智能制造背景下BIM技术在土木工程施工中的应用

朱争光

（昆明工业职业技术学院建筑工程学院 云南省昆明市 650302）

引言

土木工程的施工由于具有长期性与体积比较大的特点。[1]施工中面临工程的更改与精度的问题。BIM（Building Information Modeling）技术可以把建筑的生产过程全阶段的虚拟展现出来，方便施工的管理。形成管理平台，方便各工种之间的交流与沟通，及早发现问题并解决问题，提高建筑施工的安全度。

智能制造与双化融合推进建筑行业的发展，BIM技术从底层基础部分提供有力的技术支持。做好土木工程施工中BIM技术的应用，对建筑行业的工业4.0有重大意义。整个城市将形成一个大的物联网，对整个城市的规划管理，与城市的防灾减灾有革命性的促进。极大的促进城市化的发展，实现人与建筑、建筑与建筑、建筑与其他物体的互联互通。

1 土木工程施工的特点

土木工程是所有土建设计施工的总称，包括房屋、道路、桥梁、涵洞、水利等，这决定了土木工程施工的复杂性。在工业4.0与智能制造的大环境下，土木工程的施工也在升级改造的路上越走越远。土木工程施工与信息化的融合逐渐深入。从工人的信息化管理，到建筑材料的配给，到工程进度的管理使土木工程施工离不开信息化技术。利用信息化的技术可以使建筑的生产标准化、流水化，进一步促进建筑行业的转型升级。

由于施工环境的复杂性，土木工程施工具有很大的经验性，建筑材料从泥土到石块到木材再到混凝土、钢材，每次建筑材料的提升都伴随着人类生活水平的提高与科技的进步。[2]经验的积累需要大量的工程实例，施工技术的创新存在建筑事故的风险。随着人民生活水平的提高，人民对建筑施工提出了新的要求。如何住的更舒适，更安全，更美观成为建筑施工要解决的下一个问题。采用不同的建筑材料与施工工艺很大程度上影响着建筑的艺术感官。建筑一旦生产完成，后期如果想改变其构造将很难实施或将付出很大的代价。

2 国内工程施工现状

新中国成立以来，国内的建筑行业不断的发展，世界高度最高的十大建筑，其中有6个在中国，出现了一大批世界领先的建筑。比如：东方明珠、上海中心大厦、鸟巢、广州塔、三峡工程等。但在我国的土木工程施工中，很多工程师大而不强。

装配式建筑的发展，极大的提高了建筑的生产效率。湖南长沙的“小天城”建筑以19天建造57层大厦的速度震惊全球。我们工程的质量水平却不尽如人意，一方面“楼倒到”“楼脆脆”等不合格工程不断出现，另一方面甲醛超标、强度不够等建筑材料不合格的问题时有发生。设计阶段压缩设计周期，导致设计水平不高，错误时常发生。建筑材料国内的生产工艺与技术水平较为低下，简单的混凝土、钢筋、钉子的制造水平比西方发达国家还有很大差距。建筑的施工人员技能水平参差不齐，甚至一些决定工程质量的关键节点有技术水平较低的人员完成，工作过程不够严谨，导致生产的产品质量参差不齐。

在思想上就存在落后的思维，追求眼前的效益，对技术与研发投入较少，知识产权意识较差。由此也造成了工程的经济效益也较低，国内很多工程还是在简单打价格战，当价格无法再降低的时候，很多企业采取降低工程标注的形式进行不良竞争。

国内工程对国外工程设备的依存度较高。虽然最近几年国内工程机械在飞速发展，但是一些高技术含量的工程设备还是完全依靠进口。[3]比如精密机床、大型液压设备、大型传动设备、智能控制系统等。国内很多机械都是在模仿国外的设备，操作精度与承载能力与国外的先进设备相差很大，造成一些大型工程与技术含量较高的工程必须依赖国外产品。造成国内工程施工企业在国际环境中竞争力较小。

国内的工程施工还是劳动密集型，工人的施工环境比较差，生活区也很难做到环境舒怡。工人在身体上过度劳累，精神上也没有足够的关怀。中国国土幅员辽阔，从寒冷的北方到炎热的南方，施工人员室外工作要忍耐冬天刺骨的寒风和夏天炎炎的烈日，身体健康受到严重威胁，对工程施工安全也是一种考验。施工的工地往往都是在远离城市的郊区或者乡野，精神娱乐较少。

3 BIM技术在施工中应用的可能性

在建造实体建筑物与构造物之前利用虚拟技术全过程全方位的进行建筑施工与管理模拟，通过虚拟的模拟发现问题，改进设计和施工工艺从而使实体建造达到最优的效果。通过模拟建筑整个的生命周期，从而得到建筑运行的数据，继而提前预知建筑的生命体征。自从我国建筑行业引入BIM技术，它带给整个建筑行业的带来的改变不仅仅是体现在施工技术的发展上面，还渗透到建筑工程管理的各个方面，并为建筑整个生命周期的运行保驾护航。BIM在建筑行业中的价值被逐渐发掘，并得到广泛的运用。利用BIM技术进行模拟施工可以分析不同资源的使用情况，继而对工期与成本进行协调，得出最优的施工方案，节约企业成本，也节约社会资源。从而最大限度的避免由于建筑施工过程中的错误而造成资源不必要的浪费，做到建筑全生命周期的维护。

随着中国科技水平的提高，硬件设施可以为BIM技术提供有力的技术支撑。手机与电脑的普及，让每个人都可以无限的互联互通，随时随地掌握最新的信息。对工程中信息的交流做到全方位掌握的同时也可以对工程进行实时的管控。

从REVIT、PKPM到广联达、鲁班到BIM+GIS市政工程管理系统到Tekla Structures、ArchiBUS 到 Onuma Planning System、Affinity，BIM 软件可以服务于建筑生产的整个过程。建筑施工人员的综合素质的持续提高，对于BIM技术与计算机软件的应用的能力也在不断提高，为工程施工中软件的应用提供了软性条件的支持。让人民住上更好的房子，提高人民的生活水平，加强建筑的节能与环保，为人民提供更好的环境，BIM技术是一个很好的解决方案，它贯穿建筑的整个生命周期，从开始的建筑设计到施工的管理，对建筑进行全过程的数字化分析与管理。

4 结论

国外发达国家经过几十年的发展，已经能很好的把BIM技术应用于建筑工程的施工中，利用前人的经验，中国可以避免走很多的弯路，把BIM技术很好的应用于建筑工程的施工中，实现建筑工程技术的快速的发展。BIM技术并不是一成不变的技术，随着技术的再次升级，BIM技术也将迎来新一轮的升级。建筑的每一个构件，将透明化的展现在住户面前，在出现建筑灾害之前就可以提前预知，并做好相应的准备工作。建筑将更了解人类，当环境不同时，为住户提供更好的解决方案。建筑工程的数字化将成为实现智慧城市的基石，并最终实现智慧中国的宏伟蓝图。从提高建筑行业的效率提升到提高整个社会的工作效率，促进社会与经济的全面发展。从开始到结束BIM将渗透到土木工程的每一个细节中。因此BIM技术在土木工程施工中的应用十分必要，也必将实现。