BIM技术在建筑设计中的应用研究

汤晓凡

(福建省建设信息中心 福建福州 350001)

BIM技术在建筑设计中的应用研究

汤晓凡

(福建省建设信息中心 福建福州 350001)

建筑信息模型(BIM)是目前最先进的用于建筑行业进行工程管理的技术。文章从我国的政策支持、目前可以采用的软件、可以达到的功能等方面论证了这一技术的先进性、合理性，同时也提出了在实际的项目管理中还存在如缺少制度保障、收益结果失衡、资金时间成本投入等问题，并针对上述问题进行分析，给出了此后发展的建议。

BIM；建筑行业；工程管理；应用研究

0 引言

建筑行业关乎国民经济动脉，随着城镇化建设的加快，我国在这一领域投资持续增加。由于具有建设周期长、工艺复杂、参与人员众多、施工条件差、管理难度大、相关数据复杂，且每一个建筑物都具有其独特性。因此，如何更好地实现质量、进度、安全、经济合理性这四大目标给从业人员提出了更高的要求。

我国存在建筑质量不高、作业人员素质较低、管理方法不科学、精细化施工能力不足等问题，其中最值得我们学习的是国外先进管理方法，无论是业主方还是设计、施工、运营方都需要用更加先进的理念、方法进行项目建设，使企业在市场上更具竞争力。

基于建筑信息模型(BIM)是目前最先进的用于建筑行业进行工程管理的技术，以及我国对这一新技术应用的实际情况，笔者拟对其进行详细分析，并提出今后发展的建议，为我国建筑业产业升级、提升综合竞争力提供参考。

1 传统的工程管理方法的局限性

由于建筑行业参与方众多，业主、设计、施工、监理、运营各自要完成的目标有所差异，因此，所需要的信息各不相同，在信息传递过程中偏重点不同，对于建筑工程所涉及的信息的复杂程度不难理解。

目前，建筑行业最常用的软件CAD，可以在一定程度上帮助建造者去认识、表达问题，明确地表达出建筑的形状、尺寸等几何信息，但是对于大量的非几何信息，比如墙体的传热系数等却无从表达，这对于信息的传递是不利的。

在传统的管理模式下，由于各参与方都是在其特定的阶段完成各自的任务，彼此之间的信息传递并不是对参与方是可视的、透明的，因此在信息交流时，容易产生遗漏、错误等现象[1]，这样就会对完成进度、质量、安全目标的实现造成困扰。在信息化日益进步的今天，应采用更加先进的方法为建设工程服务。

2 BIM技术的应用

我国越来越重视BIM技术的应用，国家相继出台了各种政策为BIM技术的发展创造良好的环境，如图1所示。广州的小蛮腰、南京的青奥会议中心这些著名的建筑物都是在BIM技术下诞生的[2]。

图1 BIM标准及政策的出台示意图

BIM是Building Information Modeling的缩写，建筑信息模型涵盖了几何学、空间关系、地理信息系统、各建筑组件的性质及数量。建筑信息模型可以用来展示整个建筑生命周期，包括了兴建过程及营运过程。提取建筑内材料的信息十分方便，建筑内各个部分、系统都可以呈现出来。它的全面应用，将为建筑业界的科技进步产生无可估量的影响[3]。

目前建筑信息模型的概念已经在学术界和软件开发商中获得共识，Graphisoft公司的ArchiCAD、Bentley公司的TriForma、Autodesk公司的Revit以及斯维尔的建筑设计(Arch)等这些引领潮流的国内和国际建筑设计软件系统，都是应用了建筑信息模型技术开发的，可以支持建筑工程全生命周期的集成管理[4]。

BIM的应用贯穿了整个建筑工程全生命周期，即设计—招投标—施工—运维的全过程应用，但从发展的角度来看，BIM被认为将从设计阶段向施工阶段延伸，且由单一软件向多软件集成发展[5]，如图2所示。

图2 BIM技术的应用示意图

BIM技术的价值主要体现在以下6个方面：

(1)参数化设计

BIM技术不仅可以表达出建筑的几何信息，还可以表达出更为丰富的信息，比如围护结构的导热性能，供应商的相关信息，这是对于将要建筑的实体更为真实的表达。

(2)信息传递的一致性、同步性

在BIM界面，各参与方协同办公，一方调整了某一项信息，其他方也同时可以接受到信息的改变，这样不但提高了办事效率，更加保证了信息的一致性、完整性。

(3)施工模拟(含工况)

可通过BIM技术提前模拟整个施工过程，预测在实际建筑过程中遇到的实际问题，比如场地的布置、材料的需求、资金的使用等，来指导实际的施工。

(4)模型集成浏览

可通过三维的模型了解任意信息，比如可点击某一构建就可了解其材质、体积等信息。

在实际的施工中，由于各个专业相对的独立性，往往造成各专业之间的一些冲突的情况，比如在管线安装时可能发现施工图与实际建筑物的结构位置冲突，这样会造成修改设计图纸、返工的现象。若运用BIM技术，可以很好通过碰撞检查发现彼此之间的冲突，为工期、成本、进度目标的实现服务。

(6)快速工程量统计

通过BIM技术可轻松实现某一楼层或某一流水段工程量的统计，可实现限额领料制度，提高物资管理水平；对比实际施工的用量情况，指导实际施工；作为向甲方申请进度款的依据[6]。

3 BIM在中国建筑领域应用中的局限性

BIM技术在中国受到越来越多人的推崇。作为一种颠覆传统观念的新的技术，从长远角度BIM 技术的确可以带来技术上的变革和丰厚的回报。但是目前应用主要以设计公司为主，而占据建设经费最大比例的施工阶段应用并不多见。根据《2015年中国建筑业发展报告》显示：有超过四成的人认为，在建筑工程中BIM在施工阶段的应用具有重要意义。而据调查显示，目前施工企业BIM的应用率还不到1/3，国内的发展缓慢主要有以下5个方面原因：

(1)缺少制度保障

BIM技术应用过程中的法律责任界定等相关的规章制度并没有完善，政府作为行业的主导地位的影响以及针对技术应用相关的扶持政策还没有很好的落实。

(2)收益结果失衡

如何平衡参与建筑各方的收益是BIM技术深入发展下去需要解决的一个难题。目前运用这一技术收益最多的是建设方和设计方，而作为占投入资金比重最大的施工方收益却不显著，而BIM技术需要各方同时协作才能更好地运行。在追逐市场经济利益的环境条件下，这样的情况还远远没有达到。

“互联网+”与教育的结合就是以“云+网+端”为基础，构建“数字校园”和“智慧校园”，简称“互联网+教育”。从本质上看“互联网+教育”就是借助互联网，对学习者进行有效教学和学习活动的过程，就是结合人工智能，运用云计算、移动互联、大数据等信息技术的过程，就是基于互联网思维对教育的重新改造和审视的过程。

(3)需投入时间成本及资金成本

作为一种新的技术，在前期的投入很大。BIM 技术核心是建筑信息的集成和共享，是对全生命周期的整体优化。国内的工程技术人员经过知识和经验的积累，对现在的工作模式非常熟练。在业务能力与收入水平相关联的市场经济模式下，工程技术人员不愿意放弃已经熟练的工作方式来学习 BIM 技术。各大科研单位和研究所也不愿投入大量人力物力到新的技术探索中来。

(4)氛围不够

目前国内没有很好的 BIM 发展环境。BIM 从业人员没有因为做 BIM 而收入增加，这也是传统业务中优秀者做 BIM 之后又放弃的根本原因。在目前的环境下， BIM 服务短时间内很难获得较好的回报。

(5)国产软件技术欠缺且缺少兼容性

依照 BIM 理念的相关核心的国产设计软件与国外的 BIM 软件相比处于竞争劣势，软件的国产化还不到位，特别是在三维设计方面的功能要求远没有达到项目的需求。我国具备部分建模功能的软件主要有CAD、PKPM等软件，这些建模软件与国外软件还有较大距离。

另外，我国目前常用的BIM软件有鲁班、广联达、清华斯维尔等，由于不同软件厂家之间的竞争及商业利益，并不能完全实现所有数据之间的共享、交换，因此对于不同的项目参与方，要想真正实现所有的数据交换、共享，实现协同办公并非易事[7]。

4 结语

BIM已成为继CAD之后的建筑行业第二次技术革命。能否在2020年实现国家制定的目标以及在此过程中培养出企业的BIM应用人才，制定出合理的管理体制，并借助BIM技术带来的产业升级这次机遇提升综合竞争力，是每一个施工企业值得深思的大事[8]。结合这一技术在应用过程中遇到的实际情况，提出以下建议：

(1)加强政府扶持力度，以资金鼓励附以强制措施，使得这一技术实实在在地运用于建筑行业。

(2)由于目前我国缺少相关的制度及标准保障，因此应加快制定出台符合国情的相关BIM标准。

(3)从人才培养的基础做起，各高校可开设相关课程及技能培训、大赛等，培养出更多的BIM人才。

(4)学习英、美等国先进的经验、技术，结合我国国情，开发出更实用的各类软件。

(5)如何将这一先进的思想、理念运用到其他行业，也值得我们深思。

[1] 满庆鹏,孙成双.基于IFC标准的建筑施工信息模型[J]．土木工程学报，2011，44(S1)：239-243.

[2] 娄喆.基于BIM技术的建筑成本预算软件系统模型研究[D]．北京：清华大学，2009.

[3] 何关培.BIM和BIM相关软件[J].土木建筑工程信息技术，2010，2(4)：110-117.

[4] 张洋.基于BIM的建筑工程信息集成与管理研究[D]．北京：清华大学，2009.

[5] 周春波.BIM技术在建筑施工中的应用研究[J]．青岛理工大学学报，2013，34(1)：51-53.

[6] 刘娟花．基于BIM的虚拟施工技术应用研究[D]．西安：西安建筑科技大学，2012.

[7] 龙文志． 建筑业应尽快推行建筑信息模型 ( BIM) 技术[J]． 建筑技术，2011 (2) ：102-107.

[8] 耿跃龙． BIM 工程实施策略分析[J]．土木建筑工程信息技术， 2011，3 (2) ：51-54.

A Review on Research and Application of BIM on Construction Industry

TANGXiaofan

(Construction of fujian province information center,Fuzhou 350001)

BIM is the most advanced engineering management technology used in construction industry at present. The technology advancement and rationality have been demonstrated according to policy supporting of our country, the software to be used and the achieved function . Meanwhile it is found that the problems such as the lack of institutional guarantee , the imbalances of earning results,the cost of money and time were existed in the actual project management.,Suggestions have been provided for future refernce based on the above analysis.

BIM; Construction industry; Engineering management; Application research

汤晓凡(1963.10- ),男,工程师。

E-mail:tangxiaofan@126.com

2017-03-24

TU71

A

1004-6135(2017)06-0044-03