BIM 技术在建筑工程项目中的应用研究

王贝贝，肖新华

（华北水利水电大学土木与交通学院，河南 郑州 450045）

随着新时期建筑业的不断进步发展，建筑工程项目的规模以及复杂程度也在逐渐增加，建筑行业的竞争力也越来越大，加速实现建筑业的转型升级已成为该行业的共识。

作为数据载体的BIM 技术是推动建筑业转型升级的重要支撑，其受到了建筑行业的广泛重视。BIM 技术具有可视化、协调性、模拟性、可优化性等特点，将BIM 技术应用于建筑工程项目的各个阶段中，能有效帮助提高生产效率，提升工程质量，保证施工进度，提高作业安全性，促进建筑工程项目事业向更好的方向发展。

1 BIM 的含义和特点

1.1 BIM 的含义

BIM 是“Building Information Model”的缩写，意为建筑信息模型，核心在于以三维图像的形式呈现出完整而具体的数据信息，并做模型化应用，比如对工程项目各专业之间进行自动碰撞检测。

随着BIM 技术被逐渐应用到工程项目的全寿命周期内，BIM 的含义实现了由“Model”到“Modeling”的转变，此时BIM 更强调于动态过程。随着BIM 技术被逐渐应用于工程项目的进度、成本、质量、安全等管理中，BIM 的含义再次进行了更新，即“Building Information Management”。

但不管BIM 的内涵如何更新迭代，其核心价值均是数据，而BIM 模型作为数据载体，集成了工程项目全寿命周期内的所有数据信息，解决了建筑产业链条各参建方之间存在的“信息孤岛”问题，实现各参建方之间的高效协同共享。

1.2 BIM 的特点

1.2.1 可视化

BIM 技术可视化的特性能实现从二维设计图纸到三维空间模型的转换，解决了二维设计图纸直观性不强的缺陷，可以更为直观清晰地表达出设计人员意图，及早发现工程中的相关设计细节问题以及设计疏漏，BIM 可视化的特性能帮助现场工作人员快速理解施工重点、难点、复杂节点做法，并以三维模型或动画的形式进行技术交底与方案编制，实现工作人员之间的无障碍交流。

1.2.2 可模拟性

BIM 模型承载了大量的数据信息，例如几何信息、管理信息、时间信息、技术信息、成本信息等，利用这些信息可实现对工程项目的生产组织、进度优化、成本控制、施工方案比选、技术深化等多方面的施工模拟，例如施工场地布置模拟及优化、施工方案模拟优化、工程量计算、复杂节点深化模拟等模拟工作。此外，利用BIM 技术的可模拟性特性还可进行地震、火灾等日常紧急情况处理方式的模拟。

1.2.3 模型信息集成性

BIM 模型可集成工程项目全专业信息，并承载和集成进度、技术、质量、安全、成本、人材机等管理信息。BIM 信息集成性完美地综合了拟建建筑物的所有信息，使不同专业领域的管理者与参与者能随时随地通过不同端口方式查阅和调用信息，并进行实时跟踪记录反馈，增强了不同专业领域之间工作的协同性，提高了管理效率。

1.2.4 可优化性

与传统2D 模式优化相比，BIM 的应用可以把项目从设计到施工再到后期竣工验收的优化做得更好、更高效。因为项目优化受到项目信息的完整度、项目的复杂程度以及项目提供时间的制约，其中项目信息是影响项目优化的关键因素，而BIM 模型恰恰包含了项目的诸多信息，比如项目几何信息、管理信息、成本信息、时间信息以及项目变化后的过程信息等[1]。当遇到比较复杂的项目时，BIM 技术能够提供更好优化的可能，比如当遇到机电安装管道线路较为复杂的情况，BIM 技术可对已建立好的机电安装三维模型进行碰撞检测，从而对存在碰撞冲突部位进行调整优化，进而提高图纸精确度，减少施工过程中返工问题的出现。

2 BIM 在工程项目中的应用

2.1 BIM 技术在设计阶段的应用

2.1.1 可视化

利用BIM 软件Revit 可建立3D 模型，将设计模型导入Lumion 软件中，可直接对模型进行渲染，充分发挥模型可视化的技术优势，并且可以提前设置漫游路径以及调整角度，直观清晰展示出建筑物的外观形状以及内部的细部结构。

2.1.2 施工图协同设计

与传统二维CAD 图纸设计相比，BIM 技术的应用可以确保各专业之间的统一协调。为减少因各专业间沟通协调不畅或沟通协调不及时导致的错、漏、碰、缺等问题，设计人员可在进行设计时，在统一的平台上基于统一的设计标准进行设计，保证所有图纸信息元的单一性，实现图纸之间的关联互动性；此外，针对于存在的不同专业之间的碰撞问题，BIM 还可自动生成检测报告，设计人员根据检测报告呈现的数据及时进行分析调整，最大程度避免后期施工返工[2]。

2.1.3 优化出图

根据建立的BIM 三维空间模型可自动生成建筑物平、立、剖面图，并且设计人员可对不同专业间的图纸进行一致性检查并及时修正，因所有图纸之间具有关联互动性，则可以实现一处更改处处更改的目的，最终导出符合规范要求的图纸，为设计人员节约大量时间，不断提高设计效率和设计质量。

2.1.4 工程量计算

在工程量计算方面，工作人员可利用BIM 技术建立三维空间模型并可根据设置规则和计算公式快速、准确地完成工程量提取，缩减算量时间，并且BIM 技术可满足大体量、特殊异形项目的计量要求，从而降低人工计算工程量错误发生的可能性[3]。

2.2 BIM 技术在施工准备阶段的应用

BIM 技术在施工准备阶段的应用主要体现在施工深化设计、施工场地布置、施工方案模拟上。该阶段可将利用Revit 等相关软件建立的全专业模型导入Navisworks、Fuzor 中，实现对机电管线等的碰撞检查与深化设计；在施工准备阶段，可通过建立现场BIM模型高度还原项目施工现场实际情况，进行施工场地布置，保证施工现场时间、空间上的高效组织；此外，该阶段可利用BIM 技术的可模拟性对不同施工方案进行模拟，最终确定合理的施工方案。

2.3 BIM 技术在施工阶段的应用

2.3.1 质量安全控制

基于BIM 技术可实现施工现场的质量安全管控，针对施工现场出现的质量、安全问题或隐患，管理人员可通过BIM 平台将问题照片以及问题描述反馈给相关负责人，相关负责人在收到问题后，迅速查看问题在BIM 模型中的定位，并及时进行整改回复，问题发起人对质量问题进行复查，经复查无误后将问题关闭，从而形成质量、安全闭环管理，保证工程质量，提高安全性；此外，可利用已建成的现场BIM 模型分析布置项目存在的危险源，并且利用ⅤR 技术提供给现场工作人员沉浸式的体验，通过模拟事故真实发生时的紧迫状态，使现场工作人员获取各种感官体验，帮助现场工作人员认识到安全生产的重要性，进而做好安全生产工作。

2.3.2 进度控制

基于BIM 技术实现项目进度的管控，对比分析建筑工程项目的实际进度和计划进度，第一时间发现进度偏差，查找偏差出现的原因并及早采用相应合理的措施进行纠偏处理，实现对进度的动态管控，确保后续工程项目能够如期完成，并且当发现实际进度与计划进度相比存在较大偏差时，及时调整施工进度计划[4]。基于BIM 技术的施工进度计划调整可充分利用BIM 可视化、数据集成等优势，在BIM 模型中直观地展示出关键节点，并且基于BIM 技术调整进度计划时，随着数据的不断更新，BIM 模型也会不断刷新，并且能够以3D 动画的形式直观地展示出进度计划调整后的结果。

2.3.3 成本控制

基于BIM 模型可以搭建各参建方信息共享与协同工作平台，此平台可快速统计每个时间段、每个区域乃至每个构件所需要的资源数据量信息，根据资源需求数据量信息可以快速、合理分配资源，安排材料进场，减少材料的二次搬运，以达到降低材料在二次搬运过程中造成材料的损坏率以及降低施工成本的目的。此外，源自BIM 平台的材料系统可以自动同步材料成本、规格和质量等信息，确保材料的基本质量符合施工要求，避免因返工而造成不必要的资金浪费[5]。

根据项目本身的特点以及对成本控制的需求，对BIM 模型进行造价结构分解，以实现对不同项目参与方分段分层的成本控制，有利于工程项目资金的节约与资金投入计划的统筹安排。在施工过程中，可实时监测施工成本，出具成本分析报告，相关人员根据成本分析报告能够提早发现成本偏差，查找偏差出现的原因，及时纠偏，进而及时调整资金计划，实现对项目计划成本和实际成本的动态管控。

2.3.4 可视化技术交底

在工程项目的施工阶段，通常还会对重点、难点区域以及关键节点创建三维空间模型，利用BIM 软件可视化的能力可对复杂节点创建可视化技术交底视频或者3D 动画，使现场施工作业人员更加直观理解重点、难点区域的施工工序及工程质量控制要点，大幅提高施工人员的作业效率。

2.4 BIM 技术在竣工交付阶段的应用

BIM 在竣工交付阶段的应用主要体现在竣工验收和运营管理上，通过应用BIM 技术整合所有专业模型，拟合工程项目实施过程中的技术资料、进度资料、造价资料等，用以交付业主方；在运维管理方面，可利用Revit 集成所有设备、末端等信息，方便后续使用单位构建运维平台，提升运维效率，降低运维成本。

3 BIM 技术应用过程中存在的问题

随着BIM 技术的逐渐深入应用，越来越多的企业认识到了在建筑工程项目各阶段应用BIM 技术的重要性，但是在BIM 技术推广应用的过程中仍存在诸多不可忽略的问题。

3.1 投入与产出问题

BIM 技术的推进需要投入大量资金，例如相关软件硬件设备配置费、相关BIM 专业人员的培训费以及其他相关基础设施费用，并且BIM 技术投入在短时间内不能获得相应的产出价值，因此应从辩证性的角度看待BIM 技术的投入与产出问题，决定是否应用BIM技术时不应只考虑资金角度的投入产出比，应注重多领域综合的产出价值，应充分认识到除了直观的资金成本的节约外，BIM 的价值更在于完善了项目全寿命周期的信息化管理系统，实现了各专业及各工作流程间的多维度交流与沟通，在各个阶段都能实现最优化，在减少资源浪费的同时最大化项目管理的效率。

3.2 人员问题

随着BIM 技术应用深度的不断增加以及应用价值的不断显现，现阶段企业对于BIM 人才的需求迅猛增长，中国建筑业BIM 应用调研组在调研BIM 技术在应用过程中的阻碍因素时，发现缺乏BIM 人才已连续五年成为企业在推广应用BIM 过程中的最大阻碍，2021年所占比例达到了61.91%，因此，培养BIM 人才是目前急切需要解决的事情。对此，可以实行引进人才和培养人才相结合，在引进高水平、高学历BIM 技术人才的同时，政府、高校、行业以及企业等可通过教育培训、机构培训、BIM 应用大赛、项目实践等方式加强BIM 人才的培养，促进BIM 技术的发展。例如在培养BIM 人才方面，各大高校可以采取理论与实际相结合的方法，一方面在日常教学活动中传授BIM 的相关基础理论，一方面针对具体的实际案例，让学生来进行设计或者模拟施工，不同专业学生通过在应用过程中的交流互动来提高彼此的综合应用能力。

3.3 BIM 标准统一性问题

标准不统一、标准无法参考执行也是阻碍BIM 技术应用的主要因素之一。由于基础标准不统一，在进行软件间的数据传输时很容易出现不兼容的问题，造成重要数据的丢失，不能更好地实现数据联动，不利于实现不同专业领域之间信息的高效协同。

3.4 工具问题

BIM 软件可分为BIM 集成管理类和应用工具类，在一个实际工程项目中，需使用大量软件，但是缺少一种全能型软件，而且多数软件对于计算机等硬件要求较高，短期内投入较大，针对这种情况可以采取渐进性配备所需的各种软硬件设备，利用暂时已有的设备进行BIM 技术入门级学习和BIM 基本应用工作，待BIM 应用逐步出现实际应用效果时，再逐步将各种配置配备到位。

4 结语

BIM 技术已成为当前工程建设数字化的引领技术，在建筑工程项目的各阶段都得到了广泛的应用。通过BIM 技术的有效应用，可帮助实现对工程施工、运营管理以及整个工程质量和管理效率的有效控制，节约成本、缩短工期。

因此，面对现阶段推广BIM 技术应用时存在的问题，应辩证性地看待应用前期投入以及应用之后所带来的价值问题，转变思想观念。政府应加强BIM 统一标准的制定，同时企业、高校应增强BIM 技术人才队伍建设，共同推动BIM 技术的应用发展。