基于BIM技术的智慧工地建设研究

张 靖

（中国电信股份有限公司十堰分公司，湖北 十堰 442000）

1 BIM技术应用于智慧工地的优势

1.1 利于降低成本

BIM技术可以帮助设计师、工程师和施工人员在设计和施工的早期阶段进行更准确的预测和模拟，从而减少项目变更和重复工作的风险。使用BIM技术可以让各个团队之间更好地协作，如建筑师、机械工程师、电气工程师、土木工程师和其他相关专业人员间协作。这种协作式的工作流程有助于降低资金成本和时间成本，而且有效地减少误差和重复的工作，从而节省资金和时间成本。

BIM技术还可以通过虚拟仿真和模拟方式来测试不同的设计和施工策略，以减少可能出现的问题和成本。这些方式可以帮助建筑师、工程师和施工人员了解在特定条件下哪些策略最有效，从而优化建设过程，节约成本。

1.2 利于提高效率

通过BIM技术，建筑师可以创建健全的3D模型，这些3D模型可为工程师和施工人员提供直观的信息。使用BIM技术还可进行多方面的协调与整合，如CAD图形设计和3D模型的融合。

3D模型用于简化团队之间或施工过程中的维度冲突之类的问题，并且与现场实践相比，这是更快速的且无须背景知识的解决方案，从而利于提高效率[1]。3D模型具有可视化的优势，为施工任务的计划和管理提供了一种有效的工具，同时也为工程师和施工人员提供了可靠的使用和投资回报率。

1.3 利于增强安全

在基于BIM的智慧工地上，可以创建一个3D模型，使其具备可视化的特征，使监管机构和安全专业人员可快速识别并解决安全隐患问题。通过对这些模型的操作和思考，安全专家可以找出传统方法无法识别的问题。这些技术与模拟进程一样，使专业人员得以预测可能发生的安全问题。

应用BIM技术还可对通风、安装钢筋、设备和其他关键安全问题进行模拟与风险分析，帮助专业人员识别潜在安全问题和隐患。这种准确分析及预测有助于降低错误率和事故风险，并将施工和维护的成本降至最低。

2 基于BIM的智慧工地建设关键技术

2.1 BIM建模技术

BIM建模技术是一种集成的建筑信息管理技术，可以用于建筑项目的规划、设计、建造和运营。BIM建模技术是BIM技术的基础，是实现构建BIM模型的钥匙[2]。

BIM建模技术的核心在于建模软件的选择和BIM标准的应用。在建筑物建模过程中，需要将建筑物内各种元素进行模拟和描绘，如门、窗、构件、管道等。选用先进的建模软件进行模拟，能够有效地提升建筑物的信息化程度、准确性和可操作性。

此外，应用BIM国际标准，可规范建模数据的收集、表达和维护，使模型具有唯一性、一致性和准确性，实现对整个建筑过程中的数据综合管理，从而更好地实现智慧工地建设。

2.2 BIM可视技术

BIM可视化技术可基于BIM模型实现建筑物三维可视化模拟与展示。BIM可视化技术有助于建筑模型在空间上的快速展示，帮助人们更直观地观察建筑物结构和构造，减少规划和设计过程中的误差。

BIM可视化技术可以将多个平面设计以三维方式呈现，大大提高建筑模型的可读性和可视性。此外，利用BIM可视化技术可将建筑模型转化为虚拟的三维模型，结合虚拟现实技术和视频演示方式，可以使人们更加直观地感受建筑模型的特点和细节。

BIM可视化技术对于智慧工地建设有很大的帮助。在训练实施阶段设计出更加逼真的建筑模型，能够更加直观地评估并减少事故风险。

2.3 BIM可视化技术

BIM可视化技术是基于BIM模型数据的可视化呈现技术，通过将建筑模型、构件属性、时序数据等信息以图像化形式展示，使得项目各方能够直观地理解建筑物的形态、结构和功能。

首先，BIM可视化技术可以用于设计方面，通过将设计进度和建筑模型相结合，可以实现实时的设计展示和修改，设计人员可以直观地查看建筑模型，并根据实时数据进行设计调整，以提高设计的合理性和效果。其次，BIM可视化技术对于施工管理也起到了重要的作用，工作人员可以通过可视化界面查看工地的施工进度、材料使用情况等，并及时调整和协调工作。

2.4 BIM模拟仿真技术

BIM模拟仿真技术是在BIM模型的基础上模拟和仿真建筑项目的施工过程和效果的一种技术手段，通过模拟建筑物的施工流程、物流运输、施工序列等，以及预测和评估建筑物在不同情况下的性能和效果，提供了一种全面、动态的建筑项目管理和决策支持工具。

首先，BIM模拟仿真技术可以用于规划和预测建筑物的施工进度和资源需求，通过对建筑模型、工程计划和资源信息进行模拟和分析，可以预测施工的时间和资源需求，帮助项目管理人员进行合理的资源调配和施工进度的优化。其次，BIM模拟仿真技术可以评估建筑物的性能和效果，通过在BIM模型中引入材料特性、环境条件等信息，并基于物理仿真和数值计算，可以评估建筑物在不同工况下的热力、光照、声学等性能[3]，帮助设计人员优化建筑物的能耗和舒适性，提高建筑物的整体效益。

3 BIM技术在智慧工地建设中的具体应用

3.1 BIM技术在智能化监测中的应用

首先，BIM技术可利用传感器和监测设备实现传感器检测数据实时监控，监测施工现场的进度、材料使用情况和人员管理等方面的状况。这些监测数据会实时反馈到BIM模型中，从而能够实现智能化的协调管理。这种集中式的监测体系，不仅可以提升施工的效率，还能够更好地保障施工人员的安全[4]。

其次，BIM技术也可以实现施工质量的监测和管理。结合可视化的BIM模型，可以将施工过程中所有与质量有关的数据和细节信息都整合到同一个平台上进行监测，并实时反馈到施工管理团队的控制中心，从而实现及时准确的质量管理。这种方式可以有效地避免在建筑施工中出现重复工作、遗漏或错误等问题，提高施工质量。

最后，基于BIM技术的智慧工地建设还可以实现对工人和设备的实时管理。在建筑施工过程中，对工人和设备的监控和管理至关重要，可以通过BIM技术实现对人员和设备的定位和监管。这种实时的位置监控和设备状态监控，能够帮助施工管理团队做出更快速、更科学的决策，提高管理效率和安全性。

3.2 BIM技术在材料管理中的应用

BIM技术在智慧工地建设中的另一个具体应用是在材料管理方面。在建筑施工中，材料管理是个非常重要的环节，BIM技术可以应用于材料管理的各个阶段，从而实现智慧化的协调管理。

首先，BIM技术可以帮助建筑师和施工团队进行材料采购和供应链管理。BIM技术可以通过3D模型追踪材料需求，并根据需求情况向供应商发出需求指令。同时，BIM技术还能够根据实际情况调整购买材料节奏和优化供应链管理，从而提升采购效率和优化成本控制。

其次，BIM技术能够实现材料的可视化管理。基于BIM技术的3D模型，可以对材料的位置、数量和属性等信息进行准确记录，为仓库、供应商和施工队提供材料信息的可视化和精准管理。施工团队可以通过BIM模型来管理材料的进出库，以及各种材料的使用情况。这种管理方式可以在材料使用方面实现跟踪自动化和精准化[5]。

最后，BIM技术还可以通过材料预测模拟进行实时监控和调整。基于BIM技术的材料预测模拟可以帮助施工团队实现集中化和自动化材料管理，并通过预测分析和数据模拟，实现材料的合理使用和成本控制。这能够提高材料的利用率，并避免建设过程中材料的浪费，同时还能实时监控材料的存货量和材料的运输进度，有助于优化材料供应链管理。

3.3 BIM技术在施工现场协调中的应用

BIM技术在智慧工地建设中的另一个具体应用是在施工现场协调方面。施工现场的协调管理是建筑施工过程中至关重要的一个环节，通过BIM技术，可以实现施工现场的智慧化协调管理。

首先，BIM技术可以帮助施工管理团队对施工过程中的各种因素进行集中监控。通过实时数据监测设备捕捉的数据，BIM技术可以对施工现场中的进度、工人调配、材料管理等各个方面进行监测，并通过可视化的方式将这些数据呈现给管理团队和施工队，实时调整施工进程和进度，尽量避免和及时解决施工中遇到的问题。

其次，BIM技术还可通过4D模拟方式实现施工现场的协调管理。BIM技术可以对施工现场进行空间模拟，模拟不同施工阶段中各种材料、设备、人员之间的协调关系和运输路径，并通过4D模拟方式，呈现出每一天的建筑施工进度，实时调整施工计划和协调计划，以达到更精准和高效的施工协调目的。

最后，BIM技术可以帮助施工团队制定更加精细化的协调计划。通过应用BIM技术将计划、任务及相应的资源信息进行联动，建立详实的计划，进行更加精细化的协调管理。同时，应用BIM技术可以提前识别出施工进程中可能出现的问题，预测可能涉及的因素，以及确定可能出现的风险并提出应对措施。这种方式可以避免施工过程中的误解和冲突，并可以最大程度地协调建筑施工现场的流程。

3.4 BIM技术在信息共享与协同中的应用

BIM技术在智慧工地建设中的另一个具体应用是在信息共享与协同方面。建筑施工过程中的信息共享和协同是至关重要的一环，它涉及项目各方面间的协调和沟通，包括设计师、施工团队、材料供应商等各个利益相关方之间的协调和信息交流。

首先，应用BIM技术可以建立统一的数字平台，促进不同领域人员的协同工作。应用BIM技术通过数字建模和数据集成，可以建立通用的数字平台，将建筑设计和施工团队之间的工作统一到一个数字环境中。不同的工作方可以在同一数字环境中协同工作、交流和分享信息[6]。这样可以大大提高沟通效率和工作效率，避免信息传递和沟通过程中的误解和延误。

其次，应用BIM技术可以实现实时信息共享和远程协同工作。BIM技术的数字平台具有实时信息更新和数据传输的功能，这使得不同地点的工作方可以实现即时信息交流和远程协同工作，极大地提高了工作效率。此外，应用BIM技术还可以基于云平台实现全球协同工作，为全球范围内有关方面提供远程信息共享和集成服务。

最后，应用BIM技术可以提供“全生命周期”的信息支持。建筑物的生命周期包括规划、设计、建设、维护、改造、拆除等阶段。BIM技术可以为各个阶段提供信息支持，并将建筑物从设计阶段到建成后的拆除阶段的全生命周期信息、数据和文档视为一个整体，实现信息共享和协同管理。这意味着相关人员可以通过BIM模型的数字环境来访问所有建筑相关信息，包括设计文档、施工计划、建筑材料使用情况、维护记录等。

4 结束语

BIM技术的应用极大地提高了智慧工地建设的效率、降低了成本、加强了安全管控，成为智慧工地建设不可或缺的工具。然而，在实际应用中，仍然存在一些问题和挑战。将BIM技术应用在智慧工地建设中将需要整合多方信息，加强项目管理和技术创新，同时也需要解决相关技术标准和规范的问题。因此，期望未来能够加强对BIM技术的研究和应用，积极探索智慧工地建设的未来发展方向，共同推动智慧建筑的可持续发展。