BIM技术在建筑工程中的应用

□ 陈 静

BIM技术在建筑工程中的有效应用既可以对建筑施工资源进行优化配置，防止资源浪费，也可以模拟建筑工程施工过程，从而加强建筑工程施工管理。因此，BIM技术在建筑行业受到了高度关注和青睐。但是，由于BIM技术在国内建筑行业中应用时间相对较短，所以其应用过程中还存在技术人员短缺、资金投入不足等问题。针对BIM技术在建筑工程中的应用，对推动建筑行业信息化发展有着深远意义[1]。

1   BIM技术的概述

BIM技术是一种基于计算机辅助图像设计发展而来的建筑信息模型技术，可根据拟建建筑项目的所有有效信息及数据来构建对应的三维立体模型，以此达到对建筑物进行数字信息仿真模拟的目的。同时，BIM技术的应用不只能够集成模拟建筑物数字信息，而且可以将建筑、结构、水道、暖通、电气及概预算等部门密切联系在一起，细化和明确各部门分工，提高图纸设计的科学性、合理性及可行性，避免因部门间缺乏沟通和协调而影响设计效果。此外，相较于传统2D技术，BIM技术不只是一种虚拟建模技术，也是一种先进的工作方法及工作模式，具有系统性，对提高建筑工程中的工作效率及效果具有积极的影响[2]。

2   建筑工程的发展现状

纵观国内建筑工程行业的发展现状，主要有以下两方面的表现。一是建筑的类别逐渐增多。随着建筑行业的多元化和持续深化发展，其专业性也随之提高，商业建筑、民用建筑、市政建筑等不同的建筑类型，在设计、施工及维护等方面，也存在明显的差异。二是建筑项目的建设难度逐渐增大。建筑行业日益趋于多元化发展，高层、超高层及异形等建筑结构日益增多，无形中增大了建筑工程的施工难度，提高了对技术的要求。有些开发商和施工企业为了降低成本，以次充好、弄虚作假，制造了“豆腐渣工程”，造成了许多安全隐患，甚至导致经济财产损失。为此，国家加大了对建筑行业的整顿力度，以肃清建筑行业的不良风气[3]。

3   实例概况

某建筑项目是集酒店、商业及住宅为一体的综合性项目，效果图如图1所示。占地面积约3.2万m2，总建筑面积约4.5万m2，建筑高度最高为35.4m。该项目中应用BIM技术主要集中在建立前期建筑信息模型和后期管线综合深化设计两方面，有效提高了该项目的施工效率及效果，也减少和避免了方案变更，降低了项目成本投入。

图1 某建筑模效果图

该项目的施工难点有以下几点。（1）因为地下建筑面积比较大，再加上基础标高参差不齐且深度大，施工难度大。（2）地下管线复杂且纵横交错，排布优化难度大。（3）墙体预留孔洞比较多，定位难度大。使用传统的技术手段很难解决上述难点，而应用BIM技术则可以有效解决。

4   BIM技术在建模阶段的应用

4.1 轴网标高的统一

BIM技术人员先把设计好的CAD图纸上的数据及信息导进Revit软件中，再构建出对应的轴网标高，并通过共享平台与其他BIM技术人员进行分享，确保所有专业可以在统一的轴网标高下进行建模，促进各专业工作实现密切衔接、科学协调[4]。

4.2 专业内部的协调统一

设计人员借助BIM系统将二维平面图转化为既直观形象又可视的三维立体模型图，部分模型如图2所示。各专业的BIM设计人员均要注意管道不能发生碰撞，以机电专业为例，其BIM设计人员在建模过程中，一定要坚持和遵“小管让大管、风管让水管、无压管让有压管”等施工原则，而且机电管道一定要避开梁、柱，若CAD图纸上要求预留孔洞的部位，必须提前做好预留工作，以便后期碰撞检测，加快项目施工效率，优化项目质量。

图2 部分机电BIM模型

4.3 各专业之间的协调统一

BIM技术人员在Revit中构建好模型后，要及时导出，以便进行各专业间的碰撞检测。并根据各专业间的碰撞检测情况和结果对管道走势进行适当优化及改变，以加快项目施工效率，降低项目成本投入。

5   BIM技术在施工阶段的应用

5.1 碰撞检测

为了确保整个项目各专业间实现密切衔接，借助软件自有的碰撞检测功能或Navisworks等软件，对管线、墙体梁柱等做全面细致的碰撞检测，明确所有的碰撞点，使得技术人员可以直观形象地看到模型中的碰撞点及冲突点，从而提前找出设计中的问题，并制定优化措施加以解决。不管是建立建筑模型还是修改模型都是在为实际施工做准备工作，所以正式开始施工前，需找出所有的质量隐患，并制定措施将其排除，为实现预期的施工质量目标提供保障。碰撞检测可分为硬碰撞和软碰撞，其中硬碰撞指的是对两个构件进行交叉碰撞检测，Revit软件是当下硬碰撞中应用最多的软件；软碰撞则是对两个构件进行定间距碰撞检测，通常都是应用于对局部位置的净高进行检测。比如，对地下车库净高进行检测，以检验其是否可以满足车辆自由出入的要求。相对于Revit软件而言，Navisworks软件的软碰撞检测功能可以有效解决碰撞检测空间协同方面不足的问题。借助Navisworks软件可对三维建筑模型中的数据及信息进行有效检测，使得二维CAD图纸内的烦琐内容可以直观、形象、清晰地呈现在技术人员面前，实际施工的过程中，能够根据三维模型查看所有位置的管线和构件布局等情况，从而有效减小施工难度，推动工程实现良性发展[5]。

5.2 管线综合设计

二维管线综合设计图纸在技术上存有许多缺陷，会增大实际施工的难度。为了改善这一问题，应用BIM技术把二维管线综合设计图纸转化成三维管线综合设计模型，可以直观呈现各个管道之间的状态及关系等情况。由此可见，运用BIM技术可以有效解决管线布置错综复杂的问题。利用Revit软件把二维平面设计图变为三维管线立体模型，以便检测出并明确各专业间的实际冲突情况，最终形成详细的碰撞点报告，详见表1。同时，可以将碰撞点详细报告反馈给各专业的设计人员，以便其对设计方案做调整及优化；然后再次进行检测，发现新问题立刻反馈调整，如此反复多次检测，直至管线综合设计方案达到最优。设计人员利用BIM模型在对管线综合优化的同时，可以确保施工方案的科学性与可行性。该项目应用BIM技术前，在地下车库内总共发现碰撞点190多处，通过反复检测和制定措施优化并消除170多处。这样通过测算能够缩短46d的工期，各项费用可节省约20万元，提高整个项目的社会效益及经济效益。

表1 碰撞点的详细报告

5.3 虚拟漫游

运用Navisworks软件的虚拟漫游功能指挥“模拟人”在碰撞检测优化过的建筑模型内，从地下室走至顶楼，并录制保存“模拟人”行走的整个过程。再将制作好的动漫模拟视频交给项目各参与方进行观看，以便其能清楚各分项工程的情况。同时，通过动漫模拟视频也能看到建筑物的内外构造情况及室内装饰效果，从而加强甲方、乙方和业主三方的沟通。业主也可根据三维模型及现实需要提出合理的调整及优化意见。

5.4 图纸输出

以前，国内建筑图纸审查都是以二维图纸为准，因此施工图设计基本都是二维图。传统的二维图在应用时，需要施工人员将平面图、剖面图及立面图结合到一起才能确定空间位置，既费时又费力，也容易出现错漏，进而会减缓工程施工速度，延迟工期。但是随着建筑行业的不断发展，各种类别及形状的建筑结构及构件层出不穷，传统的二维平面图纸已无法适应建筑行业的发展要求。鉴于此，应用BIM技术构建可视化的三维建筑模型，可以直观呈现异形构件或设备等几何特征及空间位置，并且可以通过Revit的自动出图功能剖切建筑模型的任何位置，进而将所需的二维平面图纸生成，并传输出来，以供所有参与施工的人员进行观看，间接指导施工，加快施工效率，缩短整体施工工期。

6   结论

BIM技术作为一种信息化辅助建模技术，在建筑工程中应用不仅顺应了建筑行业信息化发展的要求，而且也有效解决传统施工图纸设计中的不足及问题，使得施工过程更加直观、可视化地呈现出来，有利于加强各部门及各方之间的联系及沟通，提高施工方案的合理性及可行性，强化建筑工程项目全过程管理，从而推动建筑行业实现健康、有序、快速的发展。