基于BIM技术的建筑工程施工可视化应用研究

李晓梦 张慧婕 娄虎威

摘 要：近年来，建筑信息模型在我国的发展不断深入，被广泛应用于工程建筑业。本文首先对建筑信息模型进行简要分析，然后以某幼儿园工程为例，从三维建筑信息模型创建、网络进度计划编制、施工现场布置、施工模拟四个方面分析BIM在建筑工程施工中的可视化应用。

关键词：建筑信息模型;进度计划;施工模拟

中图分类号：TU17文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）01-0086-03

Abstract： In recent years， with the development of building information model in China， it is widely used in engineering construction industry. This paper first briefly analyzed the building information model， and then took a kindergarten project as an example to analyze the visual application of BIM in construction from four aspects： the creation of 3D building information model， the preparation of network schedule， the layout of construction site， and the construction simulation.

Keywords： building information modeling;schedule;construction simulation

在我国经济快速发展和城市化进程不断推进的背景下，建筑工程设计与施工过程中对工期、质量和技术的要求也越来越高。施工过程是将建筑图纸转变为工程实体的关键环节，直接影响建筑产品的好坏[1-3]。在传统建筑工程施工过程中，施工项目管理者凭借经验，并借助二维施工图纸描述的工程信息，对施工项目进行具体工作分解，并以此指导工程实际施工。由于这种模式存在先天性的缺陷，导致工程施工过程中存在返工、延期、质量不高、效益低下等问题。

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）作为一项崭新的数字化手段，正在引动工程建设各领域的变革。我国建筑业中信息化技术覆盖率远低于发达国家，如何将信息化技术广泛并有效地应用在整个建筑行业，科学合理地利用信息化技术促进建筑施工的良性发展，已经成为建筑行业发展过程中需要解决的重要问题。

1 BIM技术概述

建筑信息模型（BIM）是以建筑工程项目的各项相关信息数据为基础而建立的建筑模型。通过数字信息仿真，模拟建筑物所具有的真实信息[4]。CAD绘图软件的出现是建筑信息化领域的第一次革命，结束了手绘图纸时代;BIM技术的出现，拉开了建筑信息化领域的第二次革命，建筑信息化技术从CAD二维时代迈入BIM三维时代。BIM技术是目前建筑工程领域大力推广的一项新技术，是未来计算机辅助设计的发展趋势。

BIM是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达[5]。BIM技术具有参数化、信息化、协同化、仿真化的特点。BIM技术在建筑工程可视化的应用过程中，通过计算机技术对建筑施工的全过程进行三维参数化的虚拟建造与分析，有利于提高对建筑施工过程的事前预测和事中动态管理，为改进和优化施工组织设计提供决策依据，为提升建筑行业的整体效益提供支撑。

2 基于BIM技术的建筑工程施工可视化应用

本文结合某幼儿园工程，从三维建筑信息模型创建、网络进度计划编制、施工现场布置、施工模拟四个方面分析BIM在建筑工程施工中的可视化应用。在应用过程中，以三维数字技术和工程软件作为BIM实施的技术支撑。

2.1 项目概况

某幼儿园项目位于郑州市长青路南、郑新大道西，总建筑面积3 929.58 m2，基底面积1 387.77 m2，结构形式为框架结构，基础为天然地基+独立基础/柱下条形基础。层高3.9 m（音体活动室4.8 m），建筑高度为12.6 m，地上3层，抗震设防烈度为7度，安全等级为一级，结构抗震等级二级，设计合理使用年限50年，室内外高差300 mm。

2.2 基于BIM技术的工程项目三维建筑信息模型创建

2.2.1 基于Revit的工程项目建筑结构三维信息模型创建。Revit软件是目前國内主流的BIM软件之一。三维建筑信息模型是后续工程项目三维可视化应用的基础，为施工过程可视化应用提供了原始模型。根据已有工程项目建筑与结构施工图，利用Revit软件，进行轴网、标高、梁、板、柱、外墙、内墙、门窗、楼梯、台阶等构件的创建以及族的创建，最终完成的某幼儿园三维建筑与结构模型见图1与图2。

2.2.2 基于MagiCAD的工程项目安装工程三维信息模型创建。在MagiCAD中新建安装项目样板文件，利用项目给排水、暖通、消防、电气等专业的施工图纸，依次进行管道建模、设备布置、附件连接等操作。在进行管线绘制时，始终坚持管线排布的基本原则，充分利用可用空间，对各类管线进行综合协调，完成工程项目给排水、消防、暖通、喷淋等系统模型的创建，最终创建完成的安装工程模型如图3所示。

2.2.3 基于Lumion的工程项目三维效果图创建。Lumion作为一款实时的3D可视化软件工具，可用于建筑、规划设计、园林设计等领域，能够快速高效地提供优秀的三维虚拟现实图像与现场演示视频。利用Lumion对工程项目三维建筑信息模型进行渲染与漫游动画制作，可以直观真实地通过虚拟现实的方式展现工程项目建设完成的效果，渲染完成的某幼儿园工程效果图见图4。

2.3 基于Microsoft Project的施工网络进度计划编制

Microsoft Project是一款功能强大且使用灵活的项目管理工具，对于简单或者复杂的项目均适用，能帮助用户高效安排和追踪所有工作任务。Microsoft Project的三大核心功能是进度管理、资源管理与成本管理，适用于工程、建筑、制造业、软件、房地产、汽车等各种行业。在利用Microsoft Project编制网络进度计划时，按照工程项目工序划分、任务名称确定、工作时间设定、开始和结束工作时间设定、工期確定、任务之间关系调整、项目计划优化的操作顺序进行编制，最终完成实际工程项目的施工网络进度计划编制。

2.4 基于BIM技术的施工现场三维场地布置

施工场地布置是工程项目施工前重要的准备工作之一。施工现场布置图是安排与布置施工场地的依据，是保障施工现场有组织、有计划、按顺序进行施工的重要条件，也是保证施工现场文明施工的重要保证。通过三维施工场地布置，可以直观、真实地展示施工现场材料堆放、起重机械布置、场地道路布置等情况，并能结合动画动态展示施工场地布置情况，有效避免了目前传统二维静态平面施工布置图存在的视觉枯燥抽象、图纸线条繁多、缺乏动态演示、易产生资源浪费等问题。

2.5 基于BIM技术的工程项目施工可视化综合运用

Autodesk Navisworks是一款综合性的项目审阅解决方案软件，支持施工模拟、协调、分析及设计交流等操作，拥有可升级的、灵活的和可设计编程的用户界面，支持dwg、3ds、nwc、fbx、dwf、ifc等多种数据格式的导入，可以将建筑工程多领域的相关设计数据集成整合到一个统一的项目模型中，从而满足项目审查、冲突管理、碰撞检测、施工模拟、漫游动画等的使用。同时，其还能帮助设计和施工专家在工程项目施工之前预测和避免潜在的施工冲突、组织不协调等问题，显著提高工作效率，减少施工返工，从而节省成本、缩短工期。

将利用Revit创建的建筑结构模型、利用MagiCAD创建的安装工程模型进行模型整合，以fbx格式导入Autodesk Navisworks，进行多专业碰撞检测与漫游，提前进行冲突管理与碰撞优化，避免在施工过程中出现返工与资源浪费，然后链接编制的网络进度计划，对建筑工程的施工过程进行施工模拟，可以直观形象地查看具体施工过程，在施工前预判施工组织的合理与否，可以反复优化调整直至达到最优施工组织，某幼儿园的施工模拟过程展示见图5。

3 结语

本文以BIM技术的发展为背景，以建筑信息模型创建、网络进度计划编制、施工模拟为主线进行了建筑工程施工可视化应用研究，利用Revit软件进行建筑结构三维模型创建，利用MagiCAD进行安装工程三维模型创建，采用Microsoft Projectt编制网络进度计划，进行施工现场三维场地布置，将创建的建筑结构模型、安装工程模型整合到Autodesk Navisworks中进行集成运用，加载编制完成的网络进度计划，进行实际工程项目施工模拟，提前判断施工的合理与否，并进行优化调整。这能够科学合理地组织施工过程，减少返工，避免浪费，节省工期与成本。

参考文献：

[1]赵振宇.BIM技术在某综合体工程施工中的应用研究[D].西安：西安理工大学，2020：5.

[2]魏英洪.BIM技术中建筑工程可视化应用方法及价值探讨[J].铁道勘察，2014（1）：17-19.

[3]周慧芳，朱蒙恩，陈守鹏，等.BIM技术在某教学楼土建模型建立中的应用[J].南通职业大学学报，2020（1）：93-98.

[4]李海涛.基于BIM的建筑工程施工安全管理研究[D].郑州：郑州大学，2014：10.

[5]罗稳周，李礼强，张仁志，等.BIM技术在中交明珠国际综合体项目的施工应用[C]//第九届“龙图杯”全国BIM大赛获奖工程应用文集.2020.