建筑工程中BIM技术的应用与发展趋势分析

齐可昆

（山东诚信工程建设监理有限公司，山东 济南 250000）

1 BIM技术的定义与特征

根据美国国家标准技术研究院的定义，建筑信息模型（Building Information Model,BIM）是利用三维数字技术将建筑工程项目转变为工程数据模型，是对工程项目的具体情况与功能特性等的数字化表达。对于建筑工程项目的建设情况而言，BIM技术的应用贯穿于工程项目的全过程，而且参建方的协同合作是建设项目全生命周期中的重点。BIM的特点可以概括为完备性、关联性、一致性以及可视化性等几个特征，而这几个特征也完美地诠释了BIM技术应用的优势。BIM的完备性主要体现在工程对象3D几何信息和拓扑关系的描述上。BIM的关联性主要体现在工程对象之间的关联与可识别上，一旦改变其中的一个对象模型就会影响所有的对象，使所有的对象都发生变化与更新。在建筑工程中利用这一特性便可以更好地调节各房间的冷热气温情况，避免尺寸不符的情况发生，提高管道与结构的协调性。BIM的一致性主要体现于建筑对象的模型信息在不同开发阶段都是相同的，不需要重复输入相同信息，减少了烦琐的工作量。并且模型自动演化功能还可以促使不同阶段的项目得到修补，进一步完善机械模型，提高模型的实用性。BIM的可视化性主要体现在工程项目的设计、招标、施工和运营四个阶段，实现项目沟通、讨论和决策、管理等的可视化，进而提高相关工作人员的管理效率和设计科学性。

2 BIM技术应用的现状和存在的问题

BIM模型的发展与应用为参建方提供了建筑工程项目的所有数据和信息，让参建方在任意阶段都可以改变、更新与完善信息，提高了模型建设的可行性与有效性，也提高了工程项目的管理水平和相关领导人的决策水平，使得整个工程项目的建设更加高效有序。虽然BIM技术在当今社会已经得到了人们的推崇，并且应用范围非常广泛，但是现有的建筑信息管理方法却难以提供支持，很难形成完整的BIM模型。以下从国内外两个方面对BIM的应用现状和存在的问题进行分析与阐述，以争取更深层次地研究该技术[1]。

从国际的发展情况来看，美国对BIM技术的应用与研究是处于最前端的，美国的全国3D-4D-BIM计划更是将BIM模型应用到所有的GSA项目，而美国陆军工程兵团也提出了关于BIM模型的15年发展路线规划。2011年5月，英国内阁办公室发布了关于BIM技术应用和研究的政府建设战略。

从国内的发展情况来看，BIM技术的研究随着国家经济与科技的发展而不断深入。张建平等[2]通过对BIM技术的应用情况进行研究，开发出了建筑全生命周期的BIM数据集成平台。王广斌等[3]对BIM技术在国内外的发展应用情况进行了全面的调查与分析，并根据我国BIM的发展情况，提出了发挥政府作用，制定出适合我国产业特点的BIM技术战略政策的建议。《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》这一国家层面的指导性文件，无疑是对BIM技术应用效果的肯定，进而推动BIM技术的研究与发展，从而更好地服务于建筑行业，而且这一文件还提出了BIM技术应用发展的可量化要求。

3 BIM技术在工程项目各阶段中的应用情况

（1）BIM技术在建筑工程项目规划阶段的应用，主要体现于现地状况建模、设计表达、成本估算、基地分析、设计审核、历程规划、空间规划等几个方面。现地状况建模是通过BIM技术的应用实现限定条件仿真，将工程项目建设过程中的基地和设施情况利用BIM技术进行建模，为相关规划设计人员提供建设所需的现地信息等。相关规划设计人员可以利用BIM模型所输出的经费概算，为业主和工程项目的建设与规划做出科学的决策，并制订好经费预算。将BIM技术和GIS技术相结合应用可以让相关规划设计人员更好地评估工程区域的环境情况，并选择出最佳的工程项目基地位置，然后再利用BIM技术模拟特定区域内交通的运输情况，根据模拟数据对土地利用情况和交通规划情况进行评估，选择出最佳的建设方案。在设计审核环节，相关规划设计人员可以利用3D模型将建筑设计、结构设计以及机电与使用空间等的规划设计展示给利害关系人，再根据实际情况实时解决设计存在的问题。在历程规划环节，相关规划设计人员可以利用4D模型将规划施工顺序和空间要求的阶段性变化等进行可视化仿真，从而及时地提出整建、整修或增建项目的科学合理的方案。在空间规划环节，相关规划设计人员可以利用3D模型模拟空间规划的方案，进而做好评估和比选工作，然后抉择出最优的空间方案[4-5]。

（2）BIM技术在建筑工程项目设计阶段的应用，重点从三维模型展示与空间规划环境分析入手，通过对模型得到的设计参数进行比较，争取达到优化设计的效果。相关规划设计人员还要重视建筑设备的布置以及图纸和文档的自动生成，还有材料与工艺等的细节情况，这样才能提高建模的有效性和可用性。

（3）BIM技术在建筑工程项目施工阶段的应用，主要从缺碰检查、多维协同、虚拟现实和协同管理四个环节进行分析。在缺碰检查环节，相关施工人员可以利用BIM技术对施工建筑物空间上的冲突和构件的缺失和碰撞情况进行模拟，进而帮助施工人员直接观察其存在的问题，及时做好模型的调整修改工作，优化工程设计。而且施工单位还可以利用此技术进行施工交底和施工模拟，通过模拟整个工程及时发现存在的问题，优化施工方案，提高施工的质量和效率。在多维协同环节，主要是将时间维度增加到BIM三维信息模型上，使之变成四维信息模型，进而将工程项目的施工进度和施工设计方案等模拟出来。然后再增加造价纬度使之变为五维综合信息模型，使BIM模型除了可以模拟现场施工的进度和施工建设方案等，还可以实现项目的时间、空间以及价格维度上的多维协同，全面掌握工程项目的施工情况，以便及时修改、优化方案，减少返工和整改的概率，从而提高建筑工程项目的质量和效率，减少质量、安全以及造价等方面的风险问题。在虚拟现实环节，施工单位可以利用三维模型将虚拟现实技术引入实体建筑，以立体化的形式直接呈现出来，通过直观的观察与真实的体验来进行工程施工的检验工作。在协同管理环节，施工单位可以利用BIM技术将施工中所积累的知识经验和技术工艺等以模型动画的形式展示出来，给施工人员提供学习的机会，通过不断更新知识库，达到经验积累和知识传承的目的。

（4）BIM技术在建筑工程项目运维阶段的应用，主要从空间管理、隐蔽工程管理、应急管理以及节能减排管理等几个方面进行分析。空间管理主要应用于设备系统和办公系统，需要相关运维工作人员做好二维编号或者文字的更新工作，以三维图形对设施的位置进行管理，提高空间管理的水平。隐蔽工程管理需要相关运维工作人员利用BIM模型实现可视化管理，让管理者可以随时查看、更新和调整信息。应急管理是所有大型公共建筑和高层建筑必须关注的一个环节，在这些地区往往存在大量的人群，一旦遇到紧急危险事故，很难做好疏散工作，因此必须提高这些建筑的应急响应能力，使相关工作人员可以借助BIM技术安排好应急设备的位置，并设立相关的报警系统，帮助人们及时应对危险。在节能减排管理环节，可以借助BIM+IoT技术对建筑的各种能耗数据进行可视化处理。

4 BIM技术的发展趋势

首先，移动终端的应用可以使人们不受时间地点的限制，及时地获取信息。在建筑工程施工过程中，施工设计人员可以借助移动设备对施工现场进行远程监控和指导，提高建筑工程施工的效率和质量，减少建筑工程的质量安全风险问题。在建筑物内放置监控和无线传感器可以实时监测房屋各项移动设备的运营信息以及空气的温度和湿度等情况。

其次，设计师可以通过激光扫描工程所在的区域，获得早期的一手数据，然后在交互式的三维空间中对建筑工程项目进行分析，设计出适合的方案，然后再利用云计算强大的计算功能对结构分析和能耗分析进行处理，利用云计算实现渲染和分析过程的实时计算，从而为设计师节省计算和分析的时间，及时地对方案进行比较，选择出最优的设计方案。

最后，现有的建筑信息管理方法很难形成完整的BIM模型，使该技术在建筑行业中的应用仍存在一些不足之处。针对这一情况，相关工作人员必须重视协同工作，并制订协同工作流程，促使多方都能参与管理，共同享受建设成果，从而发挥出BIM技术应用的最优效果。

5 结束语

综上所述，在信息技术广泛应用的时代背景下，信息技术的革新与发展无疑已经影响日常生活中人们的衣食住行，无形地改变着人们的生活方式与生活习惯。建筑行业的发展对于人们生活有着极大的影响作用，而BIM技术的应用则可以推动我国建筑行业进一步发展，从而更好地满足社会建筑的需求。