BIM 技术对建筑设计施工过程的优化拓展研究

摘 要：近年来，随着建筑行业的信息化水平的提高，BIM的的应用也逐步成熟。通过科学调整BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型），以及利用碰撞试验等功能，全面验证了设计方案的可行性，并可以针对三维模型，全面优化施工方案，根据模型的可视化功能进行施工。通过BIM的引入，极大地帮助了管理人员解决建筑设计和施工中的各种问题，提升了现场施工的效率。随着科学技术的进步，建筑工程技术和管理方法也在完善。BIM作为先进的技术工具，其应用对于工程项目的的设计、施工以及运营方面，都发挥着重要作用。基于此，文章阐述了BIM在建筑设计及施工中的作用优势，分析其在项目实施中的具体应用。

关键词：BIM;建筑设计;施工;优化;研究

中图分类号：TU71                                 文献标识码：A                                 文章编号：2096-6903（2022）03-0019-03

0引言

BIM作为新型的技术，逐渐应用于建筑工程项目的设计､施工以及运营过程中，并发挥着重要作用。借助其3D模型功能，可向工程人员直观展示项目设计结构，帮助设计人员不断优化工程设计，减少设计缺陷和错误的发生，促进项目实施顺利，提升了工程设计和施工的科学性和､经济可行性。BIM在使用中，以空间位置､结构尺寸等基础工程数据为基础，利用建模软件体现在三维模型中。得益于BIM模型的三维特性，帮助设计和施工人员提高了工作效率和质量，节省了大量的施工成本。

1 BIM技术的内涵及其优势

1.1 BIM技术的内涵

BIM融入了工程建筑､计算机信息化技术等多种先进的科学技术。经过长期不断改进和优化后其功能越来越智能化和全面。因此，该技术在建筑工程设计及施工中得到了全面的推广和应用，并取得了非常好实际应用效果。BIM技术应用实现了建筑施工结构的三维建模和动态化管理。由于其强大的数据库管理功能，能有效帮助设计人员提高了建筑设计的准确性及合理性，以准确评估建筑结构的施工和应用的安全性。

1.2 BIM技术的应用优势

1.2.1可视化特性

在工程应用中，技术人员能将整个项目项目各时期的施工信息和数据整合到模型中。利用BIM技术全面对工程设计､工程成本､施工进度等进行全面的管理。全面发挥该技术在工程建筑设计和施工应用中的重要作用。主要体现在，首先是BIM的可视化特性。在工程具体实施过程中，管理人员通过根据对特定项目实际和工程设计要求进行分析，建立实体模型，实现对施工过程建设的全过程管理。为设计和施工管理人员提供直观的施工过程信息，帮助其及时发现和解决设计和施工中的问题，确保建筑工程设计和施工参数的准确性。同时也能实现对设计方案的不断优化，使工程项目实施的各项经济指标得到全面控制。

1.2.2参数化应用

该技术应用原理是利用计算机和相关信息化技术，通过专业化的软件和设备，对工程项目进行数字化设计。并通过输入项目信息参数，创建数字模型。如果在设计或施工中发现任何问题结构上的問题，只要改变相关设计或施工参数即可完成操作，极大的优化了工程设计和管理效率和质量。同时也实现了投资建设的实时监控。更灵活的操作是在项目实施的各阶段，及时对工程参数模型中的信息进行更新或修改。并能促进各项目参与方在设计､实施和运营中进行充分的交流，以提升建筑工程项目的施工质量。

2 BIM的主要应用功能

2.1 提高工程设计优化质量

建筑工程中的设计优化，通常是指工程设计中的碰撞测试。它是使用 BIM 模型验证和检测项目中结构元素间的结构冲突及合理性。这些图元可以是模型中一组，也可能是全部。通过碰撞试验，使其在施工前全部识别未来施工中存在的问题，并全面分析各安装组件和管道以及建筑物和结构间的空间关系。使用模型进行碰撞分析，能有效减少了传统二维图形中出现设计错误､遗漏的缺点，提高了工程施工效率和质量。

2.2 工程项目协调与一体化设计管理

一般来说，工程的规模都比较大，很多工程图纸也非常复杂。设计施工图时要考虑和分析的因素很多。如理解问题不全面，就会影响项目实施的质量。因此，项目设计过程中要加强与施工方和业主间的联系，以保证项目实施合理性和经济性，减少施工中的冲突问题，充分发挥了BIM技术在工程设计和施工的管理作用。如在项目施工前，建立BIM建筑模型，对项目的各环节进行细致审查，协调施工过程中的碰撞或流程交叉问题。统一的三维模型为设计人员和施工人员提供一致的数据基础，并不断优化设计施工管理内容。BIM在施工设计中，能极大的改善空间规划的协调性，保证了主体结构与整体项目的协调性。通过利用BIM工程信息模型，将结构设计直观呈现，便于发现设计中存在问题，确保可以进行优化和改进，降低了施工变更的风险。通过采取有效的预防措施，确保工程的顺利进行。借助工程建模对工程量进行统计，技术人员也可根据设计要求创建数据库，对建模数据进行管理，充分整合和利用工程数据，通过建模实现结构的可视化。明确反应结构位置以及使用材料等，为优化设计和施工提供必要的依据。当需要对工程设计进行变更时，可及时在模型上进行调整。在调整数据时进行可行性测试验。通过智能化的分析，确保了设计的合理性，对优化设计起到重要作用[1]。

3 BIM技术在建筑工程中实际应用

3.1 场地布局

传统场地布置，通常由技术管理人员根据CAD平面图，并结合经验，创建实施场地布置。由于图纸是二维平面，没有模型信息，技术人员也只能根据经验来布置场地，所以很难发现场地布置中存在的问题。而运用BIM能实现演练施工现场布置，通过三维模型，避免施工中的工作及设备安装范围的碰撞､空间布置缺位，以及材料加工及运输距离过大等问题。提升了现场安全和文明施工水平和成本控制。实际应用时，借助场地规划功能，技术人员能创建场地数据库，对场地建筑结构进行建模，通过输入相关信息数据，为场地建筑物提供了准确的族文档。在进行3D建模时，可直接将族文件打包导入3D模型，提高了3D模型的速度和精度。根据之后可根据创建的三维模型，调整设备进出以及施工运输路径。合理安排办公区､生活区､物料储存以及塔吊电梯等内容的布置[2]。

3.2 VR 技术与BIM在建筑工程中的应用

目前建筑业面临的最大挑战之一，是如全合理规划资源以及相关通信平台的创建。 BIM 和 VR 技术的结合，为解决该方面的问题提供了方便。BIM技术的应用得到建筑行业的全面支持。5G技术的发展，更为建筑业的发展做出积极贡献。在创建模型时，BIM 和VR技术的应用，使建筑模型更加具体。虚拟屏幕为用户提供了更有视觉体验的交互设计。虽然CAD的三维模型，在主观视觉上有明显提升，但其设计效果还处于起步阶段，其表现能力有限。在实际施工中，部分结构可能还不清楚。但随着虚拟技术的引入，BIM与VR技术的联合应用，提供了最真实的视觉体验，为工程施工提高了资源的利用率。同时 VR+BIM技术极大的促进了未来建筑业的发展。通过VR提高了 BIM建模的真实感，提高对精细结构的捕捉精度和分辨率。

3.3 BIM在施工进度管理中的应用

为保证建筑项目的按时完工，必须对建设过程进行全方位管理，以缩短建设工期并提升工程质量，确保进度计划目标满足合同要求。因此，在工程管理工作中，技术人员要加强对BIM技术的运用。通过对工程建设中的数据信息进行综合整理，以妥善应对建设中存在的风险。分析不同施工技术的实际应用。同时，通过BIM技术的合理应用，加强了不同施工间的协调和互动，有效提高了施工阶段进度管理质量[3]。同时，通过创建直观的建筑结构模型，工程管理人员全面了解施工信息和数据。在数据的支持下，与进度计划进行对比，以便及时调整工程计划方案。通过科学的调整施工方案，以最大限度地缩短施工周期，确保工程的按时完成。

3.4 BIM在施工质量管理中的应用

在建筑工程质量管理过程中，不仅要考虑的施工标准及设计要求，还要结合各种施工技术应用参数进行分析。在此基础上，通过加强BIM技术在质量管理中的应用，实现了对特定结构的定向分析，及时发现可能出现的质量问题。以对问题进行全面优化调整，实现科学的质量监督管理体系[4]。此外，结合BIM技术的动态模型管理，技术人员可对施工图及时进行调整，实现对现场人员的规范化管理。基于BIM技术在施工质量管理的实际效果，能及时纠正施工中的隐患，确保了施工质量符合建设标准的要求。与此同时，还能通过BIM技术的应用对人员进行培训，确保施工人员能够按照操作流程进行施工作业，以全面提高项目整体施工水平。

3.5 BIM技术在预留钢筋上的应用

使用BIM Revit建立结构模型，以建筑整体模型为前提，根据设计创建与钢筋构件匹配的内容，完成钢筋布置模型，并将模型导入NavisWorks进行碰撞测试，解决和避免钢筋布置问题。在施工中利用BIM的可视化特性，检查项目的合理性，通过预钻孔预处理，发现施工后可能出现的问题。利用测量和标注制作动画，组织人员熟悉施工过程。施工人员可以了解不同部位钢筋种类､数量和装配方法，了解装配顺序､工艺和进度。在钢筋安装的实际施工中，根据基础材料对钢筋进行定点安装和精准施工，可以提高项目施工精度，缩短工期，提高项目整体施工效率。使用BIM管理钢筋，基于Revit数据库整合模型，可以准确地计算出施工所需的钢筋种类，以及施工计划，保证了项目施工进度。

3.6 BIM技术在现场施工安全管理的应用

一般来建筑施工是大型的土木工程，在施工现场中需要大量的人力物力，存在很多潜在的威胁。因此，为了加强项目施工管理，避免突发事件的发生，在对施工管理中需要注意安全管理。使用BIM技术施工，可以保证现场施工的安全，最大限度地减少安全威胁。BIM技术对工程环境进行建模，检测结构中隐藏的威胁，对施工中细微之处进行建模，对施工方案进行检查，识别施工中的隐患[5]。为防止施工中可能发生事故，必须提前了解现场施工情况，做好相关环节的调查，确保现场安全顺利施工。

3.7 运用BIM5D 软件模拟

BIM5D是基于BIM的施工过程管理工具，通过将进度､预算､资源､施工组织等关键信息与BIM模型进行集成，可以模拟施工过程。虽然模拟的动画画面不如3ds  Max制作的好，但动画过程与工期有关，所以查看具体工期的施工进度和具体项目的成本非常方便。通过向技术人员展示BIM5D动画演示的技术交底，可以有效提高施工效率。图1为BIM5D软件对模型的碰撞检查，与Revit软件的碰撞检查相同。它是为了检查模型中组件体积之间可能的碰撞，这在传统的计算机辅助设计绘图中很难找到。

4结语

随着建筑工程行业的发展，BIM技术的使用逐步增加，该技术的普及提高了建筑施工水平。借助BIM的强大功能，实现了工程设计和施工智能化管理，极大地提升了建筑工程的施工效率。在具体项目应用过程中，提供了全面的指导。并通过可视化建模功能，使工程设计变得简单易行，提升了工程设计质量。同时在BIM应用中，还能结合其他技术，对其功能进行优化和更新。如结合VR技术可提供交互设计和立体视觉体验。该技术可应用于模拟整个施工过程，并有效结合实际工程，保證了建筑实施的准确性。利用BIM优化工程设计，进行场地规划以及合理控制施工过程，全面的促进了建筑工程业的管理质量和企业的持续发展。

参考文献

[1] 高雅杰，倪娜，刘婉晴，等.基于BIM技术对建筑设计施工过程的优化拓展研究[J].四川建筑，2021，41（5）：50-53.

[2] 张丁丁，李向.基于BIM5D的建筑施工技术优化及工程管控[J].中国新技术新产品，2021（14）：113-115.

[3] 严厚宇.绿色建筑中的BIM工程进度管理的应用分析[J].中阿科技论坛（中英文），2021（2）：78-80.

[4] 傅刚辉.BIM遗传算法在建筑施工目标优化中的应用[J].工业建筑，2021，51（1）：224.

[5] 康荣冰.BIM技术在建筑工程施工管理中的应用[J].湖南工业职业技术学院学报，2020，20（6）：24-27+45.

Research on BIM Technology's Optimization and Expansion of Building Design and Construction Process

GAO Yifan

（China Communications First Public Bureau Group Co.， Ltd.， Beijing  100000）

Abstract： In recent years， with the improvement of the informatization level of the construction industry， the application of BIM has gradually matured.  Through scientific adjustment of the BIM parameterized model and the use of collision tests and other functions， the feasibility of the design scheme is fully verified， and the construction scheme can be fully optimized for the three-dimensional model， and the construction can be carried out according to the visualization function of the model. The introduction of BIM has greatly helped managers to solve various problems in architectural design and construction， and improved the efficiency of on-site construction. At the same time， because engineering design is an important part of the construction process， it directly affects the benefits of engineering construction. With the advancement of science and technology， construction engineering technology and management methods are also improving. As an advanced technical tool， BIM's application plays an important role in the design， construction and operation of engineering projects. Based on this， this article explains the advantages of BIM in architectural design and construction， and analyzes its specific application in project implementation.

Keywords： BIM; architectural design; construction; optimization; research

收稿日期：2021-12-25

作者簡介：高一凡（1992—），男，内蒙古赤峰人，本科，工程师，研究方向：建筑设计施工。