BIM技术目前比较有前景的应用点综述

胡俊，杨成，欧阳浩

（中国建筑第四工程局有限公司，广东 广州 510000）

0 引言

随着大数据、物联网、人工智能、区块链、5G等新一代信息技术的快速发展，世界正处于从工业化经济向数字经济转型过渡的大变革时代，数据成为驱动社会发展的新资源、新要素和新引擎。同时，随着数字技术与实体经济的结合越来越紧密，整个经济环境和经济活动发生了根本变化，加快了社会的进步和发展。因此，数字化转型已经不是可选项，而是发展的唯一出路。

BIM技术作为数字化转型的核心技术，围绕着BIM模型形成一个大的数据中心库，利用BIM模型的几何信息、定位信息、非几何信息，对工程量进行统计，并进行进度计划排布，施工成本计划，在施工过程中，利用BIM可视化、可模拟技术对方案进行模拟、技术进行交底，以及展开一系列的安全、质量、进度、成本施工管理活动，达到上下游数据信息对称，责任到人可追溯的目的，最终为实现企业形成广泛的施工数据信息，实现决策有理可依，不再按照经验施工，科学合理的安排施工，这将是企业的巨大财富，也是项目实现企业化的必经之路。

据统计，国内开展B I M应用的主要为碰撞检查（66.71%）、施工方案模拟（56.91%）、管线综合（82%），现场可视化交底的应用比例达到了53.11%，质量安全等方面应用达到了47.24和24.43%，技术交底、质量安全的BIM应用偏重于支持施工现场生产。

由此可见，BIM技术作为CIM技术、数字孪生技术的底层数据库，目前还没有达到其进行项目数字化信息管理的目的。目前的BIM技术应用比较常规，需要更多创新的BIM技术应用去推动BIM行业的发展，真正的为项目创效、减少工期、提高效率。

1 BIM+软件应用

1.1 BIM技术在模板工程中应用

传统的模板设计中，模板计算不精确，现场施工根据实际情况进行随意切割，造成了模板大量的浪费。随着铝模板技术的发展，对配模技术的要求越来越高，但是目前配模需要画大量的配模图，需要花费大量的时间，且在楼梯、飘窗、卫生间等结构复杂的部位用二维图纸很难表达出位置关系，另外模板形式多样，不利于模板的统计与施工方案交底[2]。

基于BIM技术的配模设计，可以在CAD图纸的基础上，进行三维建模，且可以快速生成符合规范要求和标准的计算书、可根据不同区域、楼层一键输出配模设计图，也可以自动生成用于加工的材料计划及材料清单。以广联达BIM模架设计软件为例，它需要进行图纸预处理、主体结构建模、配模参数设置、一键快速配模、配模图优化、模板用量统计等操作。但还是存在不足之处，图纸处理的好坏、模型的精度直接决定配模的准确性，以及配模规则需手动输入、生成的配模图观感质量差、线条杂乱无章、非标板编号缺失等缺点。

目前国内运用还有其它较多的BIM配模软件有神机妙算、牛魔王、爱配模、基于插件的revit配模、基于插件的草图大师、solidworks等等，但是各有优势，草图大师不能模型展示很好用，但是不能进行参数化表达，solidworks作为工业设计软件，又在操作性及通用性有弊端，revit配模跟钢筋一样，模型精度不错，但是硬件配置要求较高，只能进行局部应用。

1.2 BIM技术在装配式建筑中的施工模拟

BIM施工模拟主要分为静态模拟和动态模拟，动态模拟又分为施工工艺模拟、施工进度模拟等等。目前主要的三维动画模拟软件有3Dmax、fuzor、lumion、navisworks。其中3Dmax动画制作指令成熟，能完成较多的动画模拟，但是操作难度大，fuzor、Lumion操作简单、能完成固定的几种动画指令，画面质量很好。Navisworks也能完成通过热点、按键、移动、旋转功能完成简单的动画及施工进度模拟，但是动画的质感较差。

进度模拟：将完整的BIM模型和进度计划导入模拟软件，将模型中的构件与进度计划单独进行绑定，操作比较繁琐。也可以通过名字相同进行绑定，这就需要进行BIM建模和进度计划的时候命名进行统一。可通过模拟将计划与实际进展进行对比。

施工环境模拟：合理规划各个阶段的场地布置，各个堆场、机械布置、生活和施工分区、以及运输道路的布置，减少不必要的二次搬运，优化运输路线，通过模拟提前发现影响不合理的施工布置，并对施工策划提出修改方案[3]。

吊装模拟：无论是在装配式建筑和混凝土结构、钢结构的工程应用中，都会有大量的构件需要进行起重机或者塔吊的吊装，通过动态模拟可以对现场工人进行技术交底，清楚每道工序的交接顺序，安装的具体位置，构件的安装顺序，及构件与钢筋的连接和碰撞，与爬架的碰撞。特别是装配式建筑，目前没有专业的装配式工人，通过模拟技术能够直观的让工人快速理解。

群塔模拟：对塔吊进行参数化建模，通过塔吊与时间进度的绑定，模拟塔吊随着楼层升高，在不同阶段在平面位置和竖向位置是否存在碰撞，提前发现碰撞的时间节点、碰撞的位置，提出修改方案，确保塔吊在安装、运行、拆卸全过程中安全，以及塔吊的位置满足塔吊的半径范围内最大最远的构件能够吊运需求。

1.3 基于BIM技术的钢筋精细化管理

传统的工程应用中，钢筋的管理流程为：劳务分包下料、翻样—总承包审核、采购—劳务分包加工、领料、安装。钢筋的使用没有引起大家的重视，对分包单位的管理不到位，存在较多的浪费、利用率较低、超耗严重的现象，主要因为翻样不合理错误多（翻样水平和责任心不足）、钢筋计划做不准（钢筋预算量没有考虑相邻钢筋之间自动扣减以及更优化的搭接方案）、原材使用不合理（采用哪种尺寸的原材加工省材料最合理）、余料无法有效利用（缺乏指导方案、随意堆放）、实时损耗不清晰（缺少直观的数据统计）、盈利空间把握不准（预算偏差大，不确定因素多）。

目前国内常用的几款钢筋翻样软件主要有E钢筋、鲁班钢筋、广联达钢筋、Revit钢筋等，主流钢筋翻样软件可进行参数化建模或者导入CAD图纸手动建模，得出最优钢筋加工方案、余料编号及使用、钢筋损耗统计、钢筋需用计划。所有钢筋管理流程基于管理平台，数据信息可追溯、管理透明化、钢筋使用合理化。

但是目前存在一些问题，钢筋碰撞的部分不会自动优化，需要手动调节，还有一些异形钢筋，需要手动建模，自建钢筋模型难度大工作量较大。

2 BIM+硬件应用

2.1 BIM+3D打印

BIM+3D打印技术，是建筑行业中一种新兴的打印技术，实现快速建筑产品。它跟普通打印机的原理相似，需要首先进行精细化BIM建模，将BIM数据进行数据代码转换，转换生成 STL 文件，打印机识别STL文件的参数和信息，以特殊的混凝土、水泥等建筑材料作为打印的原材料，可以打印出复杂的模型，可以极大地提高生产效率、节约能源减少施工过程中产生不必要的浪费。

存在问题：① 相关标准不完善，BIM与3D打印技术融合标准欠缺；② 缺乏信息协同和交互平台（3D打印机与BIM信息的接口程序缺少，未有专业的软件平台与之配套）；③ 行业认可度待提高；④ 3D打印出来的建筑，跟普通建筑的结构体系不一样，他没有传统的钢筋或者梁构件等，需要研发一种新兴的建筑材料，具备良好的抗拉和抗压强度；⑤ 打印存在不可逆性，打印过程中修改模型会对结构承载力受影响。一旦打印失败，成本就会极大地增加。

2.2 BIM+三维激光扫描

三维激光扫描主要应用点主要包括：旧城改造翻模、建筑物的变形监测、工程质量检测与验收、构件预拼装模拟。通过三维激光扫描仪扫描施工现场得到真实，准确的数据。通过对比检测得知施工现场是否在施工质量控制范围之内；也可以与设计模型进行对比分析，减少施工中存在的误差，为工程质量提供保证[4]。

通过运用三维激光扫描的建筑信息建模（BIM）技术，对超高层建筑物进行扫描，结合点云处理软件Cyclone、CAD插件CloudWorx、Scence及Geomagic精确获取目标点云的数据信息，导入Rhino、Tekla、Revit等BIM软件，然后通过插件，拟合墙面、柱子、门窗等功能，快速准确的建出模型，为施工方案提供精确的数据支撑。

虽然三维扫描仪目前应用范围较广，但是仍然存在技术要求较高、过程复杂、点云数据量大、特征值困难、三维建模算法不完善等问题。

2.3 BIM+数字化工厂

工业化建筑相较于装配式建筑，不仅要求建筑采用装配式设计，且在设计阶段对内装系统进行提前设计，形成建筑、结构、内装一体化，更要求在设计、施工、加工等不同环节进行预制构件的信息化管理。BIM设计模型在建模过程中，应该输入项目信息，构件生产信息：构件尺寸、编号、混凝土方量、构件钢筋（钢筋直径、形状、数量）、保护层厚度、预留预埋构件以及位置，内装信息：机电管线排布、装饰装修、门窗及部品。

目前国内的基于BIM技术的数字化加工系统，主要有planbar建筑工业4.0系统。Planbar的应用主要有三维协同工作、快速、规范、精准创建三维模型、高效智能化深化设计、优化BIM模型进行碰撞检查、一键出图、批量生成物料清单。目前planbar的生产数据，可与全球范围内的大多数自动化流水线进行无缝对接，将生产数据以Unitechnik和PXML等格式导出后传递到中控系统，也可接受3Dmax、SketchUP、Rhino等模型数据，实现工厂流水线的高效运转；且能够实现信息共享化，能够在ERP系统中提供混凝土、钢筋、预埋件的物料信息，如物料名称、编码、数量、单位等。

但该软件目前也存在一些问题，主要是输出模型封闭、二次开发或插件功能较弱；表单信息无法直接用于材料的估算和采购，表单需二次加工。

3 结论

BIM技术不仅仅是一项建模技术，它是围绕模型，结合一系列软硬件平台，提取有效的数据，对项目进行数字化管理，为企业技术提供数据服务、技术支撑的平台。随着BIM的普及，未来对软件的不断开发优化及应用场景的开发，更加适合国内的软、硬件都会产生，软、硬件之间的技术壁垒将被打破，BIM技术不再是各个独立的信息孤岛，而是从设计、施工、采购、加工、运维贯穿全生命周期的集成应用技术，且BIM人才不再是某个部门的专项技术，而是渗透到各个部门，最终实现BIM数据在工程项目管理、企业管理、智慧建造甚至更大范围的集成应用。