BIM技术在建筑工程中的应用研究

孟翘 吉华彬 李双宇 杨振东 张晓楠

中建八局第四建设有限公司

摘要：随着城市化进程和建筑业的发展，BIM技术得到了广泛、深层次地发展，更加强调与其他先进技术平台的综合应用、集成应用。本文对BIM技术在建筑工程中的应用进行简要探讨。

关键词：BIM技术;建筑工程;应用

一、BIM技术概述

BIM的英文全称是Building Information Modeling，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、 可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点。

建立以BIM應用为载体的项目管理信息化，提升项目生产效率、提高建筑质量、缩短工期、降低建造成本。具体体现在三维渲染、快速算量、精确计划、多算对比、虚拟施工、碰撞检查、冲突调用等方面。在推动建筑工程的发展中，BIM技术尤为突出。

二、BIM技术综合应用

本文以中国科学院青岛科教园项目举例阐述BIM技术在整个建造工期内的应用情况。

本项目建筑造型复杂，尤其是外立面形式多样，几乎涉及建筑行业各个分部分项工程，施工难度大。项目部决定大力推行BIM技术应用，在施工过程中借助BIM三维模型，根据模型能看出放大后的每个细部节点，便于直观地指导施工。由于受造型限制，管线的施工也必须在BIM模型里面进行排布，这样才能确保施工的质量并避免反复更改。通过3D建筑模型，协调了各个专业，并利用大数据整合将多专业不同格式模型整合在同一个平台，解决了中国科学院青岛科教园项目的复杂造型施工难题。下面结合项目具体的BIM技术应用方向，进行探讨。

（一）临建设计布置中的应用

利用Revit建立各方案基础模型 ，对选定方案进行优化，模拟施工，提前发现存在问题并及时进行修改，使用无人机进行拍摄制作720视图，与方案模型进行对比 ，甄选出最优方案。使用Fuzor进行漫游，合理划分各功能区，进行光照及灯光模拟设置板房间距及路灯位置 ，Revit导出施工图并对关键做法处进行剖切，结合模型及导出图纸对工人进行交底并指导施工，相较于传统交底更简单直观。

（二）施工现场布置中的应用

本项目占地面积大，单体多，以传统的场地布置方式，隐藏的很多问题只能在以后施工中暴露出来，一旦出现差池，很可能造成巨大损失。本项目使用广联达场地布置软件，对现场总平面图进行建模，模拟分析。在现场环形道路施工之前，采用Fuzor进行施工行车模拟，为现场施工临时道路宽度、弯道角度及错车点设置提供技术支持。合理布置场地临时道路、塔吊等大型机械，有效避免了“车辆转不过弯”、“机械打架”等问题的出现。场地布置根据施工的各个阶段划分，分为现场临建施工阶段、土方开挖基坑支护施工阶段、地基与基础施工阶段、主体结构施工阶段、二次结构与粗装修施工阶段、精装修及园林绿化施工阶段。涉及工程建设的整个周期，综合考虑，消除隐患，布置出最优方案。如图2.2.1

图2.2.1 现场总平面布置图

（三）初步设计中的应用

在初步设计交底时，由于本工程结构形式复杂，外立面为多重折线曲面，而且方案设计和施工图设计分属两家不同的单位，所以在设计阶段，通过三维可视化交底，让方案设计师更清晰的展示出设计意图，减少理解偏差，提供了更便捷的交流沟通载体。

（四）施工图纸校核中的应用

施工图纸校核时，通过BIM进行图纸校核，发现了建筑与结构、给排水、电气、暖通等各个专业图纸中图纸缺失、建筑与结构不符、标注错误、碰撞、功能等各种问题。将此类问题汇总，结合三维模型，与设计师图纸会审时一一提出，更加直观地展现出来，得到了及时的改正，此项BIM应用大大减少了施工成本，缩短了工期，提高了施工质量 。

（五）施工过程中的应用

1、细部节点优化

针对高支模、薄壁斜墙、大跨度钢结构等施工难点，对细部节点进行建模分析，模拟架体布置、斜率分叉点位置、钢筋绑扎过程，发现施工过程中的问题，与设计师沟通，优化设计，向工人技术交底时，使用动画展现每道工序的施工流程，指导工人现场施工。

2、 砌体工程中的应用

本工程结构形式为框架结构，二次结构中存在大量的蒸压砂加气砌体，且几乎没有标准层，砌体高度不一。面对这个施工难点，工程师们总结传统砌体施工过程中可能产生的预留洞口偏差、现场排砖难度大等问题，应用BIM技术对砌体结构进行提前排布。综合考虑管线综合，优化了预留洞口布置。二次结构排砖时，将模型导入BIM5D中，设置砌块规格和灰缝尺寸，圈梁、构造柱尺寸位置，可以生成自动排砖图。调整自动排砖方案，确保在符合规范的情况下尽量减少碎砖数量，并保证墙体的美观性，导出CAD图纸指导实际施工。结合普遍应用的二维码技术，施工工人可以通过手机设备，扫码获取墙体的排砖详图，确保施工正确。

经初步统计，通过此项应用，项目砌体工程工日减少15%，废料减少20%，材料减少13%，通过限额配料，材料搬运工作也杜绝了图做无用功。此项工作，获得了工人一致好评，切实感受到建筑行业科技化转化成果，带来了可观的效益，材料的减少浪费也是项目绿色施工的一大亮点。

图2.5.2.1 砌体排砖图

（六）管线综合中的应用

本项目建筑多为异性结构，层高不一，运用BIM技术，对各楼层管线、设备机房、管道井等复杂部位进行管线综合排布，为支吊架选型、管线类型、管线标高、碰撞分析等工作提供了全方面的技术支持，优化了支吊架选型，解决了各管线间、管线与建筑结构间冲突等问题上百项，避免了后期剔凿工作，楼体安全、质量得到了后期保障。

三、BIM技术集成应用

（一） BIM+PM（项目管理）的集成应用

BIM与PM集成应用，是通过建立BIM应用软件与项目管理系统之间的数据转换接口，充分利用BIM的直观性、可分析性、可共享性及可管理性等特性，为项目管理的各项业务提供准确及时的基础数据与技术分析手段，以提升项目综合管理能力和管理效率。BIM与PM集成应用，可以为项目管理提供可视化管理手段。

以BIM平台为核心，集成土建、机电、钢构、幕墙等各专业模型，并以集成模型为载体，关联施工过程中的进度、合同、成本、质量、安全、图纸、物料等信息，为项目的进度、成本管控、物料管理等提供数据支撑。通过BIM+PM集成的4D管理应用，进行4D进度跟踪分析，可直观反映出整个建筑的施工过程和形象进度，帮助项目管理人员合理制订施工计划、优化使用施工资源。通过5D管理成本分析，可以在BIM集成模型中获取收入、计划成本，在项目管理系统中获取实际成本数据，并进行三算对比分析，辅助动态成本管理，大幅提高了管理工作效率。使用Fuzor软件对复杂部位（设备机房等）进行可视化漫游，结合技术交底，方便管理人员进行管理及质量把控，确保施工准确，排布合理，提高施工效率、提升工程品质。

图3.1.1 4D进度跟踪分析      图3.1.2 5D管理成本分析

（二） BIM+数字化加工

空调机房、锅炉房位于地下一层，因工期、质量要求，需采用预制加工手段。项目部协同设计单位、预制厂家、土建单位、设备厂家、安装单位进行机房模型深化工作，将BIM模型中的数据转換成数字化加工所需的数字模型，制造设备时，可根据该数字模型进行数字化加工，出具预制模型。

BIM设计人员对机房设备排布及管线走向进行优化排布后，将管段拆分，确定预制管道并编号。将整体模型及每一段预制管道模型及详细数据交付预制设备生产厂家，厂家进行加工预制并做防腐等处理，采用专车运送至现场，然后交由专业施工人员进行安装、调试工作。

（三） BIM+测绘先进技术

由于本工程建筑物外立面设计复杂，多重折线与波浪状镂空面给放线定位带来极大麻烦，项目利用BIM放样机器人将BIM模型中的数据直接转化为现场的精准点位，提高了放样精度，提升了工作效率，在智能化建筑放样，输出偏差报告，建筑物点位复核，现场数据采集等方面，体现了BIM技术与快速发展的测绘技术的完美融和。

施工过程中，通过3D激光扫描技术，获取建筑物的三维信息数据，依据所采集到的点云数据建立3D模型，实际模型与图纸设计模型进行对比，检查现场施工情况，及时发现存在的误差，实现过程纠正，提高了施工质量，也为精装修的深化设计提供基础数据。

图3.3.1 三维激光扫描仪现场采点    图3.3.2 扫描成果点云

（四） BIM+3D打印技术

3D打印技术是一种快速成型技术，是以三维数字模型文件为基础，通过逐层打印或粉末熔铸的方式来构造物体的前沿技术。BIM与3D打印技术集成，不再需要复杂的工艺、措施和模具，只需将构件的BIM模型发送到3D打印机，短时间内即可将复杂构件打印出来，其精度可以保障复杂异型构件几何尺寸的准确性和实体质量，方便方案展示、审查和进行模拟分析。

图3.4.1 1-1#楼三维建筑模型  图3.4.2 3D打印机与打印模型

四、结语：

建筑行业的高速发展形势，迫切需要高科技前沿技术参与进来，BIM技术作为其中佼佼者，与建筑行业紧密结合，为枯燥的建筑业加入了新鲜血液，是建筑行业发展的一大方向。通过更深层次地应用BIM技术，为施工者提供更广的视角，建筑工程将摆脱传统的施工方式，向科技化、智能化、全面化发展。

参考文献：

[1]王耀，孔亚腾.BIM竣工模型在建筑工程中的应用[J].建材与装饰，2019（19）：34-35.

[2]陈丽娜.BIM技术在建筑工程建设管理中的应用分析[J].建材与装饰，2019（19）：174-175.

[3]陈宁，管校宜.BIM技术在建筑工程设计管理中的应用分析[J].居舍，2019（19）：26.

[4]文明豪.BIM管理理念在建筑工程施工管理中的应用研究[J].居舍，2019（19）：119.

[5]李渊斌.BIM虚拟施工技术在工程管理中的有效运用[J].建材世界，2019，40（03）：145-147+153.

[6]李钢，彭皓.BIM技术在民用建筑设计中的运用[J].四川建材，2019，45（06）：44-46.

[7]刘建生，田颖南.BIMa在古建筑工程成本管理中的应用[J].工程造价管理，2019（03）：22-27.

[8]吕怀雷.BIM技术在建筑工程管理中的优化应用[J].住宅与房地产，2019（18）：126.

[9]张玲.BIM对建筑工程施工技术的影响研究[J].住宅与房地产，2019（18）：171.

[10]Daryn V. Fitz，Noha Saleeb. Examining the quality and management of non-geometric building information modelling data at project hand-over[J]. Arch