BIM 技术在土建工程中的典型应用

徐凤娟 康 丽 徐 亮

（1.新疆工程学院土木工程学院，新疆 乌鲁木齐 830023；2.新疆兵团十二师财政局，新疆 乌鲁木齐 830000）

0 引言

与制造行业相比，土木工程建造行业依然存在劳动力密集、管理相对粗放、科技含量相对较低等问题。在大数据、云计算、物联网和人工智能等新技术篷勃发展的背景下，土木建筑行业也迎来了重要变革，应用BIM 技术，逐步实现土建工程的智慧建造。

BIM 是Building Information Modeling 的缩写，即建筑信息模型。关联性是BIM 的一大特点，即在模型中对其中一项参数进行修改之后，与其相关的数据都会随之而变化。BIM 利用了先进的三维绘图工具，在建立BIM 模型的同时，将与工程作业相关的数据连接至模型上，并通过模型呈现相关工具界面，提供工程项目相关的个人或协同作业人员模拟、互动操作、查询及附加应用等。而BIM 在建筑全生命周期中的应用范围，从概念设计，到后期施工，再到竣工乃至维护保养和拆除，BIM 可以贯穿其始终的。项目建造各参与方都可以通过BIM 建立的模型来查看自身的业务状况，然后做出合理判断，并且在行为上达成一致[1]。本文从BIM 技术在土建工程设计中的应用优势出发，就BIM 技术在土建工程中的典型应用进行分析。

1 BIM 技术在土建工程设计中的应用

运用BIM 技术的精细化建模、碰撞检查等功能进行模块化设计和模型优化，便于技术人员从不同维度上观察设计结果，对建筑、结构、暖通、机电、设备等不同专业的干扰处进行修改，结合实际工程情况判断建筑设计是否符合要求，确认选用的建筑材料是否符合空间需求等，BIM 技术在建筑设计中的应用优势如图1所示。除此之外，还能够智能化分析与仿真模拟设计、过程和结果。同时，在建筑设计中使用BIM 技术，可以使设计人员的设计思维得到很好的开发，极大地发掘设计师的潜能，提升其创造力和想象力。

图1 BIM 技术在建筑设计中的应用

2 BIM 技术在土建工程项目管理中的应用

建筑项目的成本不仅包含原材料生产的成本，还包括建筑机械、建筑人员、建筑施工组织的成本。采用BIM技术对建筑企业预测、计划、核算等进行实时动态管理，减少工作环节之间的壁垒（BIM 在工程项目管理中的优势如图2 所示），更好地帮助企业控制成本，达到良性循环并持续发展的目的。

图2 BIM 技术在工程项目管理中的应用

3 BIM 技术在土建工程施工中的典型应用

运用BIM 技术实现模型信息共享和协同优化的特点，能够提升施工设计的生产效率，快速解决施工设计中的错漏和不精细等问题，为工程的精细化管理提供依据，为工程项目的建造施工提供可视化的指导，可以大幅度地提升建造效率和建造品质，BIM 技术在土建工程施工中的典型应用及效果如图3 所示。

图3 BIM 技术在建筑工程施工中的典型应用

3.1 在高层建筑中的应用

运用BIM 虚拟仿真软件出图的功能，可以优化图纸质量，能够将复杂的高层建筑构造有针对性地快速生成剖面图或平面图，以指导工人施工或作为技术交底的图纸。运用工程量软件能够快速和准确地实时计算所需要的工程范围和工程量，并根据理论工程量与实际施工消耗的材料工程量的比值判断施工效率。通过计算工程量能够预估材料的采购资金，有效推进资金使用率。运用BIM 虚拟仿真软件场布模型，可将场地布置中任意设施生成施工详图，作为施工图纸使用。运用BIM 虚拟仿真软件的漫游及高清拍照功能，能够直观查看场布中的各项设施安装位置及绿化情况。以此提高高层建筑施工效率并降低返工率，节约成本和时间，降低风险[2]。某住宅场布模型如图4 所示。

图4 某住宅场布模型图

3.2 在装配式建筑上的应用

运用BIM 技术对装配式建筑进行标准化设计，可以实现优化设计，减少预制构件的种类，并且检验安装生产顺序，保证满足不同类型的需求，使预制构件更加准确和合理[3]。还可以将BIM 虚拟仿真相关信息传递给其他部门的信息控制系统，实现数据信息共享，强化各项信息的管控，提高施工质量。例如针对北京永定河特大桥项目设计中大量运用的非一致曲率曲线形成的空间弯扭钢塔以及变截面钢梁的特点，施工单位应用BIM 仿真技术，模拟吊装过程中可能出现的风险源，在吊装前合理优化吊装施工工序，从而降低施工风险和提高吊装施工经济性。

3.3 在桥梁工程中的应用

在桥梁工程施工中，根据参数变动可实时修改设计图纸，达到施工要求，实现数据自动化管理。同时，通过模拟演示桥梁工程的关键位置（图5），对桥梁工程的危险进行有效辨识，并结合碰撞检查功能，检查结构之间矛盾点和干扰处，进一步优化桥梁工程设计方案[4]。而传统的绘图软件只能进行2D 设计，未能充分考虑桥梁工程的全部建设过程，阻碍各工作环节的有效推进和有序配合。

图5 大跨度桥梁BIM 模型

3.4 在隧道工程中的应用

为了提高隧道不同功能区建模效率和信息交互效率，利用BIM 虚拟仿真软件二次开发功能对原有功能进行拓展，设计出基于BIM 技术的参数化隧道标准建模方法。高效完成手动建模时不易完成、重复性高的工作，提高IFC 文件中对不同分类构件的识别水准[5]。例如，针对隧道工程面临的地质条件多变、施工工序复杂、安全管控难度较高等特点，利用BIM 技术可实现软弱围岩大变形区段工法的模拟，从而帮助各承建方更好地理解设计意图和协同工作，有效化解施工过程中的各种风险源，从而达到安全施工的目的。

3.5 在城市轨道交通工程中的应用

运用BIM 技术相关软件的设计优化功能，可以大幅度缩短设计时间，提高设计各环节的联结效率，有效控制设计成本，有利于提高城市轨道交通工程协同设计的时效。例如，成都轨道交通6 号线三期工程，将车站结构风道设计在制冷机房的顶部，导致局部区域安装空间不足，并且风阻变大，设计人员通过运用BIM 虚拟仿真模型的可视化分析，快速修改了机电设计方案，保证系统负荷满足了要求。

4 BIM 技术的应用拓展

目前，BIM 技术应用范围较为狭窄，主要应用于土建相关专业上，因此，未来应拓展BIM 技术的应用范围，与其它专业进行融合使用，以发挥其更大应用价值。如BIM 技术与“互联网+”的融合，基于物联网的BIM 技术在土木、交通、测绘、地质等工程中的应用；其次，应提升BIM 软件二次开发能力，如利用Revit（Revit 是BIM 应用方面的一款主流软件）进行二次开发技术，研究以BIM 数字化平台为基础的建筑、桥梁、隧道、铁路、道路、岩土、城市综合管廊等的运维系统，提高土木工程各个领域BIM 模型的建模速度与准确率；另外，还应加强研究BIM 技术在工程领域中监督环节的使用，把它与项目管理相融合，减少重复工作，可以把信息数据留存在模型中，便于工程项目的验收工作，提高项目的运营管理效率。

5 结束语

目前，建筑业迫切需要利用以信息技术为代表的现代科技手段，实现中国建筑产业转型升级与跨越式发展。将BIM 技术特征中信息共享、虚拟建造、形象可视化优势应用在实际施工之中，力求实现整个建设项目的零变更、零返工，进而减少对周围环境的破坏，避免资源的无端浪费，提升工作效率，实现绿色施工和可持续发展目标。