BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用研究

1、BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用研究【摘要】：近年來，隨著我國工程建設(shè)信息化的不斷發(fā)展。BIM(建筑信息模型)技術(shù)作為新一代的計算機輔助設(shè)計的基礎(chǔ)性技術(shù)，在我國工程建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用越加廣泛。介紹了BIM技術(shù)的概念及其在國內(nèi)外建筑行業(yè)的發(fā)展狀次，重點研究了在建筑施工階段BIM技術(shù)的應(yīng)用價值、存在的問題及解決的方式，為今后建筑施工企業(yè)應(yīng)用BIM技術(shù)于實際工程，提供了一定的參考?！娟P(guān)鍵詞】：BIM建筑施工工程建設(shè)信息化。隨著社會文明的發(fā)展，信息技術(shù)己經(jīng)為制造業(yè)、電子業(yè)等行業(yè)帶來了革新性的變化，而建筑業(yè)信息化程度還一直處于較低水平。在追求低能耗、低污染、可持續(xù)發(fā)展的大背景下，工程建設(shè)信息化己經(jīng)成為了時代發(fā)展

2、的必然方向。BIM技術(shù)作為一種新一代創(chuàng)新性的計算機輔助設(shè)計工具與生產(chǎn)方式。成為建設(shè)信息化技術(shù)在建筑業(yè)的直接應(yīng)用。1 BIM技術(shù)概述BIM(buildinginformationmodel)是建筑信息模型的簡稱。是以建筑工程項目的各項信息為基礎(chǔ)。建立起的三維建筑模型。BIM不僅是通常理解的一種或者一類軟件。也不局限于建筑模型的建立。BIM是貫穿于整個建設(shè)項目生命周期的信息集合，是一種有別于傳統(tǒng)的工作模式和協(xié)同管理模式，是將傳統(tǒng)粗放型的建筑行業(yè)向精細、高效、統(tǒng)一轉(zhuǎn)變的一場技術(shù)革命，這次技術(shù)革命被稱為是建筑行業(yè)繼20世紀甩掉手工繪圖板向CAD技術(shù)轉(zhuǎn)變后的又一次重大的技術(shù)變革。BIM技術(shù)的提出始于20

3、世紀末的美國，近年來，BIM技術(shù)的應(yīng)用在歐美及日本等國家發(fā)展迅速。統(tǒng)計表明美國建筑300強企業(yè)中80%以上都應(yīng)用了BIM技術(shù)。而且歐美國家相繼出臺了國家的BIM技術(shù)實施標準。應(yīng)擬仿真是在計算機圖形學、計算機仿真技術(shù)、人機接口技術(shù)、多媒體技術(shù)以及傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的交叉學科.目前該技術(shù)在軍工、航天、機械制造等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，在建筑工程施工中的研究與應(yīng)用剛剛起步，主要集中在三維(3D)建模技術(shù)或BIM(BuildingInformationModelling)技術(shù)、4D技術(shù).BIM技術(shù)主要集成了建筑項目本身的相關(guān)信息，屬于靜態(tài)信息，主要用于項目設(shè)計分析；4D技術(shù)則基于3D模型，引人時間因素，進

4、行施工進度的可視化展示，但沒有考慮資源等關(guān)鍵因素.虛擬仿真施工技術(shù)將可視化技術(shù)在建筑項目中的應(yīng)用提高到一個新的水平。目前我國BIM技術(shù)應(yīng)用還處于起步階段。應(yīng)用BIM的建筑企業(yè)不到10%。但在中央“十一五”國家科技支撐計劃重點項目現(xiàn)代建筑設(shè)計與施工關(guān)鍵技術(shù)研究中，己明確提出將深入研究BIM技術(shù)。并構(gòu)建基于國際標準和符合我國國情的BIM規(guī)范標準，把BIM列入“十二五”期間建筑信息化的發(fā)展重點，數(shù)字城市的建設(shè)是建筑科技發(fā)展的總體目標。BIM技術(shù)的發(fā)展是達到這一目標的必然途徑。目前國內(nèi)己有許多成功應(yīng)用BIM的案例，如上海中心大廈、奧運“水立方”場館、世博場館等大型復(fù)雜建設(shè)項目，都取得了不錯的應(yīng)用效果。

5、2 BIM技主要技術(shù)內(nèi)容虛擬仿真施工主要包含以下技術(shù)內(nèi)容:(1)三維建模技術(shù)運用全維建模和建筑信息模型(BIM)技術(shù)，建立用于進行虛擬施工和施工過程控制、成本控制的施工模型。該模型能將工藝參數(shù)與影響施土的屬性聯(lián)系起來，以反應(yīng)施工模型與設(shè)計模型之間的交互作用，施工模型要具有可重用性，因此必須建立施工產(chǎn)品主模模型描述框架，隨著產(chǎn)品開發(fā)和施工過程的推進，模型描述日益詳細。通過BIM技術(shù)，保持模型的一致性及模型信息的可繼承性，實現(xiàn)虛擬施工過程備階段和各萬面的有效集成。(2)仿真技術(shù)計算機仿真是應(yīng)用計算機對復(fù)雜的現(xiàn)實系統(tǒng)經(jīng)過抽象和簡化形成系統(tǒng)模型，然后在分析的基礎(chǔ)上運行此模型，從而得到系統(tǒng)一系列的統(tǒng)計性

6、能。仿真的基本步驟為:研究系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)建立系統(tǒng)模型確定仿真算法建立仿真模型一運行仿真模型一輸出結(jié)果，包括數(shù)值仿真、可視化仿真和虛擬現(xiàn)實VR仿真。(3)優(yōu)化技術(shù)優(yōu)化技術(shù)將現(xiàn)實的物理模型經(jīng)過仿真過程轉(zhuǎn)化為數(shù)學模型以后，通過設(shè)定優(yōu)化目標和運算方法，在制定的約束條件下，使目標函數(shù)達到最優(yōu)，從而為決策者提供科學的、定量的依據(jù).它使用的方法包括:線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、運籌學、決策論和對策論等等。(4)虛擬現(xiàn)實技術(shù)操作者沉浸其中并與之交互作用，通過多種媒體對感官的刺激，獲得對所需解決問題的清虛擬建造是在虛擬環(huán)境下實現(xiàn)的，虛擬現(xiàn)實技術(shù)是虛擬建造系統(tǒng)的核心技術(shù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一門融合了人工智能、計算機

7、圖形學、人機接口技術(shù)、多媒體工業(yè)建筑技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)、機械技術(shù)等高新技術(shù)的綜合信息技術(shù)。目的是利用計算機硬件、軟件以及各種傳感器創(chuàng)造一個融合視覺、聽覺、觸覺甚至嗅覺，讓人身臨其境的虛擬環(huán)境。操作者沉浸其中并與之交互作用，通過多種媒體對感官的刺激，獲得對所需解決問題的清晰和直觀的認識。3 BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用價值BIM技術(shù)是貫穿于建設(shè)生命全過程的技術(shù)模式。工程建設(shè)的施工階段。是將建設(shè)項目規(guī)劃設(shè)計變成現(xiàn)實的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，施工企業(yè)建立以BIM應(yīng)用為載體的項目管理信息化體系，能夠提升施工建設(shè)水平，保證施工質(zhì)量，得到更多的經(jīng)濟效益。BIM技術(shù)在施工階段具體應(yīng)用價值體現(xiàn)在以下幾個方面：1)三維渲

8、染，宣傳展示，給人以真實感和直接的視覺沖擊。依據(jù)施工計劃，形象地展示場地和大型設(shè)備的布置情況，復(fù)雜節(jié)點的施工方案，施工順序的選擇，進行4D的模擬，對不同的施工方案進行對比選擇等。建好的BIM模型可以作為二次渲染開發(fā)的模型基礎(chǔ)。大大提高了三維渲染效果的精度與效率，給業(yè)主更為直觀的宣傳介紹，提升中標幾率。例如浙江建工集團的浙商銀行總部大樓、浙報大樓、地鐵蓋挖逆作施工中的應(yīng)用都起到了很好的效果。2）快速算量，大幅提升精度。BIM數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建，通過建立6D關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫?？梢詼蚀_快速計算工程量，提升施工預(yù)算的精度與效率。由于BIM數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)粒度達到構(gòu)件級，可以快速提供支撐項目各條線管理所需的數(shù)據(jù)信息，有

9、效提升施工管理效率。通過BIM模型提取材料用料，設(shè)備統(tǒng)計.管控造價，預(yù)測成本造價，從而為施工單位項目投標及施工過程中的造價控制提供合理的依據(jù)。3）精確計劃，減少浪費。施工企業(yè)精細化管理很難實現(xiàn)的根本原因在于海量的工程數(shù)據(jù)無法快速準確獲取以支持資源計劃，致使經(jīng)驗主義盛行。而BIM的出現(xiàn)可以讓相關(guān)管理人員快速準確地獲得工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為施工企業(yè)制定精確人材計劃提供有效支撐，大大減少了資源、物流和倉儲環(huán)節(jié)的浪費，為實現(xiàn)限額領(lǐng)料、消耗控制提供技術(shù)支撐。4）虛擬施工，有效協(xié)同.三維可視化功能再加上時間維度?？梢赃M行虛擬施工.隨時隨地直觀快速地將施工計劃與實際進展進行對比，同時進行有效協(xié)同.施工方、監(jiān)理方、

10、甚至非工程行業(yè)出身的業(yè)主領(lǐng)導都對工程項目的各種問題和情況了如指掌。這樣通過BIM技術(shù)結(jié)合施工方案、施工模擬和現(xiàn)場視頻監(jiān)測，大大減少建筑質(zhì)量問題、安全問題，減少返工和整改。5）碰撞檢查，減少返工.BIM最直觀的特點在于三維可視化，利用BIM的三維技術(shù)在前期可以進行碰撞檢查。優(yōu)化工程設(shè)計，減少在建筑施工階段可能存在的錯誤損失和返工的可能性。而且優(yōu)化凈空.優(yōu)化管線排布方案.施工人員可以利用碰撞優(yōu)化后的三維管線方案.進行施工交底、施工模擬，提高施工質(zhì)量，同時也提高了與業(yè)主溝通的能力。4 施工企業(yè)BIM應(yīng)用中存在的主要問題第一，對信息化建設(shè)的認識和信息化意識有待加強。建筑施工企業(yè)信息化建設(shè)是國家建筑業(yè)信

11、息化的基礎(chǔ)之一也是企業(yè)管理轉(zhuǎn)型、升級的關(guān)鍵工作，是企業(yè)管理的新鮮事物.但是，在實際工作中，企業(yè)決策層、管理層和作業(yè)層的人員對此項工作普遍存在認識不足、意識不強、動力欠缺的現(xiàn)象。第二，對信息化建設(shè)的資金投入不足.目前，建筑施工企業(yè)開展信息化建設(shè)，包括了硬件的投入和軟件的開發(fā)，需要較大的資金投入，特別是企業(yè)在首期建設(shè)中.需要很大的資金投入量，通過機房改造、硬件升級、軟件開發(fā)和采購等，才能形成企業(yè)信息系統(tǒng)和發(fā)揮效用.但建筑施工企業(yè)是微利行業(yè)，產(chǎn)值利潤率、資產(chǎn)利潤率均遠遠低于其他產(chǎn)業(yè)，難以籌措大量資金進行信息化建設(shè)和維護.第三，專業(yè)技術(shù)人員數(shù)量不足、質(zhì)量不高.在建筑施工企業(yè)內(nèi)部，從事計算機應(yīng)用和管理的

12、專業(yè)屬小眾業(yè)務(wù)。人員配備少，開發(fā)能力弱.特別是既懂計算機技術(shù)、又懂建筑專業(yè)技術(shù)的復(fù)合型人才更為缺乏，難以滿足企業(yè)信息化建設(shè)的需要。第四，政府和行業(yè)主管部門的政策支持缺失。迄今為止.對于建筑施工企業(yè)信息化建設(shè)工作。政府和行業(yè)主管部門只提要求，不提政策扶持，所有的資金投入(包括硬件升級、軟件開發(fā)和系統(tǒng)維護等)均由企業(yè)自籌.嚴重打擊了企業(yè)開展信息化建設(shè)的積極性。此外，政府和行業(yè)主管部門在軟件開發(fā)及標準制定方面尚未有行動，僅靠企業(yè)自身難以開發(fā)易用性好、兼容度高、運行穩(wěn)定的信息化軟件。5 施工企業(yè)如何開展BlM技術(shù)應(yīng)用1) BIM技術(shù)在建筑行業(yè)迅速發(fā)展的大背景下，隨著國家相關(guān)政策的不斷出臺和建設(shè)投資方對

13、于BIM技術(shù)的重視程度增加，施工企業(yè)決策者要及時轉(zhuǎn)變方向提出策略，積極主動地投入到BIM技術(shù)的研究和應(yīng)用中。2) BIM技術(shù)對軟硬件的要求較高，需要投入較大的資金進行計算機硬件的升級換代，BIM軟件前期投入費用較高。但是正版軟件功能齊全，適合企業(yè)作為商業(yè)用途使用，軟件廠家同時可以提供配套的咨詢和培訓服務(wù)。3) BIM軟件的使用需要既能夠熟練地操作計算機又具有工程建設(shè)專業(yè)知識的技術(shù)人員，而且一個項目工程量很大，需要一整個團隊協(xié)同工作才能完成，例如中建二局在天津郵運碼頭客運大廈的項目中采用BIM技術(shù)時，招聘了40多名計算機專業(yè)的技術(shù)人員。整個項目涉及7家單位，建立了7個模型才最終完成。因此，培養(yǎng)和引進BIM技術(shù)的相關(guān)人才是BIM技術(shù)能否推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。4) 目前施工單位對于BIM技術(shù)的應(yīng)用還處于探索應(yīng)用階段，沒有太多的實際工程經(jīng)驗，BIM軟件中包括一些族庫的設(shè)置都還不符合中國規(guī)范的要求，需要施工單位花費一定時間積累經(jīng)驗，建立起自己的構(gòu)件族庫.甚至自己的BIM企業(yè)標準。5) 組織BIM團隊進行軟件的相關(guān)針對性培訓，從簡單的小項目開始，逐步向大型項目邁進，積累經(jīng)驗，面對復(fù)雜項目時做到合理地組織人員的分配，提高團隊的協(xié)同設(shè)計工作能力，組建成熟的BIM技術(shù)應(yīng)用團隊，應(yīng)對各種不同項目任務(wù)的挑戰(zhàn)。6) 結(jié)