BIM与土木工程的结合应用

徐凯澳

（绍兴文理学院土木工程学院，浙江 绍兴 312000）

一、BIM技术的简介

BIM是通过将数据和三维立体模型结合，帮助设计方、施工方、监管方和业主等人员利用BIM技术协同管理，有效提高施工效率、降低工程成本，实现通过整合建筑数据，将整个建筑的设计、施工到管理融为一体，贯穿建筑的全生命周期。BIM的内核是利用数字化技术，以这个建筑真实、完整的信息为依托，建造建筑的三维模型[1-2]。

建筑信息建模是一种新兴的技术创新，已有研究是利用1875篇已发表的BIM相关论文对BIM知识进行客观、准确的总结。结果表明，信息系统、三维建模、设计和可持续发展等60个关键研究领域和建筑设计工作室、建筑信息和精益建造等10个关键研究集群对BIM知识的发展极其重要。这些结果对于识别BIM社区中的研究集群和主题是有用的。更重要的是，这些结果有助于强调BIM相关研究如何随着时间的推移而发展，从而极大地有助于理解BIM的基本结构。

二、BIM技术的应用现状

从2003年国内引进了BIM技术，到2013年建筑业开始大范围的使用BIM技术，从业人员不断深化BIM技术的应用，通过建立数据模型、优化模型结构和分析建筑成本，大大降低了近年来工程事故的发生，也避免了因人工失误导致的工程成本错误，使得工程效率和工程安全得到了有效的提高。但是即便BIM技术在国内发展的如此迅速，和国外的一些发达国家相比还有待提高。以国内市场为例，自2013年起BIM技术在国内大范围的使用，但至今未有一份统一的BIM规范，各省市自治区都有着自己的规范，甚至有些大的集团公司或BIM咨询公司都有着不同于其他的规范。这样也就导致了行业内对BIM的要求无法达到共识，没有参考标准，导致BIM成果不能像传统工程一样有着统一的标准。

建筑业产生的固体废物占全球的50%。世界各国政府制定了关于建筑材料回收和再利用的立法和条例，旨在减少废物和环境影响。研究人员还一直在开发建筑和拆除废物管理的战略和模型。建筑信息建模的应用就是一个例子，BIM是一种新兴技术，尤其是建筑的固定装置和配件在BIM模型中没有考虑。BIM的开发基于二维图纸或草图，这些图纸或草图可能无法准确转换为三维BIM模型。此外，以往的研究主要集中在建筑垃圾管理上。关于以拆迁为重点的拆迁废物管理的研究很少。为了填补这一空白，本文旨在开发一个框架，使用重建的三维模型与BIM，以提高BIM的准确性，从而开发一个解构废物管理系统，以提高拆除效率，有效回收和成本节约。特别是，已开发的竣工BIM将用于识别和测量可回收材料，以及制定回收过程计划。

同时，建筑行业如今正受到建筑生命周期中信息管理的巨大变革的影响。国际、欧洲和国家工作组为解决与BIM相关的问题和克服基于BIM的流程中可能出现的障碍做出了巨大努力。在意大利，开展了一个国家研究项目，即创新项目，提出了管理建筑工程信息的解决方案。已经为建筑工程中采用的产品和对象、表征建筑物的空间以及整个建筑过程中涉及的行为者开发了分类系统、信息结构、数据库和BIM对象。已有学者通过创新BIM库方法分类和标准化的对象的要求已经从对现有技术的分析开始定义，特别是已经对BIM指南和现有产品库进行了文献综述，提供了关于信息标准化的实际情况的可靠描述，并强调了建议方法的主要创新。他们提出的开发BIM库的方法利用了一致的信息结构。在主要优势中，开发的解决方案是独立于软件的，它不仅面向设计，而且收集与不同系统（例如，空间系统、技术系统、环境系统和过程）相关的信息。

三、BIM技术在土木工程施工中的应用

（一）BIM技术在施工前设计方案检查的应用

施工图设计是整个建造过程中的第一步骤，其在BIM中也占有极大的的比例。所以对于施工图设计方案的检查也是至关重要的一步，在施工前期，将各项指标和施工细节进行分析，以便在施工前将可能存在的问题解决，使得整个工程正常进行。运用BIM技术对设计方案进行检查的时候，运用BIM的特点将施工过程模拟出来，提高准确度，降低风险，更方便技术人员随时掌握工程情况，在工程过程中及时进行调整，保证方案的可行性。

（二）BIM技术在施工成本计算上的应用

传统的施工成本计算有两种方法：一是绘制二维图纸，人工计算工程量；二是利用算量软件，在软件中建立模型，再计算工程量。相对于BIM技术而言，两者都需要大量的时间和精力。所以运用BIM技术，在构建3D模型的基础上，加上成本和施工进度，构建5D系统实时管理施工全过程。通过该平台，可模拟出各个阶段，所需的人力、物力和资源的成本，再对项目成本进行优化，将不必要的成本消除。同样，在施工过程中，同样可以利用这个平台实时监控各项的消耗，及时作出调整，有利于成本的降低，施工进程的加快。

（三）BIM技术在施工技术上的应用

1.3D模型的可视化应用。在利用BIM技术进行建筑的三维模型时，可以通过图元结构自由编写，所以在实际的应用中，施工者可以根据建筑的设计数据，自行改变材料的数量、尺寸等。通过三维建筑模型可以真实地反映建筑的形态，以此发现理论和实际的差距和不合理性，从而避免了在传统建造中施工时会出现的困难。同时三维模型的可视化让业主对建筑进行了评估，从而做出反应，对出现的问题作出调整。

2.BIM模拟性的应用。模拟性不光指将建筑形态模拟出来，更指的是在三维模型建造出来之后，对其进行模拟建造，通过对时间的调控，将施工的各个环节的情况以动态的形式展现出来，这样有利于对工程的初步把控，以及对人员的分配等。如今，大部分的工程中除了使用BIM技术以外，还利用WBS等技术，以此可分析使用BIM技术对工程有什么样的改变，详细了解工程进度和过程中出现的问题，提出更合理的建议。

（四）BIM技术在施工管理中的应用

在土木工程施工过程中，传统的二维图纸很难实现施工人员对项目的全面了解，但如果通过BIM技术建立建筑的三维模型，就可以通过模拟施工过程，观测施工情况，并依据实际施工状况，对项目的资源消耗和损坏进行及时的更新。同时，BIM技术对于建筑信息的管理，也为后期工程管理提供了丰富的信息和数据依托。借助BIM数据库，迅速掌握工程相关信息，通过对比设计方案与材料实际耗损等数据，深入了解项目的可实施性、材料利用率等，在此基础上，减少工程中产生的风险。

也有研究指出在施工管理中使用构建信息建模（BIM）模型来教授生产节拍、流水线和点对点优先关系等计划方法的策略。首先，利用传统的工具建立基础，如电子表格和2D图纸，包括生产节拍、出油管线和工艺流程图。第二，3D和4D模型与Revit 2016和Navis works 2016一起用于将之前的时间表与BIM模型集成，并确定BIM在施工管理中的优势和劣势。