BIM技术在建筑全生命周期中的应用研究

李芬红

摘 要：建筑工程的质量与人们身心及财产安全息息相关。随着建筑物产生的安全事故造成的较大社会反响，国家开始加大安全管理力度，规范建筑市场，确保建筑工程施工的安全性与可靠性。依据数据采集、传输、处理，利用软件对建筑项目进行全过程管理，实现建筑信息化，可以规避各类建筑问题。基于此，本文以BIM技术及其在建筑全生命周期中的实现过程为切入点，对BIM在建筑全生命周期中的应用进行研究。

关键词：BIM；建筑工程；全生命周期

中图分类号：TU17；TU201.5 文献标识码：A 文章编号：2095-9052（2022）03-0137-03

基金项目：浙江省建设科研项目“BIM技术在复杂钢结构设计中的应用研究”（2020K203）

传统建筑行业高污染、高耗能的运作模式，与国家可持续发展理念、绿色化理念相悖，国家正加大对建筑行业的规范力度，降低建筑行业产业化的损耗效率。建筑行业信息化依托信息技术与建筑工艺、工序的整合，实现以科学技术为驱动的优化及完善，规避建筑大环境发展与建筑企业的对冲问题，为建筑设计及施工提供全过程的数据支撑。基于BIM技术对建筑全生命周期进行管理，充分利用信息技术、模拟技术，将建筑设计参数进行立体化、可视化阐述，精准分析各项施工专业、施工技术、施工工艺应当遵循的基准指标，实现建筑全域化的协同处理，避免出现施工碰撞问题，强化工程建设质量。

一、BIM技术及其在建筑全生命周期中的实现过程

（一）BIM技术

建筑信息模型（BIM）是以数据模型为信息集成体，以模型为核心体，对建筑项目中的各项数据信息进行表达与呈现，让工作人员明晰工程项目推进中的各项数据参数[1]。例如，工程设计方案、现场施工管理、成本消耗管理等，通过可视化、模拟化的特征，多维解读并罗列出一系列数据。BIM与原有的建筑CAD模型相比，可依据数据信息呈现出的属性更形象直观地进行三维立体化、四维动态化的陈列，且可依据程序内参数的调整，对整个系统下的操控框架进行实时更新，确保工程项目推进的持续性与协同性。从技术原理角度而言，BIM技术的实现是通过数字化方法，对工程项目开展中涉猎的数据信息进行采集、存储管理等，在不同部门专业规控下，将数据信息与系统作为一个数据处理节点，全过程渗透各个管理单元，增强系统运行的集成性。同时，BIM软件可实现数据信息的共享化、同步化处理，在建筑信息系统中利用数据共享及交换，构设完整的数据融通体系，为后续建筑施工管理工作的落实提供数据支撑。

（二）BIM技术在建筑全生命周期中的实现过程

建筑全生命周期管理（BLM）是对工程项目进行全过程、全方位性的管理[2]。例如，前期设计、中期施工、竣工运维、报废拆除等。BLM的管理核心是利用信息模型对建筑工程进行数据分析，将不同类别的建筑信息进行集成管理，在虚拟数据库的建设与实现下，增强不同施工专业之间的数据联通力度。在建筑行业信息化的建设及推进下，实现工程信息的共享化、实时化传输，有利于科学性规范建筑项目的管理工序。但是在信息化实现过程中，往往受限于信息技术与建筑工序之间的融合问题，极易产生信息不对称及工程项目施工中的失范问题。BIM技术的研发与应用，采取数字化处理方法，解决数据对接性不足的问题，通过数据信息模型的建设，令建筑信息系统实现层次化管理，增强数据传输质量，更好地服务于数据业务处理，如图1所示。

BIM技术在建筑全生命周期中实现时，是以数据处理为核心，将各类数据承载进行关联，依据功能划分出各个处理模块，经由程序参数的逻辑控制，保证数据信息在传输与呈现过程中全方位地阐述数据及其相关功能。在不同模块的共同作用下，既可实现独立处理，又可依据专业之间的关联属性实现信息共享，达到顶层数据库与基层数据模块的精准对接，强化数据管理的协同性。例如，BIM数据库支撑下的造价工程板块、结构工程板块、设备供应板块、材料采购板块、施工管理板块、监理板块、业主板块、承包商及开发商板块等，均可在BIM系统中进行数据融通。

二、BIM在建筑全生命周期中的应用

（一）建筑规划阶段的应用

项目规划是建筑工程开展的基础，经由项目指标、经济指标的建设，确定每项工程施工是符合项目启动诉求的[3]。传统项目规划指标确立期间，不同指标涉及的条例款项较多，如建筑面积、项目总体容积率等，一旦某项数据存在误差，必然影响整个工程的决策及执行。BIM技术的应用，利用数据多维、可视、模拟等功能，对不同指标进行模型设定，且依据系统内部的计算方法、程序文件等，实现科学性、规范化的计算，明晰出与指标呈现有关联特征的各类数据，为项目规范与工程决策提供联通点。除此之外，BIM技术可通过数据模型，深度分析出项目不同环节开设期间存在的消耗点，将复杂性的数据运算模型通过数据模型进行可视化、便捷化处理，规避传统人工审计与核算存在的误差问题，使数据结果精准阐述出建筑条件的关联影响，并应用到数据决策系统中，增强数据处理的可信度。

（二）建筑设计阶段的应用

建筑设计阶段针对工程项目进行全域化设计，由设计文件表述出不同施工环节的关键点，如电气施工、水暖施工、工程结构施工等[4]。BIM的集成功能可将不同专业的数据整合到数据系统中，由系统设定的参数指标进行施工范畴的全系对比，增强数据对接质量。

第一，在模型集成中。针对不同类别的数据进行集成处理，有效實现专业整合，利用信息模型深化图纸文件的表述功能，在计算机设备中通过数据识别及共享，及时构设出建筑效果。设计人员通过数据模型可更为直观地查证专业施工效果，便于设计层面的集控，直观了解建筑项目的全貌信息。

第二，在设计优化中。传统工程图纸设计中，需要专业技术人员对图纸进行二次核审，但由于工程量较大，在专业人员配比过程中，需要承担更多的任务量，易产生核验误差问题。BIM技术的应用，为建筑信息系统赋予协同处理的功能，在数据输入过程中，实时显示相对应的建筑信息模型，展示虚拟化建筑效果，使设计人员通过立体化、形象化的模型了解工程设计中存在的隐性问题，以规避后期工程建设中出现碰撞问题。如图2所示，将设计参数进行数据模型的建设，可模拟出建筑效果，更为直观地分析后期工程建设中存在的碰撞问题，通过设计更改、解决问题，确保施工质量。

第三，在限额优化中。一般情况下，建筑工程项目确定概算定额以后，后期工程施工不得出现成本溢出的现象，但是从具体施工而言，“按图施工”理念则成为工程造价界定的衡量指标，前期设计及成本损耗阶段必须遵循相对应的管控机制，达到造价管理的协同性。BIM技术在图纸文件设计中的应用，可针对不同项目中的施工专业、环节规划等进行限额设定，确保成本规划及管控是符合前期设定需求的。例如，将BIM模型中的各项参数指标作为建筑工序中的成本损耗，通过材料、设备、人员等成本信息的预算，大概得出项目损耗金额，最后按照工程造价信息的总成本对工程成本设计进行限额设定，保证工程造价的合理性。

（三）施工管理阶段的应用

现场施工作为建筑工程项目实施的重要阶段，其施工效率、质量的保障至关重要。规范化、科学化的管控措施，可对施工技术、施工工序进行全过程监管，缩小工程施工与设计之间的误差。BIM技术在施工管理中的应用，利用信息化系统对整个施工框架进行监管，通过施工细节的管控，提高工程施工的对接性。

第一，在管道定位方面。基于BIM技术所实现的数据定位功能，将参数信息作为模型检测的核心，有效将数据关联到建筑模型中，在全过程的数据控制下，增强数据检测精度，控制误差范畴。如图3为建筑结构新风系统的设计图示。对新风系统管道进行孔位设计及预留时，根据整体新风空调结构与建筑主体结构之间的位置关系、预埋构件的尺寸参数等设计好预留位置，在数据参数的匹配下，对复杂的管道结构进行协同化处理，避免出现施工碰撞的问题。

第二，在进度控制方面。BIM技术支撑下的进度控制，利用集成功能将整个建筑项目中的数据进行集成处理，经由网络节点的建设，将空间施工信息与时间施工信息进行搭接。在资源的高效率整合下，按照数据逻辑关系对相应的任务予以确认，最终在可视化的数据陈列及表达下，使工程管理人员能及时了解不同项目的施工进度是否达到预期设计需求。BIM技术在驱动过程中，可针对既有的数据框架进行数据罗列，自动化、智能化的操控模式，不再局限于人工审计范畴内。例如，通过数据模型可以分析出不同网络图、横道图之间的数据明晰条件，利用数据代号代表相应的数据功能，真正对进度控制进行全过程跟踪，增强建筑施工质量。

第三，在建筑信息化方面。施工管理工作是落实到项目实施全过程中的，对现场管理工作而言，不同施工材料、施工技术、施工设备等方面的应用，造成基层数据的堆积，传统管理工作的图表式、文件式管理，极易产生数据误差问题。BIM信息化功能的实现，将数据信息关联到具体施工载体中，形成数据库与施工组件的数据罗列，可依据不同类别的组件信息自动生产数据列表，避免传统人工记录的误差问题。特别是随着装配式工程的广泛应用，需要BIM技术实现标准化处理，如通过物联网、射频识别技术等，将不同施工构件、施工工序信息进行显示，在装配式建筑设计及施工中，由标准化解决施工误差问题，降低成本损耗。

（四）建筑运营阶段的应用

建筑运营管理按照具体施工流程、施工专业等，分析出建筑全生命周期中不同阶段的数据演变模式，由数据信息确定后期运营管理中的信息框架，以数据为核心对不同管理工作进行数据罗列及规约，增强数据之间的对接性，避免产生数据丢失或误差问题。同时BIM软件提供的数据存储服务，突破时间与空间的局限，按照程序的逻辑处理，对系统内部的数据信息进行永久存储，并依据不同存储类型进行分布式运算，对整个系统中存在的隐患信息进行查证与处理，诊断出建筑管理系统中存在的漏洞，及时做出预警处理，提高建筑结构在全生命周期的可靠性[5]。

利用BIM技术对建筑管道结构进行养护处理时，可由计算机设备的外接口直接与管道及电子元器件相连接，通过软件系统的自动识别功能，建设数据模型，同步映射出各项组件的运行状态。通过BIM技术的可集成特征，对建筑子系统中的数据信息进行采集。当建筑内部出现元件运行故障问题时，及时触发系统预警功能，工作人员通过计算机设备针对故障产生点进行可视化查验，及时制定解决方案，防止故障扩散。此外，BIM技术所支撑的模型导航功能，利用模型的立体化阐述功能与GPS、GIS技术相融合，建设具有实时跟踪特征的导航系统，技术人员通过计算机系统可实现基于数据空间定位的数据查验，以数据为调控点，对建筑物内部的人员进行调控，保证空间资源化利用。

三、结语

综上所述，建筑信息化的实现，构设出更为完整的数据框架，对建筑项目设计、施工、运维中产生的数据信息进行分析与处理，深度根植于整个建筑实施过程，为工程建设提供数据支撑，规避工程项目的施工问题。为此，在后续管理及发展过程中，应深度挖掘BIM技术的应用特征，结合建筑市场的大环境、专业施工特点等，打造出全域化的监管及规制格局，保障我国建筑市场的良性发展。

参考文献：

[1]呂天舟.基于BIM的全生命周期服务在医疗建筑中的应用[J].上海建设科技，2021（4）：60-62+65.

[2]黄忠国.BIM技术在建筑生命周期领域的综合运用分析[J].居舍，2021（23）：51-52.

[3]汪玲，等.基于BIM的装配式建筑全生命周期管理问题研究[J].陶瓷，2021（6）：135-136.

[4]吴文毓.BIM视域下的建筑项目全生命周期造价控制模式探究[J].中华建设，2021（6）：46-47.

[5]张恒，吴仕露，王志远.全生命周期视角下装配式建筑综合效益研究[J].辽宁工业大学学报：社会科学版，2021，23（2）：46-49.

（责任编辑：董维）