工阶段将BIM 技术与监测技术、计算机技术、遥感技术等其他技术相结合，赋予其新的功能。

五、结束语

BIM 技术能以三维的形式展现建筑物，模拟建筑物的施工过程，能够将建筑设计的不合理之处和施工方案的不当之处提前暴露出来，使得设计人员和施工人员及时进行修正，从而达到降低成本、提高施工效率的作用。

参考文献：

[1]O.Nawari.BIM Standard in Off-site construction BIM standard in off-site construction[J]. Journal of Architectural Engineering，2012（ 18） ： 107-113.

[2]王英，李阳，王廷魁.基于 BIM 的全寿命周期造价管理信息系统架构研究[J].工程管理学报，2012，26 （ 3） ： 22-27.

[3]Yonghong Chen，Guangbin Wang. Integration of construction investment and progress control based on BIM[C].2013 Third International Conference on Intelligent System Design and Engineering Application，2013.