BIM的应用综述

(重庆交通大学 土木工程学院 重庆 400041)

一、BIM的研究现状

随着经济的发展和科技的进步，建筑信息化程度越来越高，建设工程前期设计阶段所要面对的数据量大幅增长，设计任务日益繁重。传统建筑设计数据集成以图纸为核心，建筑图纸在工程不同阶段及不同专业间存在损失和失真，各专业之间数据交流不便，不能协同工作。二维CAD仅仅表达图形的尺寸，缺少物理参数，如导热系数，设备的参数等等，缺乏对整个建筑的动态模拟，无法给建筑后期施工，运营提供数据的支持。在该背景下，人们寻求一种新的技术方法来解决这些技术难题，BIM就应运而生了。

在过去，CAD的出现和普及使得工程师和建筑师们脱离了图板画图，从传统的手工画图变为了计算机画图，可以说是工程设计领域的第一次数字革命。现在，BIM的出现将引发土木工程领域的第二次数字革命。BIM不仅带来了现有技术的更新进步，而且还将更长远地影响人类思维模式的转变。

二、BIM建模过程(以建筑为例)

(一)建立网格及楼层线。工程师绘制工程设计图、施工图时，网格和楼层为其重要的依据，放样和柱为判断全都需要依赖网格才可以让现场施工人员找到基地上的准确位置。楼层线不仅表达了楼层的高度，同时也描述了梁、楼板的位置以及墙的高度。建筑师一般将楼板与梁设计在楼层线以下，墙设在梁或楼板的下面，如果没有楼层线，现场施工人员将会对梁位置、楼板位置以及墙高度的判断产生困惑，所以在绘图的开始，就应该建立网格以及楼层线。

(二)导入CAD文档。将CAD文件导入BIM软件中以便建立柱梁板墙。导入后，可直接点选图面或按图绘制柱梁板墙。但是导入CAD时应注意坐标单位和网格线是否与原CAD图相符。

(三)建立柱梁板墙等构件。把柱梁板墙等构件按照图面放置到BIM模型上，然后根据构件的不同类型选取其符合的型式进行绘制工作。柱与梁应根据其本身位置放置在网格线上，如果日后需要将梁柱位置移动时，方便一起修正。一旦柱与梁完成建构后，即可绘制楼板墙，楼梯，栏杆与门窗等组件。

(四)彩现。彩现图作为可视化沟通的重要体现。设计师与业主讨论设计成果时，利用彩现产生的三维模型与业主讨论建筑物外观设计，功能要求是否满足业主需求。但是一般软件在三维模型建构的时候，为了提高计算机的运行速度和方便人们更好的控制模型，而常常采用比较简易的运行模式，并没有什么实际材质表现在三维模型上。BIM可以在三维模型上面贴附材质，虽然在绘图的时候没有显示，但是可以通过彩现功能，计算三维模型上表面材质和光影变化，这样对于业主来说，也就可以更清楚的了解建筑物的外观等各方面了。

三、BIM的优缺点

(一)BIM的优点

1.安全模拟施工。对于工程施工过程中安全隐患较大的项目，可以提前利用 BIM技术进行可视化施工环境及施工工序模拟，以便及时发现潜在安全盲点并采取合理解决措施，从而降低施工风险。比如，利用BIM模型建立桥梁位移预警监控系统，将理论计算的桥梁内力、位移值与三维模型中输入的的现场实测值进行比较，找出超过理论允许范围的值并作出警示。施工模板在吊装时会自由摆动，若摆动幅度过大导致坠落，就会影响相应作业人员的安全，这时如果利用BIM技术仿真模拟模板的摆动区域可以确定危险区域的范围，据此确保作业人员人身安全。

2.协同作业。工程施工各参与者包括建设单位、设计单位、施工单位、监理单位、材料供应商、运营商等如果沟通不及时，会严重影响工程的安全、进度、质量、成本等各方面。BIM技术可以帮助各个参与方及时将项目相关资料输入到统一的管理平台，实现信息数据有效集成，同时各个参与方可以及时获取自身权限范围内的相关信息并进行归纳分析，从而做出更为准确的项目管理决策。因此，BIM技术可以实现工程施工过程中各个参与方的协同作业，保证施工科学有序进行。

3.交底可视化。工程施工时，传统交底方式以二维图纸和规范为主，这种方式可视化程度低，容易造成施工人员理解错误，从而影响施工进度、施工安全和施工质量。而 BIM 技术可以实现技术交底的可视化，以三维模型的形式更加直观形象的帮助施工人员理解设计思路和设计方案，避免实际施工方案与设计图纸有分歧，可大大减少误读，避免质量和安全问题，减少返工和整改。并且，施工单位可以根据自己的施工经验和施工要求发现设计中的“错”“碰”“缺”“漏”等问题，及时反馈给设计人员，从而减少因设计原因导致的返工情况。

4.优化项目管理。工程施工相关的结构构件较多，施工工序也比较复杂，同时工程施工项目管理不是一个一成不变的过程，而是一个时刻都在变化的动态过程。传统被动管理模式已不适用于工程施工的项目管理过程，而 BIM 技术可以建立施工过程中各阶段的三维模型，使得施工过程的管理更加精细，让施工管理人员进行更为合理的决策和安排。

目前为止，如果要在中国推行BIM，政府强力的推行绝对是至关重要的一环，政府的扶持政策完完全全可以加快其在国内的推行。从另一方面来说，BIM市场的发展，需要有一群能理解BIM，掌握BIM和实施BIM，充分发挥出BIM优势的人。社会上需要有公正的认证机构来评定人或者企业是否具有了这样的资质，类似于一建和二建。BIM是先进的生产力的代表，它所带来的前景无可估量，但它一定要融合各国家的国情，才能逐渐发展和推广。推广BIM软件并不是一口气吃成胖子，而是需要循序渐进的提升，需要一个量变的过程。如果可以切合我们国内自己的土木行业国情，步步为营，最终的结果将会是我们所希望看到的。