BIM技术在土木施工中的应用进展

摘 要：在土木施工中引入BIM技术，可以在对土木工程专业传统工作的不足予以弥补的同时提高工作效率。以BIM技术及其应用的研究现状为切入点，以房建工程为例，把握BIM技术在土木施工中的应用价值，最后以实例分析的方式展示BIM技术在房建施工中的具体应用。

关键词：BIM技术；土木施工；房建施工；应用

中图分类号：TU71 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2017）15-0179-03

一、BIM技术及其应用的研究现状

BIM理念最早于20世纪70年代提出，Chuck Eastman关于“Building Description System”的构想为BIM奠定了基础。2002年，Autodesk公司提出并解释了BIM的概念。Jerry Laiserin于2011年对BIM进行了真正地推广与应用，它用CAD技术同BIM进行比较，在建筑行业进行了BIM术语的推广。

在BIM技术发展的初级阶段，工作大多集中于怎样进行BIM技术框架的构建以及BIM技术应用平台的搭设之上。Porwal对BIM技术在项目的计划、模型设计、早期协作以及施工等各个阶段的工作要点进行了清楚的分析。如今，BIM技术已经同遥感与信息等技术产生了融合，这又引起了相关学者的关注。Xie等人对RFID与BIM技术结合而成的新的技术框架进行把握。Anderson等人则对COBie BIM技术予以实施，提出COBie数据结构能够直接在施工方的BIM软件以及甲方的信息系统中进行信息数据交换的观点，并认为这有利于信息传输效率的提高。

我国国内的BIM技术较之国外而言起步相对较晚，但发展速度很快。刘占省等人对BIM技术的主要特征进行了概括，包括项目可视化、模拟化与执行性、协调性与优化性等，并对BIM技术在施工与管理环节的主要应用展开了较为细致的分析。Chen和Wang对BIM技术在施工投资以及进度管理过程中的应用进行了研究。刘献伟等人则对BIM技术的主要应用价值进行分析，并指明了现阶段BIM技术在我国施工领域的应用过程中所存在的各项待解决问题。除了上述理论研究之外，BIM技术还得到了我国部分大型建筑工程（“水立方”、世博会德国馆、上海中心大厦等）的应用，对多项建筑工程的施工难题予以解决。

二、BIM技术应用于房建施工类土木工程中的既有价值

（一）三维模型可视化

传统的设计图纸一般都是平面视图，如果不具备较强的空间想象力，工程人员便会面临设计图纸真实含义的理解难题。BIM三维建模技术在房建施工中的应用能蚪三维立体视图展示于工程人员面前，帮助其更加清楚地把握结构构件之间所存在的空间位置关系，进而获得建筑物所包含的各项信息。通过对三维模型与现场的实际施工情况进行比对，房建施工人员可以在较短的时间内发现施工过程存在的不足，进而及时对设计方案进行优化，实现施工效率的提高。图1所示为BIM技术在公寓楼整体建模中的应用。

在三维模型中，不同构件之间存在着一定的相互关联性，它们共同构成一个整体，如果设计环节的变更改变了某一结构中的相关参数，与其具有关联性的其他构件参数也会相应地进行变化，以对施工需求予以满足。

（二）材料工程量自动统计

材料供给的合理与否能够对施工进度的开展产生直接的影响。通过在房建施工中对BIM技术予以引入，能够整合处理庞大且复杂的数据资源，并通过相关的软件对施工中用到的所有数据表进行自动导出。此外，在预制构件的购买之时，相关人员还可以向厂家发送所需构件的三维模型，提供便于厂家对构件相关信息的掌握与理解，进而设计出与房建施工要求相符的产品，实现对工作效率的提高。

（三）二维出图

如果仅仅对普通平面设计图纸予以运用，房建施工人员的审视工作是无法做到从多个角度展开的，这会增加准确定位构件的难度，不利于施工的进行，有时甚至会给整个施工团队带来难以估计的损失。利用BIM技术在房建工程中构建三维模型，在设计视图上对构件予以多角度的充分呈现，一旦发现偏差，施工人员只需通过更改三维模型参数便能够实现对图纸的变更，这能够在较大的程度上提高施工定位的准确度，为施工的顺利开展与完成打下较为坚实的基础。

（四）自动化管理物料跟踪

在施工过程中对建筑材料进行全面的记录能够向工程的高质与高量完成提供保证。应用BIM技术进行房建材料三维参数模型的构建，可将施工环节用到的全部材料直接记录在三维模型中，以实现物料管理系统的建立与完善。若在施工过程中遇到突发状况，可以数据库中的相关记录为依据进行问题出处的参照，避免发生不良纠纷现象。应用Navisworks三维设计模型，可以对施工进行4D模拟，并良好管理施工进度。管理人员可以比对三维模型及实际的工作状态，以此对施工进度计划予以实时且适度的改变，以向各环节的有序开展提供保证。利用施工模拟动态图，管理人员可以实现对工程进度的合理安排与施工方案的改进。

（五）检测协调

基于专业之间的差异性，在房建施工中进行高可行性的图纸设计十分重要，即使是对于相同类型的施工，研究领域的不同也会使得专业人员之间存在着不同的图纸设计理解，这会造成施工出现一些不便之处，例如剪力墙与机电设备出现冲突等。冲突的存在会使工程出现延期或返工，另一方面，还会对后续施工的顺利实施产生影响，这势必会为施工带来一定的损失。BIM技术在房建施工中的应用对上述难题予以缓解，在施工的初级阶段，相关人员可以对专业化的结构、水及电等BIM模型进行整合，使其成为一个整体，进而对管线及结构之间的不协调性进行处理。利用三维模型信息共享还能够对设计方案进行优化，尽可能地降低碰撞点的出现率，向施工的顺利进行提供保证。

三、BIM技术在房建施工中的应用实例

（一）工程简介

工程属于一项集资房建设项目，该建筑的占地面积与总面积分别为1.035×104m2与13.525×104m2。整个建筑有9栋楼，框架结构与剪力墙结构共同构成主要的主体结构，建筑的基础形式为独立与平板式筏板基础，一些楼梯中还设有人工挖孔桩。

（二）施工应用BIM技术拟解决的主要问题

工程的划工期比较紧，工程量较大，周边仅有有限的可利用场地，有着比较迫切的工期控制要求，加之项目的投资量大，成本控制是重点考虑问题，这就要求工程在施工过程中对进度要求予以满足，并且严格对工程成本的控制，因此对BIM技术予以应用，主要解决以下施工现场问题：（1）通过可视化模型对施工方案进行调整，对方案中存在的针对性与实用性不强等问题予以解决；（2）尽可能地降低由于设计的失误而带来的各项损失；（3）对工程的施工进度与成本进行良好的控制。

（三）BIM三维模型的建立

通过Revit软件对整个工程建筑专业进行选取，以此来完成BIM三维模型的构建。在利用BIM技术建立了模型之后，场地的地形地貌、各环节的平面特征与结构形式及其空间的相互关系便可清晰地跃然图纸之上，为现场的组织与管控工作提供便利。

（四）应用情况

第一，质量管理。在整合房建工程各专业模型之后，对碰撞检测予以运行，可以在施工之前掌握很多设计阶段内难以察觉的空间冲突，通过及时反馈所发现的各项问题，对图纸进行调整，工程的施工质量得到了保证，返工量与成本亦得以节约。该房建施工项目的全部信息全都包括在了建模平台之中，现场进行项目管理的相关人员能够借助于平台快速地查询房屋建筑的各个构件，对其特性及材料使用量等相关信息与数据加以了解。除此之外，该房建施工项目还用到了BIM技术所具有的可视化优势，工程中每个专业的施工人员都同其他的相关人员进行了有效的沟通与配合，对工程施工以BIM技术模拟施工的工艺流程为依据而开展予以确保，有效减少并适当解决了因管理和施工人员因对图纸理解不准确而引起的各种质量问题，房建工程的施工质量得到了较大幅度的提升。

第二，安全管理。利用BIM模型，该房建工程对施工现场的安全管理工作实施了4D模拟，准确且有效地编制了现场安全管理的各项措施，提高了现场安全管理的针对性，获得了较为明显的效果。在施工阶段，房建工程项目没有发生任何一起安全事故，因而得到了监理以及业主的广泛认可。

第三，进度控制。该房建施工项目主要利用虚拟施工来对BIM技术在进度管理应用中的优势予以体现，施工过程能够清晰地呈现于视野之前。对于任何一项建筑的施工工作而言，详细的计划都是必不可少的，计划需细致到每一位施工人员的具体工作，对施工建筑的流程予以清楚的表达。该房建施工项目通过BIM技术对施工计划进行了更为详细的补充，实现了对计划可执行度与精准度的大幅度提升。

通过对每栋楼的施工情况进行模拟，能够向房建工程以合同要求为依据的完成情况提供保证，下页图2所示为该房建施工项目5号楼的施工动画模拟图。

由图2可知，每个阶段不同部位及楼层等的施工进度都是可以通过BIM技术得到实时的掌握的，无论进度发生与否，对整个工程进行对比或策划预判都有着极为重要的参考与指导意义。

参考文献：

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