浅谈BIM技术在建筑工程施工中的应用

2021-10-08李雨擎

智能建筑与智慧城市 2021年9期

李雨擎

（沈阳化工大学）

1 引言

随着现代建筑不断向信息化、智能化方向发展，BIM技术已经成为建筑工程建设中的关键技术，其应用范围不断扩大，在应对日益结构化、复杂化的建筑工程建设方面有独特优势。BIM技术具有可视化、模拟性、协同性等优势，在建筑工程施工全生命周期中，能够有效优化施工准备、实施动态化施工模拟、加强施工全面管控，从而优化施工质量、加快施工进度、保障施工安全，促进建筑行业稳健发展。

2 运用BIM技术优化施工准备

建筑工程施工前期准备是确保施工过程顺利运行的关键阶段，运用BIM技术优化施工准备，主要包括检验施工方案规划的合理性、优化调整施工设计。

2.1 检验施工方案和规划

在建筑施工中运用BIM技术，首先需要建立BIM模型，BIM建模过程是对建筑物构造过程的预演。借助BIM可视化特征，通过建模能够实现对施工方案与规划的校核，对施工过程中不合理或存在安全隐患的问题及时进行改进，从而保证施工方案和各项规划的合理性。

2.2 优化调整施工设计

BIM技术的核心优势在于三维模型的建立，在施工设计过程中，BIM模型能够为施工人员提供跨专业系统环境，通过对各专业之间可能出现的碰撞进行分析检验，实现了各工种协同施工设计的优化。同时，利用BIM三维模型，能够实现任意部位的剖面切割，实现对管线施工等复杂施工环节的观察并优化调整，获得准确可靠的施工方案。

例如，在超高层大型建筑项目管线施工设计中，运用BIM技术：

①可以通过三维模型直接看出各专业协调碰撞结果，找出2D图形中不能直接看出的管线问题；

②通过模型剖面图，能够直接观察并调整管线的设计标高，确保其满足设计要求，为实际施工提供可靠依据；

③在三维模型中实现对各种管线的碰撞检测，获取建筑物与管线之间、管线与其他工种施工之间、管线与管线之间的各种碰撞信息，从而为施工人员优化管线施工，调整施工工序提供可靠的依据，最大限度避免实际施工过程中出现的管线碰撞问题。

3 运用BIM实施动态化施工模拟

基于BIM的动态化施工模拟对保障施工安全，提高施工质量和效率发挥重要作用。在建筑工程实际施工中，为避免自然环境、人为因素等各种因素影响，需要不断调整施工过程。

3.1 基于BIM模型的动态施工模拟

在BIM模型中，将现实环境和组件转换为相应的数据信息，输入到BIM模型中进行识别，可以通过模型实时呈现施工现场，借助BIM技术的模拟性，实现对施工过程的动态化模拟，对可能出现的问题进行预测，从而为现场施工提供可靠指导。

例如，在悬空位置钢结构节点吊装施工过程中，通常需要设置临时支撑措施，以确保安装过程的安全稳定。图1为某建筑项目悬空钢结构吊装施工中的斜撑支撑架安装模拟图。

图1 带斜撑支撑架

临时支撑措施的支撑点位置、支撑结构以及支撑材料性能均对支撑措施的稳定性有直接影响。运用BIM技术，可在模型中输入钢结构吊装施工节点、临时支撑结构的相关数据信息，实施施工模拟，获得最佳临时支撑结构、位置及材料的相关信息，同时还可以清晰反映出施工过程中需要注意的事项，最大限度保证施工安全与质量，避免因施工问题影响施工进度。

3.2 优化施工现场布置

BIM模型是对建筑物及相关数据信息的集成，包括施工现场环境信息，通过模型可虚拟施工现场环境。在施工动态化模拟过程中，可根据施工实际进行现场场地布置规划，消除施工作业过程中可能发生的空间冲突，优化场地布置，提高施工安全、文明。例如，通过BIM施工现场环境模拟，得到大型设备，如起重机、吊装设备等布置最佳位置，确保施工安全；优化场地路线，提高施工道路规划的科学性，实现施工人员、材料及设备运输的高效性。

4 运用BIM技术加强施工全面管控

建筑施工过程管控贯穿施工全生命周期，是确保建筑工程施工稳定运行的关键，运用BIM技术实施施工全面管控，能够检验施工管理方案的科学性，有效提高施工协调性，优化施工过程管控效果。在运用BIM技术的施工管控中，主要管理维度包括四个方面：施工过程协调性管控、施工进度科学化管控、施工质量可靠性管控、施工成本效益性管控（见图2）。

图2 运用BIM技术的施工全面管控

4.1 施工过程协调性管控

在施工过程协调管理中，通过BIM系统管理平台，严格按照施工设计方案，可实现对各个施工环节、施工工序的协调管控。当前，建筑施工管理不断向精细化管理发展，在BIM系统中，通过模拟各个施工环节，能够实现各环节施工的有效衔接，并且根据施工技术要求协调各施工工序，降低施工作业风险，合理规划施工过程，提高施工全过程的协调性。

4.2 施工进度科学化管控

建筑工程项目施工进度直接影响项目建设效益，在运用BIM技术实施施工进度管控的过程中，可以建立4D建筑模型（即3D模型+时间），将施工计划与施工周期要求有机结合在一起，通过对施工全过程进行可视化动态呈现，确定各个施工阶段的最佳时间控制，从而实现施工进度的科学化管控。在BIM模型中，可将3D参数化模型与Project数据进行全面对接，从而确保施工进度的时空一致性，优化施工人员、材料、设备等各项资源，实现科学化施工进度管控。

4.3 施工质量可靠性管控

BIM模型为施工质量管控提供了可靠依据。在建筑工程施工过程中，通过在BIM模型中对施工全过程进行动态可视化展示，能够为施工人员的实际施工提供可靠依据，包括精确定位建筑构件及预埋件的位置，科学构建各类支护结构，通过施工碰撞检测优化施工设计、施工结构等各项冲突问题等等。同时，在施工质量管控中，BIM系统可以根据终端采集现场数据，自动完成问题描述、匹配以及现场指导改进等，通过平台还可以实现与参建各方的沟通交流，避免项目建设信息过载或流失，影响施工质量。因此，BIM技术能够为施工质量管控提供可靠依据。

4.4 施工成本效益性管控

在BIM模型中，结合施工设计与进度，能够对建筑物中任何一个构件的成本信息进行完整、直观的呈现，并且结合施工进度、质量、安全等各方面要求，根据构件工程量，制定合理的资金需求计划。一方面，BIM模型中包括建筑物全部数据信息，且覆盖项目全生命周期，在其中进行施工成本管控，可以通过模型中工程量信息与材料、价格等内容进行智能化连接，不用再进行人工成本核算，且能够保证成本核算的精确性；另一方面，BIM模型中的成本管理系统通过将成本信息与系统服务器对接，能够实现成本数据的自动化整理分析，并建立成本参数库，为项目施工成本的动态化管理提供重要依据，最大限度优化施工成本，提高成本效益性。

4.5 BIM应用体会与反思

通过对BIM技术在建筑施工中的应用分析可知，其在提高建筑工程施工整体效益方面具有显著作用。但是，由于目前我国对于BIM技术的应用起步较晚，经验欠缺，因此在实际应用中还可能出现一些问题，影响BIM技术的深度应用。从实际情况看，BIM技术在建筑工程施工应用中，在各种技术问题方面的应用已经相对较为深入，能够有效保障施工质量、进度及安全，实现施工效益最大化。然而，在建筑施工项目整体统筹管理方面的应用还相对薄弱。建筑工程施工过程涉及开发投资方、设计方、总承包、专业分包、监理方、政府及相关部门等等，各方在项目建设不同时期均承担重要角色。在建筑工程施工管理中，利用BIM实现各方的统筹管理，才能更好地实现BIM技术在建筑施工中的整体应用。因此，在未来研究中，相关人员应当重视应用BIM进行项目统筹管理的研究，从而推进BIM技术应用体系与建筑工程建设全过程的深度融合，充分发挥BIM技术优势。