BIM技术在建筑施工中的应用

B I M（建筑信息模型）是近几年在原有CA D技术基础上发展起来的一种多维模型信息集成技术，可以使工程建设项目的所有参与方从项目概念方案产生到完全拆除的整个生命周期内，都能够在模型中操作信息和在信息中操作模型，从根本上改变从业人员依靠图纸进行项目建设和运营管理的工作方式，实现在建设项目全生命周期内提高工作效率和质量以及减少错误和风险的目标。

1 BIM技术在建筑施工企业中的应用价值

B I M是通过计算机三维模型所形成的数据库，包含建筑施工周期中大量重要的信息数据，这些数据库信息在建筑施工全过程中动态变化调整并可以及时准确地调用系统数据库中包含的相关数据，加快决策进度、提高决策质量，从而提高项目质量，降低项目成本，增加项目利润。

B I M是事前的模拟技术。B I M在施工之前能够提供一种基于计算机进行工作成果、绩效指标以及生产过程模拟的手段，使得工作之前就可以通过可视化方式知道过程或者成果中存在的问题，从而提前进行方案改进和优化，提高施工的质量，减少浪费，创造价值。

施工单位通过B I M的应用，可以实现项目的精细化管理。在施工阶段B I M与设计阶段不同，施工阶段的工作目标是实际项目，而B I M成为实际项目的“计算机虚拟映像”而包含了实际项目所需的所有必要信息。这就是为何在施工阶段，只有将B I M模型与实际项目虚实结合，才能对项目进行有效过程管控。建筑项目产品不像制造业产品，建造过程项目管理所需要的数据复杂且难以标准化，而B I M三维信息技术不但解决了海量数据管理难题，而且解决了信息孤岛问题，数据能够完全共享。当工程基础数据信息在动态的建设过程中进行有效地创造、计算、管理、共享，使各管理岗位，各协作单位快速、准确获得数据成为项目能够成功的关键。

2 BIM技术在建筑施工企业中的应用方法

2.1 辅助投标及方案实施

在竞争的压力下，施工单位为了赢得建设项目投标，采用B I M技术来展示自己施工方案的可行性及优势，从而提高自身的竞争力。图1展示了某办公楼项目的可视化施工方案，包括施工工序、资源调配、进度安排等信息，用于项目投标，由此建设单位可以清楚地了解整个施工过程或方法。另外，在大型复杂建筑工程施工过程中，施工工序通常也比较复杂。为保证施工的顺利进行、减少返工，施工单位采用B I M技术进行施工方案的模拟与分析，在真实施工开始之前找出合理的施工方案，同时便于与分包单位协作与沟通。

图1 某办公楼项目的可视化投标施工方案

施工单位基于建设单位的施工招标信息，采用B I M技术将初步制定的施工方案可视化，并制定投标方案、参与投标。中标后，施工单位通常会与分包单位协作将施工方案细化并采用B I M技术进行方案模拟优化分析，经过多次模拟后提出可行的施工方案进行指导实际施工。

2.2 碰撞检查

某研究表明工程建设行业的浪费高达57%，而因图纸错误导致的设计变更或者返工造成的进度与成本的浪费和损失也是司空见惯。

碰撞检查是指在电脑中提前预警工程项目中各不同专业（结构、暖通、消防、给排水、电气桥架等）在空间上的碰撞冲突。碰撞分硬碰撞和软碰撞（间隙碰撞）两种，硬碰撞指实体与实体之间交叉碰撞，软碰撞指实体间实际并没有碰撞，但间距和空间无法满足相关施工要求。例如，空间中两根管道并排架设时，因为要考虑到安装、保温等要求，两者之间必须有一定的间距，如果这个间距不够，即使两者未直接碰撞，但其设计是不合理的。目前B I M的碰撞检查应用主要集中在硬碰撞。通常碰撞问题出现最多的是安装工程中各专业设备管线之间的碰撞、管线与建筑结构部分的碰撞以及建筑结构本身的碰撞。

应用B I M技术进行三维管线的碰撞检查，不但能够彻底消除硬碰撞、软碰撞，优化施工设计，减少在建筑施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性，而且优化净空，优化管线排布方案。最后施工人员可以利用碰撞优化后的三维管线方案，进行施工交底、施工模拟，提高施工质量、同时也提高了与业主的沟通能力。

进行碰撞检查前，先应用B I M相关软件创建各专业三维B I M模型并且各专业人员要对B I M模型的准确性、合理性进行审核，审核完毕后通过B I M集成应用平台自动查找工程中结构与结构、结构与机电安装、机电安装各专业之间的碰撞点并提供相应的碰撞检测报告。施工前根据碰撞检查报告中的位置信息、标高信息，进一步深化施工图纸，及时调整施工方案，可以避免因碰撞返工引起的质量问题，加快施工进度，减少不必要的人工、材料等成本支出。

2.3 为预制加工提供精确尺寸

传统的构件制作是完全由人工根据施工图纸和现场的实际情况进行测量、划分、校核、制作、安装的，在此过程中要受到工期、大量的计算统计过程、材料质量管理、施工人员制作水平等问题的困扰，图纸仅起到了指导施工的作用，直接拿来指导预制加工则无法保证其准确度。B I M技术的使用则为解决上述技术难题提供了更有力的保证。传统二维图纸中的点和线不具备存储信息的功能，而B I M技术则是还原建筑、结构、机电系统等专业于本色，以数字化的可视模型来包含实际物体的属性参数、空间关系，每一个模型构件都是有意义的实体存在，准确的反映了实际情况。

构件预制加工是预先在建模的时候就将施工所需构件的材质、尺寸、类型等一些参数输入到模型当中，然后将模型根据现场实际情况进行调整，待模型调整到与现场一致的时候再将构件的材质、尺寸、类型等信息导成一张完整的预制加工图，将图纸发给制作单位进行预制加工，等实际施工时将预制好的构件送到现场安装。

石材、门窗、钢结构、机电管道等进行工厂化预制后再到现场进行安装，运用B I M导出的数据可以极大程度地减少预制构件的现场测绘工作量，同时还有效提高了构件预制加工的准确性和速度，使原本粗放性、分散性的施工模式变为集成化、模块化的现场施工模式，从而很好地解决了现场加工场地狭小、垂直运输困难、加工质量难以控制等问题，为提高工作效率、降低工作成本提高了关键作用。

预制加工将工作重心由安装现场转移到加工车间，由施工的手工操作为主，变为以继续操作为主，使生产过程实现机械化，有利于提高生产效率；预制过程中的机械化程度的提高，可节省相当量的劳动力；工人工作的内容还可以进一步专业化，使工人的操作水平易于提高，同时可以启用技术低的工人来完成难度较大、技术性较强的预制加工任务。

2.4 进度管理

B I M模型不是一个单一的图形化模型，它包含着从构件材质到尺寸数量以及项目位置和周围环境等完整的建筑信息。利用编制项目进度计划的相关软件产生施工进度计划，首先将项目目标进行分解，判断并输入工期的估值，创建时间列表并按大纲的形式将其组织起来，给各个任务配置资源，决定这些任务之间的关系并指定日期。将B I M模型的构件与进度表联系，形成4D模型以直观展示施工进程。

利用4D模型模拟实际施工建造过程，通过虚拟建造，可以检查进度计划的工期估值是否合理，即各工作的持续时间是否合理，工作之间的逻辑关系是否准确等，从而对项目的进度计划进行检查和优化。将优化后的四维虚拟建造动画展示给项目的施工人员，可以让他们直观了解项目的具体情况和整个施工过程，更深层次地理解设计意图和施工方案要求，减少因信息传达错误而给施工过程带来不必要的问题，加快施工进度和提高项目建造的质量，保证项目决策尽快执行。

在工程施工中，利用4D模型可以使全体参建人员很快理解进度计划的重要节点；同时收集项目进展信息资料，进度计划通过实际进展与模型的对应表示，很容易发现施工差距，及时采取措施，进行纠偏调整；即使遇到设计变更、施工图更改，也可以很快速的联动修改进度计划。

B I M技术让进度控制有依可寻、有据可控，使我们能够精确控制每项工作，为达到进度履约提供了可靠的保障。

2.5 安全管理

安全管理是企业的命脉，需要在施工管理中编写相关安全管理措施，其主要目的是要抓住施工薄弱环节和关键部位。但传统施工管理中，往往只能根据经验和相关规范要求编写相关安全措施，针对性不强。在B I M的作用下，这种情况将会有所改善。

传统的施工中，施工场地的布置遵循总体规划，但在施工现场还是可能会由于各专业作业时间的交错、施工界面的交错，使得物料堆放混乱，各专业物料交错，使得工作效率降低，甚至还可能发生安全隐患。B I M的应用对现场起到了指导作用。B I M模型表现的是施工现场的实际情况，B I M根据进度安排和各专业工作的交错关系，通过软件平台，合理规划物料的进场时间、堆放空间并规划取料路径，有针对性地布置临时用水、用电位置，在各个阶段确保现场施工整齐有序，提高施工效率。即使临时出现施工顺序变动或各工种工作时间拖延，B I M仍可根据信息模型实时分析调整。通过对现场情况的模拟，还可以有针对性的编写安全管理措施。

现场防火设备的布置多着眼于平面，以覆盖直径范围为依据，对于实时动态的情况考虑并不完善，一方面因为图纸表现的仅只有平面，另一方面立面的建造是由时间的推进逐步建设起来的，使得在制定方案的时候无法实时全面动态的考虑变化过程。结合施工进度规划、现场进度情况和现场物料布置堆放，可较为完善地分析安全死角，具有针对性地对某些局部存在较大安全隐患的部位设置安全消防设施。如在临时配电点，配置较为完善的消防措施。通过B I M的软件平台模拟，还可根据各阶段的建筑模型模拟火灾逃生情况，在火灾逃生路径上有针对性的布置临时消防装置，以使在火灾发生时可保证人员安全撤离现场，减少人员和物料的损失。

2.6 施工组织协调管理

建设项目施工管理失败的主要原因之一是缺乏足够的信息沟通和共享。工程项目的成功建设依赖于项目各参与方的交流和协作。当前项目参与各方通常将需要传递很多的信息，传播介质以二维的图纸、文字说明为主，由于这些信息并非完全一致和同步更新，交流起来很困难。

B I M利用三维可视化的模型及庞大的数据库支持则可以改善这个问题。在企业内部的组织协调管理工作中，可以搭建总承包单位和分包单位协同工作平台，通过B I M模型统计出来的工程量合理安排人员和物资，做到人尽其能、物尽其用；在企业对外的组织协调工作中，有了B I M这样一个信息交流的平台，可以使业主、设计院、咨询公司、施工总承包、专业分包、材料供应商等众多单位在同一个平台上实现数据共享，使沟通更为便捷、协作更为紧密、管理更为有效。

2.7 现场监控

在施工过程中，还可以用B I M与数码设备相结合，实现数字化的监控模式，更有效地管理施工现场，监控施工质量，使现场管理人员把不用大量的时间用在现场的巡视监控上，可以把更多的精力用在现场实际情况的提前预控和对重要部位、关键产品的严格把关等准备工作上，这样不仅提高了工作效率，相应减少管理人员数量，还可以帮助管理人员在尽早发现并制止质量问题成为现实。同时，还能使工程项目的远程管理成为可能，使项目各参与方的负责人都能在第一时间了解现场的实际情况。

3 结语

本文归纳总结了B I M技术在施工企业中的现有应用模式并对其进行了详细剖析，基于 B I M的工程管理模式是创建信息、管理信息、共享信息的数字化方式，是建设行业数字化管理的发展趋势，可以预期施工企业如能建立以B I M应用为载体的项目管理信息化体系，必将有效提升项目生产效率、提高建筑质量、缩短工期、降低建造成本。

尽管B I M技术在施工领域的应用还处于初期阶段，仍然需要积极探索与实践，但是可以认为，基于B I M的虚拟建造技术不仅是可行的，而且会对我国工程项目管理的发展产生深远的影响。

［1］赵 彬，王友群，牛博生.基于B I M的4D虚拟建造技术在工程项目进度管理中的应用［J］.建筑经济，2011，（9）：95-97.

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