浅析BIM技术在建筑工程施工中的应用

张建萍 山西省阳泉市矿区二矿建筑安装有限责任公司

1.1 BIM技术的相关介绍

所谓BIM技术,主要指的是建筑信息管理或建筑信息模型的英文简写。其基础为建筑工程项目各类相关信息数据。通过以上内容创建三维建筑模型,利用数字信息的方式模拟出建筑物真实情况。从现如今我国业内人士对于BIM 技术的认知以及运用方面而言,这项技术是一类运用在工程设计建筑管理的高效工具。经参数模型用以整合各类项目的有效信息与项目的维护运行和策划过程之中,实现信息传递以及共享。通过运用该项工具,能够令工作人员有效理解以及应对各类建筑信息。BIM 技术的运用能够为设计团队包括该建筑运营单位在内的所有建筑主体提供协同工作的机会,其能够在极大程度上提高建筑的生产效率,同时也可达到减少施工期、节约成本的效果。从以上内容中我们不难发现,将BIM技术运用于中国建筑工程项目管理工作之中,能够发挥非常重要的效用。可见,积极分析BIM深层含义,对于提高BIM的利用价值来说意义重大。

1.2 关于BIM技术的发展历史进展情况

早在上世纪70 年代中期,乔治亚理工大学的ChunkEastman 教授就正式创立了BIM 的概念。发展到现如今,这种技术的相关研究经历了初始、产生以及发展阶段。在此过程中,BIM技术的应用范围以及被人们接受的程度水平有所提高,中国正式运用BIM技术以及理念最早可追溯至2002年。BIM技术于中国“十一五”规划时被提及,这项技术能够有效解决中国建筑方案优化问题。历经近20 年的发展,BIM技术于中国应用范围有所拓宽,与之相关的应用效果也得以提升。当前有很多机构对于BIM 技术开展了深入性研究。在此背景之下该技术在我国建筑项目管理中的作用也得以全面发挥。通过上述内容我们能够看出:BIM技术存在着相当大的开发空间。因而,积极加强对BIM的运用和研究意义重大。

1.3 BIM技术的特征

1.3.1 可视性

BIM技术具有一定的可视性,这主要是因为创建BIM模型时,需要将项目的所有信息和数据归纳到模型中,这样就赋予BIM 模型透明性的特点,使其具备可视性特征。相关的工作人员利用这一特征,就能实现对整个工程的审查和管理,而不是凭借图纸和经验自身展开联想,通过BIM模型能够使得项目更加具体可视,有利于管理工作的开展。这与传统的二维设计图纸有很大的不同,二维图纸基本是由建筑工程设计师提供的,不具有互动性,降低了管理效率和水平。

1.3.2 协调性

BIM 技术具备的协调性使其无论是从施工单位还是设计单位的角度来看,都能实现互相配合和协调,有效解决施工过程中存在的问题和难题。在建筑项目进行的过程中,如果出现不易解决的难题,相关工作人员和设计人员可以通过BIM 技术对问题存在的根源进行探究,实现各部门对问题的协调处理,然后利用BIM 模型进行反复试验,得到最佳的解决方案。

1.3.3 模拟性和优化性

BIM技术应用于建筑项目中具备很强的模拟性,这并不是指对建筑模型进行模拟,而指的是工作人员在设计过程中可以利用BIM 技术对可能发生的事件进行模拟。此外还可以将BIM 技术运用于招投标过程,进一步提升招投标方案的可行性和合理性。BIM 技术具备的优化性特点能够使项目方案更加优化,提高各项信息和数据的准确性,当设计人员在对项目进行设计时,由于建筑项目的复杂性使得设计过程较为困难,而采用BIM技术不仅能够综合很多设计方案的优势,还能对已经设计的方案进行优化,确保设计方案更加可靠。

2.1 参数化管理

参数化管理模式应用于建筑施工中,主要体现在建筑结构的设计上,如建筑结构的几何图形、管道、梁柱、墙壁等结构的三维模型展示,但是各个结构体系的内部结构,如管径、建筑材料等无法完全展现,对于施工、监理方来说缺乏作业依据。但是结合BIM技术能够为参数化管理提供基本依据,让施工技术人员明确施工信息,优化施工流程,并根据BIM 技术反馈的信息数据,及时修正设计方案。

2.2 可视化程度高

BIM 技术能将施工过程中的所有信息进行整合反馈,并将不同的数据信息进行整合,确保内部结构体系信息的关联化,以帮助施工技术人员能够精确控制设计数据信息。

2.3 碰撞检查

碰撞检查可发现大量隐藏在设计中的问题。理论上施工前能100%消除各类碰撞,减少返工、缩短工期、节约成本。利用BIM 技术可360°调动设计画面,呈现出各个结构部件的设计信息,反应各个结构单元的组合规律等,并在各个结构体系的构造过程中,创建更多功能性图形,如室内的水电系统、管道分布系统等,并且能够在建筑监理体系中,借助碰撞检测软件,优化建模技术,将建筑施工进度与质量管理的要求进行明确。

2.4 施工技术应用信息化资源的动态化跟踪

加强对施工现场的管理,开展动态化实时跟踪管理,结合建筑工程施工质量控制的具体要求,对下一施工环节的控制信息进行优化,为构建整套4D 建筑模型,完善各项管理技术指标体系,促进建筑工程质量体系的不断优化奠定坚实基础。通过发现问题和解决问题的思路,搭建开放式的建筑工程施工资源,保障建筑施工信息的收集和管控。

BIM技术的实施需要借助于云平台技术,实现跨专业、跨行业的高效应用,可搭建系统化的建筑施工信息平台,借助互联网技术,实现施工、监理、设计等各方的协调互动,为完善BIM虚拟施工技术的应用流程提供技术支撑。云端数据信息应充分结合硬件资源,以图形信息及计算机数据信息处理功能为核心,加快对建筑模型信息的计算与分析,整合硬件处理系统中的数据资源,形成分享模式。

3.1 施工模拟

(1)项目工作结构分解。通过从BIM平台中获取的施工阶段所需的信息,进行项目工作结构分解。利用BIM 模型中包含的建筑所有材料、构件属性信息,通过计算机快速及准确地计算出各种材料的消耗量、各种构件工程量,还可快速统计相应工程量。并且通过优化后的三维空间模型来获取施工所需信息,获取的信息较完整、更直观,信息准确度较高,提高工作结构分解的效率和质量。

(2)施工进度动态展示。结合项目施工方案对进度计划进行调整,不断优化项目建造过程,找出施工过程中可能存在的问题,优化4D虚拟建造过程;
当项目发生工程变更或业主指令导致进度发生改变时,施工项目管理人员可依据改变情况对进度、资源等信息进行相应的调整,再将调整后的信息交互到BIM模型中,进行4D虚拟建造过程模拟。

3.2 优化施工准备

3.2.1 检验施工方案和规划

在建筑施工中运用BIM技术,首先需要建立BIM模型,BIM建模过程是对建筑物构造过程的预演。借助BIM可视化特征,通过建模能够实现对施工方案与规划的校核,对施工过程中不合理或存在安全隐患的问题及时进行改进,从而保证施工方案和各项规划的合理性。

3.2.2 优化调整施工设计

BIM技术的核心优势在于三维模型的建立,在施工设计过程中,BIM模型能够为施工人员提供跨专业系统环境,通过对各专业之间可能出现的碰撞进行分析检验,实现了各工种协同施工设计的优化。同时,利用BIM 三维模型,能够实现任意部位的剖面切割,实现对管线施工等复杂施工环节的观察并优化调整,获得准确可靠的施工方案。

例如,在超高层大型建筑项目管线施工设计中,运用BIM技术实现以下工作。

(1)可以通过三维模型直接看出各专业协调碰撞结果,找出2D图形中不能直接看出的管线问题;

(2)通过模型剖面图,能够直接观察并调整管线的设计标高,确保其满足设计要求,为实际施工提供可靠依据;

(3)在三维模型中实现对各种管线的碰撞检测,获取建筑物与管线之间、管线与其他工种施工之间、管线与管线之间的各种碰撞信息,从而为施工人员优化管线施工,为施工工序的调整提供可靠的依据,最大限度避免实际施工过程中出现的管线碰撞问题。

3.3 建筑工程施工平面布置中的运用

建设项目的整体施工工作很复杂,除了各种因素的影响外,还会出现各种影响工程过程的意外事件,从而限制施工环境。在以前的施工过程中,静态图形设计用于指示施工作业的性能,紧急情况下施工命令中断,施工计划立即停止,浪费了大量时间和人力及材料资源。为了防止对整体施工质量的副作用,可以使用BIM技术为工程图设计创建三维视图模型,将施工后的效果图显示为模型。三维视图可以可视化整个施工订单和施工过程,施工订单及形成的不同位置的施工会更加详细。为了在建设中获得相关数据信息,BIM 技术可以用于动态仿真分析,在突发情况下需要更改此数据,并且可以快速创建响应工作过程的项目,以免影响施工的实际进行。对于建筑工程中使用的BIM技术,建造者应事先进行优化和改进,使所用技术在开发过程中及时发挥作用,从而明确地将基础、基本技术、主要结构的工程及设计与仿真之间的关系和顺序分开。

3.4 进度控制中的运用

为了缩短施工时间,建筑方以建筑物的安全性为前提,尽可能加快作业工序。前一次经营分析中,制定了详细的工作规则和计划,但在实际建设阶段,不可能回避建设工程延误带来的突出因素。根据传统的设计图,建筑工人只能通过思考来完成实际映像的概念,这离直观效果的三维图像还很远。BIM技术运用3D 图像的原理,通过构建建筑模型将实际建筑物视觉化。优点是根据实际模型,可以更准确地开发建设计划,另外,为了削减建设费,计算不同的场所、建筑材料的量也很方便。这项技术可以迅速适应建设中出现的问题。在建设过程中,如果遇到不符合图纸设计的问题,可以使用BIM技术快速完成新方案的设置,避免项目进度的延误,确保项目质量,优化建设流程。

3.5 质量管理

工程中要重点管理的是工程质量。工程施工质量除了受一些客观因素的影响,如施工技术水平等因素,还容易受到人为因素的影响。人员的操作技术水平、知识水平、工作态度等都会对工程质量有很大影响。BIM 管理理念直接导致传统的质量管理方式发生改变,新的管理方法主要是借助移动终端实现人员对施工中的影响因素及技术要点的有效控制,切实保障施工质量。移动终端的主要作用是查阅浏览和输入模型信息,进而帮助工作人员及时、高效地完成土建、机电等工作。另外,分布式云平台能够为查询技术标准、施工方案及相关规范提供便捷的服务,确保更新后的数据模型能够借助移动终端及时发送给每个工作人员,有效提高信息的通达度和有效性,进而提高质量管理的效率。移动终端还能够对出现问题的现场及时取证,从而减轻工作人员的工作压力,也节省了时间。

4.1 加大投资开发完善

随着科学技术的进步,BIM技术也需要不断地进行完善和升级,以便更好地适应建筑发展的需要。当前,BIM技术不仅成本较高而且对人员素质要求也高,需要同时具备建筑、设计、计算机等多方面的知识,导致其不能全面覆盖到所有建筑工程中。BIM技术在建筑领域全覆盖的推广,还需要其不断向着智能化的方向发展,降低专业操作难度。一项技术的研发和推广离不开资金的大力支持,因此加大对BIM技术的开发投资力度是BIM 技术不断发展创新的关键所在。

4.2 普及BIM技术应用范围

BIM 技术的应用对传统建筑工程而言是革命性的变革,极大地提高了建筑工程管理效率,通过对BIM技术的不断推广和应用,才能在应用中不断发现其漏洞和拓展之处,从而进行优化完善。同时,BIM技术在工程项目的应用过程中,可以对大量的建筑信息进行处理,通过大数据分析研究未来可以为建筑工程提供更多的辅助决策,促进BIM技术不断创新和完善。

在建筑工程施工期间,应用BIM制作可以提高工程施工工作的水平,对工程设计工作的开展也有着极大的助力。在BIM技术应用到建筑工程后,提高工程施工效率,为资源分配工作的开展提供了有利条件,在BIM技术的应用下,建筑工程开展期间,各环节工作均可以在信息整合与分析下具备前瞻性,也为管理人员进行施工监管提供了有力抓手。在相关信息下掌握施工各环节工作的情况,快速发现施工中出现的问题并进行合理的管控,确保工程项目可以在工期内移交。

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