BIM技术在建筑工程设计与施工阶段中的应用价值

王天识

摘    要：BIM技術的出现和应用，不仅满足了国家对建筑行业的发展需求，而且也同时满足了人们对建筑设计的各项要求，BIM技术打破了以往传统的建筑模式，对建筑设计以及施工管理方面有着十分重要的作用。

关键词：BIM技术;建筑设计;施工阶段;应用

1  前言

BIM（building information modeling）技术本质上而言是一种建筑信息化模型，是近年来伴随着计算机技术及建筑行业的发展、进步而兴起的一种计算机辅助建筑设计新技术。综合建筑工程相关数据信息，能够借助计算机BIM三维仿真软件，构建三维立体化仿真模型，其高度集成了建筑信息及相关设计、施工、运营管理信息，可通过模拟参数设置、调整优化及模型渲染等，提高项目建设质量和数字化水平。

2  BIM技术在建筑项目设计中的应用

2.1  基于BIM技术进行建筑项目协同设计

当前实体建筑项目结构越来越复杂，在传统二维时代，基于CAD设计制图具有诸多弊端，如无法实现不同专业间相关数据、资源的共享，且缺乏协同设计平台，还比如PKPM等系列设计软件无法解决各专业间的碰撞问题。因此，将BIM技术引入到建筑项目协同设计中，可借助三维集成信息化模型，使建筑给排水、结构设计、建筑主体设计、电气专业、暖通工程等不同专业项目在同一模型中进行。例如，基于BIM信息化模型，建筑工程结构设计专业人员直接提取建筑结构信息及对相关节点设计参数进行计算与分析;而建筑工程项目设备专业人员则可采用BIM仿真模型分析建筑物中的暖通负荷等，同时还可根据BIM中间模型处理器，对建筑结构整体设计模型进行构造、注释、修改等，由此可使设计信息得到实时互通传递及信息资源共享，更好地解决不同专业之间的设计协调难题，提高建筑工程项目设计质量与效率。

2.2  基于BIM技术进行建筑项目设计成果动化效果展示

BIM信息化模型最大的技术优势就是“可视化”效果好，而且其具有强大的建模、渲染以及动化可视化展示功能。在建筑工程项目设计时，采用BIM系列软件进行设计，技术人员可将抽象、结构复杂的建筑二维模型，通过直观的三维可视化模型进行通俗化表示，由此为建筑工程非专业人员及业主的功能判断及设计决策提供了更为高效和明确的依据。与此同时，在项目方案设计阶段，若建筑使用功能或者设计意图发生变化，基于已有BIM信息化交互模型，可在短时间内实现效果图和设计动化成果的更新与修改，且利用BIM模型的附加动化展示功能，可供设计人员在短时间内制作项目后期整体效果图，不仅能够降低设计难度，还可节省设计变更成本。

2.3  基于BIM技术进行建筑项目设计过程协调

除了协同设计与动化效果展示之外，在以往建筑工程项目设计全过程中，可能同时存在多个不同项目之间的分项结构设计。比如，常见的大型建筑工程中有建筑消防设计、建筑主体结构设计、建筑机械模块安装设计、暖通工程设计、电气化系统设计及通信网络工程设计等，而在传统设计模式中，上述不同分项工程设计之间的矛盾和纠纷不可避免，且难以协调，同时需要耗费大量人力和物力资源。若基于BIM技术模型进行可视化、集成化设计，可同时在一个三维模型中实现不同项目、专业之间的设计分工协调与系统优化。对于很多设计人员而言，其普遍缺乏施工经验，所以其在项目分项工程设计中，往往只注重本专业内的项目设计内容，而容易忽视与其它专业之间的协调，这样不仅会增加设计难度，还可能产生后期设计变更等问题。因此，为了提高项目后期施工可行性，采用BIM技术进行辅助协调设计，可加强不同专业技术人员之间的交流与沟通，从而能够减少设计差错与漏洞，缩短设计时间，进而有效消除或避免设计冲突与矛盾。

3   BIM技术在项目施工中的应用

3.1  碰撞检查

未来的建筑多为高层、超高层建筑，内部结构将越来越复杂，各个要件、管线相互交错，很难用常规的三视图检查建筑内部设计的合理性。设计者能通过BIM的碰撞检查技术，检查各管道、钢筋、工序之间是否存在碰撞的情况。碰撞检查技术旨在减少建筑工程不必要的变更和返工。建筑学上的碰撞包括：①硬碰撞，即各实体间在空间上存在重合、交集;②间隙碰撞，顾名思义实体之间存在间隙，但是不同部件之间的最小间距过短，不满足设计要求。BIM的碰撞检查是自动的，系统的。检查完毕后将形成碰撞报告，设计者可以根据碰撞报告对各部件的分布进行重新修正，优化整个建筑模型。

3.2  造价算量技术

BIM技术能根据施工各部件的数量、尺寸等数据初步计算出整个建筑工程的造价。这在一定程度上减少造价员核算工作量，减少了计算差错，提高成本预算信息的准确性。在项目施工阶段，造价算量技术多用于工程结算。在实际操作中，施工项目的工程结算往往是按照不同阶段进行的。施工方通过选择BIM模型中的部分要件就可以得出部分工程的款项，进而收款。同时，造价算量技术还能帮助施工方根据不同的施工节点，科学合理地引进设备、原材料等，实现精准领料、用料，避免原材料入场不及时，影响工程进度。另外，一个建筑项目的施工常常受政策、气象等的影响，如东北地区冬天的雪期较长，冬天的施工难度非常大，受材料市场价格和人工成本波动等的影响，跨年施工极易引起工程变更及工程纠纷。再者，业主需求的改变也会导致工程变更。如业主强烈要求施工方将低端的门窗更换为高端门窗。需要设计者利用BIM技术对门窗的尺寸、价格等信息进行重新汇总，并根据计算结果，更新一份可用于结算的造价报告。

3.3  虚拟建造技术

所谓虚拟建造就是根据项目实际等比例的构建建筑模型，在建筑模型的基础上对项目的实际施工进行预演。BIM技术是利用3D技术对各关键部位、重点工序进行反复动态模拟的，能透过虚拟的动画、影像全方位的观察建筑物的外观造型、内部结构等。并从中确立最优的建筑模型，建筑模型的精准性越高，项目的施工就越精准。在3D模拟的基础上增加时间管理维度，能帮助施工方掌握施工的时间节点，减少返工，节约时间成本。同时，运营商、业主能时刻掌握项目的进展情况，形成4D动态管理。在4D动态模拟的基础上加入成本数据，能有效减少人工、材料的浪费，减少经济风险，实现各方经济利益的最大化，实现5D动态管理。BIM的虚拟建造能给业主以真实的视觉体验，业主能对项目施工进行全程监督。再者，施工负责人可以利用可视化的模型对工人进行技术交底，以便工人了解施工要求、安全注意事项等。BIM虚拟建造的模型是众多数据信息的融合，对于后期的运营和维护具有重要的指导意义。因此，施工方可以将BIM虚拟模型卖给运营方。

4  结束语

在建筑设计和施工管理中应用BIM技术，能够对传统的建筑设计形式进行优化和创新，不仅简化了设计过程，也提高了设计效率。同时，BIM技术的应用也能够节约成本，避免资源的浪费，对建筑行业的发展起到积极的促进作用。

参考文献：

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[3] 曾志伟，肖伟强.BIM技术在建筑模板工程配模中的应用[J].广东土木与建筑，2018（11）：70～73.