建筑工程中BIM 技术应用的探索与分析

韩莹 HAN Ying

（武汉星启置业有限公司，武汉 430000）

0 引言

建筑工程领域的BIM 技术近年来受到广泛关注和应用。BIM 技术以其在数字化建模、数据管理和协同设计方面的优势，为建筑行业带来了革命性的改变。在这一数字化时代，越来越多的建筑项目采用BIM 技术来优化设计、提高效率和降低风险[1]。本文将对建筑工程中BIM 技术的应用进行深入探索与分析，重点关注其在设计阶段、施工管理、成本控制以及项目协作中的表现。

1 BIM 技术的定义和特点

1.1 BIM 技术的定义

BIM 技术是一种基于数字化建筑信息模型的综合性技术，通过可视化和数据库管理系统整合建筑设计、施工和运维过程。它以三维建筑模型为基础，集成了建筑元素的几何、材料和构造信息，并包含了时间和成本等相关数据。BIM 技术通过实时协作和数据共享，为建筑项目的各个阶段提供一致且精确的信息，优化项目管理和决策过程。借助BIM 技术，建筑专业人员可以在设计、施工和运维过程中，进行协同合作、资源优化和风险控制，以提高工程效率、降低成本并使项目质量得到提升。

1.2 BIM 技术的特点

1.2.1 可视化

可视化是指通过数字化建模，将建筑项目以三维形式可视化展现的过程（如图1）。BIM 模型呈现了建筑的几何形状、空间结构、构件、设备等信息。这种可视化具有高度精确性，让设计师、工程师和利益相关者能够更清晰地理解建筑设计[2]。BIM 的可视化特点还包括交互性，用户可以自由浏览和导航模型，以便全面了解设计细节。碰撞检测功能可及早发现不同模型之间的冲突，减少设计错误和施工风险。通过可视化，项目团队能更好地协作和沟通，促进项目的高效管理和成功交付。这使得BIM 技术在建筑行业中日益受到重视和广泛应用。

图1 可视化

1.2.2 协调性

在建筑和工程项目中，协调性是非常重要的，因为一个项目通常涉及众多专业和领域的参与者，包括建筑师、结构工程师、机械电气工程师、供应商、施工队等。协调性在项目的各个阶段都至关重要[3]。在设计阶段，各专业必须密切合作，确保设计方案的各个方面相互兼容，避免冲突和误差。在施工阶段，需要对施工进度、材料供应等进行协调，以保证工程按时顺利进行。在现代建筑中，BIM 技术在提高协调性方面发挥了重要作用。BIM 模型集成了多个专业的信息，可以进行碰撞检测和冲突解决，帮助项目团队及早发现和解决问题，从而提高项目的执行效率和质量。通过有效的协调性，建筑项目能够更加高效地进行，减少成本和资源浪费，最终实现成功的交付。此外，BIM 技术还能将建筑信息进行集成和共享，让各个建设单位能够实时、直观地了解自己的项目。

1.2.3 模拟性

模拟性指的是它在数字环境中对建筑和工程项目进行虚拟建模和仿真的能力（如图2）。通过BIM，可以创建高度精确的三维模型，并在其中模拟项目的各个方面，如设计、施工、运营和维护阶段。这种模拟性使得BIM 成为一个强大的工具，可以在项目的不同阶段进行全面的预测和评估。设计师可以优化设计概念，施工团队可以预测施工过程中的问题，并规划最优的流程，同时在运营阶段预测设施的运行和维护需求[4]。总体而言，BIM 技术的模拟性为建筑和工程项目提供了全方位的预测和分析能力，有助于提高项目的效率和质量。

图2 施工工艺模拟展示

1.2.4 优化性

BIM 技术的优化性指的是其能够通过整合和分析信息，实现建筑和工程项目的优化设计、施工和运营，以提高效率和减少资源浪费。BIM 模型的丰富信息使得项目团队可以更好地预测和解决问题，优化设计方案，规划最优施工流程，并在运营阶段实现设施的高效管理和维护[5]。通过BIM 的优化性，项目团队能够更快速地做出明智决策，减少错误和重复工作，从而提升整体项目效率和可持续性。

1.2.5 可出图性

绘画能力指在建筑设计、施工及运营过程中，根据BIM 技术制作的建筑信息模型，能够提供建筑设计效果图和完整的施工图[2]。通过BIM，可以快速、精确地生成平面图、立面图、剖面图等，并输出施工图、材料清单和成本估算等文件。这种可出图性使得项目团队能够更方便地与各方共享信息，并促进项目的顺利实施。

2 BIM 技术在实际建筑工程案例中的应用

2.1 项目概况

本文以JZ 医疗中心项目为例，这是一个规模庞大的建筑项目，总建筑面积达到20.31 万平方米，最高单体楼层为21 层，总高度为96.6米，采用框架-剪力墙结构。该项目的现场施工设计图如图3。BIM 技术在该项目的具体应用如表1。

表1 JZ 医疗中心项目BIM 的具体应用

图3 施工设计图

2.2 施工建造阶段分析

2.2.1 施工图纸会审中的应用

在基于BIM 的施工图纸会审环节中，针对JZ 医疗中心项目，发现了大量图纸错误，共计2149 项。这些错误包括柱平面位置错误、梁截面和标高错误、结构尺寸错误、机电和结构专业之间的碰撞冲突以及墙体洞口预留位置偏差等问题（见表2）。

表2 BIM 在施工图纸会审中的应用

通过BIM 技术的应用，能够在图纸设计阶段及时发现并解决错误，这为项目带来了可观的经济效益。根据统计数据，通过BIM 技术的帮助，成功地防止了2149 项图纸错误在施工阶段造成的问题。这些纠正和修复工作不仅节省了大量的人力、时间和材料资源，还避免了重建或破坏已经施工的部分的需要。综合考虑，估计通过预防这些错误所产生的成本节约约为51 万余元，这对项目的整体经济效益有着积极的影响。值得一提的是，BIM 技术的应用能够更准确地评估和规划各项施工工作，从而有效地降低了施工风险和错误的发生概率。通过在图纸会审环节中的及时纠正和优化，能够最大限度地提高项目的质量、效率和安全性。因此，BIM 技术在图纸设计中的应用不仅为项目带来了经济效益，还为施工过程提供了更高水平的控制和管理。在未来的工程项目中，将继续积极推广和应用BIM 技术，以进一步提升项目的整体效益。

2.2.2 钢结构施工中的应用

基于BIM 技术，在钢结构加工全过程中实现了信息的有效获取与存储。通过建立钢结构的数字化模型，以3D模型的形式呈现，并将具体的参数信息输入到模型中，实现了钢结构构件的参数化设计、制作、生产加工、运输和安装等整个生命周期的信息集成化管理。这样的应用能够防止因为信息丢失或传递不畅而导致施工受阻。为了探究BIM 技术在钢结构数字化加工与安装过程中的应用价值，融合了本工程实际案例进行了研究。通过对已建工程结构模型的分析，利用Revit 软件的明细表统计功能，对各个构件的需求量进行了准确统计。然后，将统计得到的工程量和其他工程数据录入到广联达计价软件中，并根据我国建筑业现行的计价规范，计算出了该部分工程的预算费用。根据表3 显示，该部分工程的预算费用为5037767.97 元。

表3 单位工程造价费用汇总表

通过以上分析，可以清晰地看到BIM 技术在钢结构施工中的价值。它能够高效地获取和管理工程相关信息，从而提高施工过程的效率和准确性。通过数字化模型的应用，能够更好地掌握工程数据，实现对各个构件的精准统计和预算，为项目的管理和决策提供了可靠的依据。

2.2.3 机电安装工程中的应用

BIM 技术在工程领域的实际应用中，尤其在机电安装深化设计方面，具有显著的经济价值。以JZ 医疗中心项目为例，利用Navisworks 软件进行机电专业部分的碰撞检查与设计优化。根据碰撞报告数据显示，共发现了1837 余处冲突，涉及机电各专业管线。其中，机电专业与土建专业发生了148 处碰撞，桥架与桥架碰撞290 处，桥架与管道碰撞255 处，桥架与风管碰撞191 处，管道与管道碰撞696处，风管与风管碰撞257 处。更多详细信息可参见表4。

表4 机电安装工程中的BIM 应用

根据表中的统计数据，可以得知该项目的分部工程存在1837 处碰撞问题。通过使用BIM 技术，可以在施工前期尽早发现并解决碰撞问题，从而避免后期调整和额外的施工成本。据历史经验推算，这种优化措施可以帮助项目节省相当可观的费用，约为15.74 万元。

通过该项目的实施，可以深入了解到BIM 技术在工程领域中的流程，并发现它在该工程中所带来的影响和价值。具体研究结果显示，通过利用BIM 技术，在设计阶段能够减少总工期33%；图纸错误导致的变更降低约85%；成本测算时间缩短了80%；图纸深化设计时间减少约60%；各专业之间的协同工作和交流时间减少了25%；施工整体质量提升了83%；建筑物资的节约达到了8%；人工成本减少10%；施工工期缩短了8%。

3 结束语

综上所述，BIM 技术作为一种领先的数字化技术，在建筑工程中的应用已经得到广泛认可和应用。它的可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等特点使其在建筑项目中发挥着重要的作用。同时通过案列分析，BIM 技术在JZ 医疗中心项目中的应用显示出了明显的经济效益和工程管理优势。通过持续的努力，未来BIM 技术将不断推动建筑行业向着更高效、智能和可持续的方向发展。