BIM在建筑工程技术中的应用研究

2023-11-07韩沙桐

大众标准化 2023年19期

韩沙桐，章睿

（中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津 300222）

进一步提升建筑工程质量，就要应用更加先进的技术手段，为建筑工程提供良好的支持，其中BIM技术就是一种有效的信息化建筑设计方法，是建筑工程技术和计算机技术的有机结合，构建出崭新的建筑设计模式，能够在原有基础上，大幅度提升建筑工程整体施工效率，大大缩短建设施工周期，为建筑工程技术的进一步发展奠定坚实的基础。

1 传统建筑工程技术应用中的问题

1.1 建筑空间设计不当

在传统的建筑工程技术应用模式下，大多采用的建筑设计软件为CAD，是一种二维建模的方式，容易使得建筑工程设计人员在进行建筑工程图纸设计时被空间因素所干扰，对建筑设计的整体难以实现直观观察，造成建筑工程设计模型出现一定的偏差问题。在开展建筑工程设计工作时，当前的二维建模技术虽然已经趋于完善化，但技术本身存在的缺陷仍无法避免，工程设计人员无法以此准确判断出建筑空间，对建筑设计的美化修改也就难以落实到位，最终会造成建筑工程的设计方案与建筑标准要求相差甚远。同时在设计建筑空间时，首要环节是要规划建筑设计图的平面和立体两方面，之后还要实施必要的空间分析，以此判断出设计方案的可行性，设计方案的精确化程度与建筑工程设计人员的专业技能化水平有着直接关系。

1.2 未重视建筑分析过程

传统的建筑设计模式下，不是十分重视建筑分析过程，经常会出现分析不够全面化的情况，也就是说对建筑工程的分析和模型运算还有待加强，建筑外形还有很大的优化空间，对建筑的整体舒适度产生了消极影响。在进行二维建模时，这一过程本身就易出现一些问题，再加上传统的建筑分析模式往往只浮于表面，后续可能会造成一系列的连锁反应，例如相关建筑数据计算缺少必要的信息支撑、所构建设计的建筑工程施工图纸不够科学化，具有较大的误差问题，这都是造成建筑工程后续出现质量问题的主要原因，对建筑行业的长远稳定发展造成了消极影响。

1.3 较落后的成果展示方法

建筑模型是建筑工程设计成果的一种展示手段，属于静态化范畴，存在一定的局限性。虽然建筑企业会通过采取一些宣传手段来提高建筑模型的吸引力，但是成效一般。这是因为静态展示方法只是简单地将建筑空间结构进行展示，是一种二维设计模型，和后续所建成的建筑物实体会有一定的差异性，也无法更加直观地展示出建筑物的内部空间结构布局，并不利于建筑工程的后续施工建设。

2 BIM技术基本概念

BIM是建筑信息模型的简称，它是一种通过数字信息来模拟建筑物本身具有的真实信息，实现信息表达从二维到三维的转变，以建筑工程所涉及到的众多繁杂信息为基础，构建出完备的建筑数据模型。BIM既是一种技术手段，同时也可以将其看作是一种方法。BIM隶属于信息化技术，是在建筑工程中直接应用数字信息的一种比较先进的技术，可以高质量地完成建筑软件在描述过程中遇到的问题，以此对工程的后续施工及管理加以调整，为建筑工程施工技术人员的共同作业奠定必要的条件。此外，将BIM应用覆盖在建筑工程设计、施工和运维全过程中，实现建筑工程集成化数字管理，对建筑工程的可行性、设计、施工作业、预算管控以及后期管理的整个使用生命流程进行全方位把控，所构建的建筑工程数据模型也可以循环利用，从而帮助建筑企业获得更大的利润空间。BIM的基本特征为，它不仅仅是可以被应用在建筑设计层面上，而是可以被覆盖在建筑工程项目的全过程，通过BIM所完成的建筑设计为数字化设计，由此所构建的建筑信息数据库具有动态化特点，可以随之BIM技术应用的深入，数据库得到进一步充实，BIM为建筑工程的各方主体提供了一个十分良好的共同协作平台。在建筑工程技术中应用BIM最为关键的环节就是保证建筑工程三维模型构建合理化。

3 BIM在建筑工程技术中的应用优势

3.1 BIM技术的协调性更加良好

BIM技术在建筑工程技术中的应用所表现出的协调性更加良好，能够统筹协调建筑工程所产生的大量建筑信息。在建筑工程设计阶段，同一建筑物不同位置的构件经常会出现互相干扰的情况，特别是暖通设备与建筑构件之间。而应用BIM技术则有助于从根本上解决这一问题，信息的活动性有所提高，不同构件间相互干扰的情况就会随之降低，有利于节约建筑工程成本。

3.2 具有高效的仿真模拟功能

在建筑工程技术中应用BIM技术，可以实现模拟整个建筑结构形态的核心目标，具有高效的仿真模拟功能，对建筑工程需使用的建设原材料、建筑工程的整体施工预算价格、各施工阶段的具体数据以及施工周期都可以进行模拟，为建筑工程企业管理人员所作出的各项决策提供了必要的依据。与此同时，应用BIM技术有助于在建筑设计阶段为工程设计人员与其他工程主体提供良好的沟通交流渠道，在建筑工程项目的运营管理和建筑图形结构方面设计决策起到了积极促进作用。再加上BIM技术所具有的模拟仿真功能，还可以提前模拟演练出当遇到突发的安全事件如火灾和极端恶劣天气时，该如何疏散工程施工人员，预先规划制定逃生线路，可以极大地保障建筑工程的安全性。

3.3 能够提升建筑图形设计直观立体化程度

BIM技术的应用优势为，其可以在现代化计算机技术的支持下，将原本抽象的建筑图纸转换成直观立体的三维模型，提升建筑图形设计的形象化程度，可以直接展现出设计结果，可以大大降低出现设计误差的情况，提升建筑工程设计效率与质量。并且伴随着BIM技术应用得更加深化，工程设计人员可以透过三维建筑信息模型来全面观察其中的细节，明确建筑工程最终效果图，为解决后期所涉及到的运营管理问题打下坚实的基础。

3.4 进一步促进建筑绿色化设计发展

应用BIM技术在建筑工程中，还有助于进一步促进建筑绿色化设计发展，合理分析建筑能耗、建筑施工成本和建筑材料等相关信息，将建筑工程的各个施工主体形成紧密联系，共同协调建筑工程在各个施工阶段所产生的建筑信息，进而推动建筑工程实现低碳环保的关键目标，与我国的可持续化发展战略要求相契合。并且BIM技术的应用，降低了达成智能化管理目标的难度，从根本上实现了建筑工程的科学动态化管理和数据化管理，并且在这一过程中，建筑物与工程施工单位联系更加紧密，建筑工程整体施工进度与建筑材料形成了直接联系，可以在原有基础上简化施工流程，为绿色建筑工程的实现创造了必要的条件。

4 建筑工程技术中BIM的具体应用

4.1 设计阶段

BIM在建筑工程设计阶段中的应用是由建模和分析两部分所组成。建筑工程在设计建筑结构阶段，从最原始的手绘图纸到之后的二维和三维信息革命，当前的建筑结构设计主要采取BIM信息化建模方式而取代传统的建模方式。BIM在建筑工程设计阶段中的应用有利于同步分享建筑工程资源信息，促进建筑工程各个主体沟通交流更加密切，在设计阶段就可以初步展现建筑工程施工项目形象，对建筑工程在维护管理阶段中可能出现的问题进行信息预测。

BIM技术作为一种三维可视化的设计工具，在三维建模的支撑下能够全方位地展示出建筑工程所构建的建筑物全貌，建筑三维模型能够基本等同于建筑物实体。并且伴随着对BIM技术应用的不断深入，BIM技术作为设计工具的质量也在不断加强，建筑工程设计人员在设计建筑工程时可以采取三维的思维模式，建筑企业即使并不了解此技术的原理，也可以直观地看到最终建筑产品的呈现。此外，BIM技术在建筑工程设计阶段中的应用，可以从根本上优化设计过程，完成虚拟施工。采取虚拟施工的方法，以此发现建筑工程设计方案中的不足之处，尤其是施工可行性方面。

4.2 施工阶段

在建筑工程施工阶段应用BIM技术则主要实现了建筑工程场地的合理布置，对建设施工全过程进一步优化。以BIM技术为支撑的三维场地布置不同于传统的平面布置方式，其优势在于可以更加直观立体地展现出建筑工程场地形象，科学统筹规划场地位置，减少二次搬运的次数，对建筑工程施工区域所存在的既有建筑物以及周边环境合理利用，有效节约临时设置场地而产生的组建费用。在施工阶段中应用BIM技术，对工程的整体施工部署安排有着全方位地把控，在保证建筑工程施工质量的同时，能够降低建筑能耗。在BIM软件的作用下，建筑工程施工周期和工程造价都可以同步实现可控，经济效益有所保障。

BIM技术在建筑工程施工阶段中的应用，其最为显著的功能作用为虚拟施工，也就是说在虚拟环境下完成初步建模、模拟以及分析各个流程，是一种数字化和可视化的技术手段。在BIM技术的作用下，建筑工程实际施工作业现场的画面可以十分直观地展示给工程各方主体，使其了解工程的施工进展。BIM技术所实现的虚拟施工，也可以简单理解为先试后建，改变了传统模式下以建筑工程施工单位经验为主的施工模式，根据建筑工程的实际情况生成其独有的施工方案。构建建筑工程施工现场虚拟三维全真模型，建筑工程的施工管理人员可以由此找到施工过程中所隐含的潜在问题，打破传统模式下的时间与空间限制壁垒。以BIM技术为基础的虚拟施工需要包含制定工程的施工顺序流程、对需用到的大型机械施工设备进行调试以及合理配置各项施工资源等。在模拟虚拟施工的过程中，可以更加全面地找到建筑工程在施工阶段中的问题。

4.3 竣工模型交付

当建筑工程完成所有的施工流程，在其正式投入使用之前，还要全面化和系统化地测试和调整建筑，以此保证可以达成使用要求标准规范，后续可以进入到正常运营阶段。BIM技术有机整合建筑物的空间信息和相关参数信息，便于建筑物使用人员可以获得完整化程度更高的建筑物全局信息。与此同时，利用BIM技术还有助于了解建筑工程施工整个过程所记录下的数据信息，甚至是含有隐蔽工程的相关资料信息，实现工程竣工信息集成，为之后的设施管理提供一定的便利性，当已经投入使用的建筑物后续要进行维修或扩建时，确保有充足的数据信息资料支持。

4.4 运维阶段

建筑工程运维阶段应用BIM技术可以对现实的建筑物进行模拟，从而开展对建筑物的虚拟管理工作，提前制定行之有效的物业维修管理方法。利用BIM技术，移动端可以完成前期的信息采集，而电脑端则可以同步进行定位管理，WEB端则主要负责分析监控。建筑工程工作人员可以携带移动终端到建筑工程施工现场来对比BIM所生成的三维模拟模型之间的差异，并且可以扫描设备上的二维码来获得具体信息。并且利用BIM技术可以同步构建物业资产管理数据库，精准预测出建筑物的后续能耗和安全性问题，由此采取必要的应急处理措施。

5 BIM在建筑工程技术中应用的未来发展趋势

虽然当前时期，我国大部分的建筑企业都开始应用BIM技术，但实际的应用水平参差不齐，这主要是由于BIM技术对于计算机能力有一定的要求，还要掌握必要的信息处理技术和三维建模技术，所以BIM在建筑工程技术中的应用还有很长的一段路要走。当未来移动智能终端和互联网的普及程度进一步加强，人们无论处于何时何地都可以获得自己所需的信息，将其延伸至建筑领域当中，无论是建筑工程的管理人员、施工人员和技术人员都配备BIM移动终端设备，在建筑工程的施工作业现场就可以完成三维模型设计，通过移动技术而获取相关数据的能力在不断加强。此外，未来BIM技术可以通过在建筑工程施工区域的各个位置放置监控器和传感器的方式，对建筑主体的空气质量、湿度及温度进行全面监测，以此获得建筑工程的具体通风信息、供热信息和供水信息等必要的控制信息参数，建筑工程设计人员通过汇总这些数据信息，所构建的三维建筑信息模型也会更加合理化和精准化。