前言

信息技術已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)進步和企業(yè)發(fā)展的最強大的推動力以及最重要的技術手段之一，在每個領域的產(chǎn)業(yè)升級和快速發(fā)展中均發(fā)揮了巨大作用。信息化在建筑行業(yè)的應用尚不成熟，加之建筑業(yè)的競爭日趨激烈，利用信息化技術提高競爭力，帶動設計行業(yè)現(xiàn)代化，是這一時期必須要努力的方向。BIM 數(shù)字技術是我國建筑行業(yè)信息化建設的一個新階段，它提供了一個全新的生產(chǎn)方式，運用數(shù)字化的方式來表達建筑的物理特征和功能特征，對建設項目中不同階段的信息實現(xiàn)集成和共享，為項目各參與方提供協(xié)同工作的平臺，使生產(chǎn)效率得以提升，項目成本大大降低，工程周期得以縮減。以 BIM 數(shù)字技術在建筑行業(yè)中的應用現(xiàn)狀為切入口，分析了該技術在建筑行業(yè)中的實際應用。

1. BIM 數(shù)字技術的概念與在我國建筑行業(yè)中的應用現(xiàn)狀?

1.1 BIM 數(shù)字技術的概念

在 CAD 技術風靡建筑行業(yè)的同時，BIM 數(shù)字技術(Buliding Information Modeling)也逐漸興起。 BIM 數(shù)字技術即“建筑信息模型技術”，在西方發(fā)達國家已經(jīng)得到了非常廣泛的應用。BIM 數(shù)字技術可以理解為建筑工程項目由規(guī)劃到設計再到施工，直到報廢拆除的全生命周期，對于工程數(shù)據(jù)管理與分析的技術載體與過程。BIM 數(shù)字技術的技術 核心在于三維模型方面，以計算機為載體，根據(jù)相應的工程參數(shù)創(chuàng)建建筑工程的三維模型，搭配與之相對應的建筑工程信息庫,與建筑工程相關的專業(yè)屬 性和狀態(tài)信息全部包含在其中。BIM 數(shù)字技術數(shù)據(jù)管理平臺功能圖如圖 1 所示。

雖然，我國建筑行業(yè)在 BIM 數(shù)字技術的實際應用方面尚不及西方的發(fā)達國家，然而也正在逐漸普及并不斷提高應用的水平，可為建筑工程的集成管理環(huán)境提高理想的支持作用，可增強建筑工程項目應對未知風險與提高效率。近年來，BIM 數(shù)字技術的發(fā)展更為迅速，目前在我國部分的大型建筑項目中也得到了良好的應用，如北京水立方、國家電力館和上海世博文化中心等均采用了 BIM 數(shù)字技術。 無論是軟件開發(fā)層面，還是技術支持層面均有了長足的進步；但也存在著明顯的不足，如開發(fā)的經(jīng)費不足,BIM 數(shù)字技術專業(yè)人才培養(yǎng)不足等。BIM 數(shù)字技術流程示意圖如圖 2 所示。

2. BIM 數(shù)字技術在建筑過程全壽命周期的應用分析

BIM 數(shù)字技術在建筑過程全壽命周期的應用 具體可劃分為 4 個階段：規(guī)劃階段、設計階段、施工階段和運營階段。BIM 數(shù)字技術在建筑過程全壽命周期的應用示意圖如圖 3 所示。

2.1 BIM 數(shù)字技術在規(guī)劃階段的應用?

建筑工程項目規(guī)劃的要點在于幫助業(yè)主更好地掌握市場與產(chǎn)品之間的關系，BIM 數(shù)字技術可幫助建筑項目的各方作出最大的市場利益規(guī)劃，也可幫助相關人員從經(jīng)濟與技術 2 個方面論證建筑項目的可行性，以確保論證結(jié)果的科學性，很大程度上摒棄了傳統(tǒng)人工論證耗時耗力的缺點,以業(yè)主的要求標準，創(chuàng)建概要模型，分析并模擬整個建筑項目的方案，以期降低成本，縮短工期。 如“天津團泊新城綜合體育館”建筑項目,該建筑項目的定位是天津市內(nèi)十一個衛(wèi)星城，打造重點服務區(qū)域，通過采用 BIM 數(shù)字技術分析了規(guī)劃方案的可行性，創(chuàng)建了集旅游基地和產(chǎn)業(yè)群等的數(shù)字模型，論證結(jié)果具有高度的可行性，經(jīng)濟標準與技術標準均符合要求?！疤旖驁F泊新城綜合體育館”內(nèi)部的游泳館所采用的是采光屋頂，與其他結(jié)構形成統(tǒng)一 的構筑物，整體為巨型的環(huán)帶相繞而成，這正是基于 BIM 數(shù)字技術才得以實現(xiàn)的。?

2.2 BIM 數(shù)字技術在設計階段的應用?

設計階段是 BIM 數(shù)字技術在建筑行業(yè)當中的核心應用部分，而在 BIM 數(shù)字技術正式應用于建筑工程設計當中，其采用的主要方法是 CAD 技術，然 而 CAD 技術存在明顯的局限性，如 ZD 圖錯誤率高、難以溝通協(xié)作、數(shù)量繁多且冗雜等。較之 CAD 技術,BIM 數(shù)字技術更為簡便而精確。在建筑項目的設計階段,BIM 技術促進了二維至三維的飛躍進步。在 BIM 數(shù)字技術之下，設計人員不必再采用以往的二維圖樣表示三維形態(tài)，實現(xiàn)了“可視化設計”， 設計人員的任何構想均可在計算機上顯示出來，同時幫助業(yè)主打破“技術壁壘”，令其可在第一時間內(nèi)了解到自身的投資達到了怎樣的設計成果。

如“北京某地鐵站建設項目”，其組成部分為站 廳與站臺，分 4 個進出口，且相互貫通。鑒于該工程的合同工期比較緊，采用了平行發(fā)包的方式，參建單位非常多，包括土建施工和機電安裝等單位,再加上該工程的允許施工作業(yè)場地非常有限，進出施工現(xiàn) 場只有 1 條道路,即便如此,施工方案絕不允許無端 變更。基于提高決策效率的目的,采用 BIM 數(shù)字技術進行設計,組建 BIM 工作組,擬定具體而詳細的設計目標，較之傳統(tǒng)的設計方案，其工期需要減少約 30 d，設計成本需要降低約 45%。對于該項目而言, BIM 數(shù)字技術的作用在于如下 2 點：1)以 BIM 數(shù)字技術為手段，以計算機為載體，創(chuàng)建地鐵站點工程專業(yè)三維模型，并進行碰撞試驗，明確三維模型的合理性；2)針對地鐵站點工程進行 Four D 模擬施工,以高度的虛擬仿真技術還原現(xiàn)場施工的情況，以便制定更為合理的施工方案。該工程全面竣工之后,經(jīng)統(tǒng)計分析,BIM 數(shù)字技術較之傳統(tǒng)的設計方案，其工期共減少 33.5 d，僅出現(xiàn)了 1 次設計方案的變更，應用效果非常理想。?

2.3 BIM 數(shù)字技術在施工階段的應用

BIM 模型與建筑工程項目中的真實構件可以 一一對應，建筑工程項目中所存在的紕漏均可通過 BIM 數(shù)字技術予以發(fā)現(xiàn)并及時糾正，確保施工正常 進行，避免造成工期的遷延，增加建筑工程項目的整體成本。鑒于以往常采用的 CAD 技術之下的 ZD 圖樣難以保證施工的質(zhì)量，容易造成工期的遷延。 BIM 數(shù)字技術通過 Four D 模擬施工對施工方案進 行優(yōu)化，促進“精益化施工”。以 BIM 數(shù)字技術為 手段集成建模所需要的全部數(shù)據(jù)，每月甚至是每天 的具體施工方案與目標均可在計算機上清楚地顯示，以施工現(xiàn)場的實際情況為標準進行適當?shù)男拚?與調(diào)整，優(yōu)化既定的施工方案。對于建筑工程項目 的重點部分，可將施工方案進行更為詳細的分解，對 其可行性進行模擬，大至施工設備的進場與材料的放置，小至管線的安裝等均可進行 BIM 模擬施工。?

如“上海世博會國家電網(wǎng)館”的施工方案，其建筑的規(guī)模非常大，被譽為“世博會之心”，肩負著在世 博會期間為西園區(qū)輸電的重要任務，因此其施工質(zhì)量與工期都必須要得到最為有效的保證?！吧虾Ｊ啦译娋W(wǎng)館”的施工最為重要的是合理調(diào)配現(xiàn)場的施工資源，合理安排工期，其中的技術難點是鋼 結(jié)構的施工部分，在立面表皮肌理高度結(jié)合以及斜交叉結(jié)構體系的雙重要求之下，鋼結(jié)構部位的施工 難度大大增加。采用 BIM 數(shù)字技術，創(chuàng)建鋼結(jié)構的斜交叉結(jié)構體系模型，同時進行 Four D 模擬施工安裝，優(yōu)化原先所制定的施工技術方案，掌控整體的施工進度，確保工期，顯示出了 BIM 數(shù)字技術在施工 階段的應用價值。

2.4 BIM數(shù)字技術在運營階段的應用

針對建筑工程項目的運營階段而言，BIM數(shù)字技術的應用價值集中體現(xiàn)在幫助業(yè)主掌握建筑物的使用情況方面，以便對建筑物進行具有針對性的管理與維護。BIM數(shù)字技術的參數(shù)模型可為建筑工程項目的運營提供相應的信息平臺，在BIM數(shù)字技術的參數(shù)模型之下，對建筑工程項目施工階段的全部數(shù)據(jù)進行實時地更新與管理，繼而形成BIM竣工完結(jié)模型，可為建筑工程項目的設備管理提供可靠的技術依靠與參考。在建筑工程項目的全壽命周期之內(nèi)，BIM數(shù)字技術所創(chuàng)建的三維模型可體現(xiàn)出數(shù)據(jù)記錄的特殊優(yōu)勢，與運營維護系統(tǒng)高度結(jié)合，優(yōu)化運營維護的方案，降低建筑物出現(xiàn)意外情況的風險性。

如“某大廈的改建工程”，該大廈始建于20世紀70年代，其主體為鋼筋混凝土結(jié)構，屬于公共建筑的范疇。經(jīng)論證，施工方案決定采用鋼框架結(jié)構進行主體加固與維護，后經(jīng)過改造，建筑物的抗震等級與防火等級均有所提升。建筑平面的兩邊為北向與西向，主入口位于西側(cè)。以Plug-in軟件為載體，采用BIM數(shù)字技術進行運營管理，形成較為完整的BIM數(shù)字技術流程與信息標準，主要是基于設備查看和模型導入等加以實現(xiàn)實時運營管理的。隨后采用FM插件進行BIM模型的二次編輯，把空間數(shù)據(jù)全部導入運營維護的數(shù)據(jù)庫中，繼而實現(xiàn)BIM模型數(shù)據(jù)與運營維護圖形報表的雙向互動。在BIM數(shù)字技術的支持下，以作業(yè)流程為標準，整棟大廈在進行改造之后，其運營維護的過程更為高效與可靠，可有效避免建筑物在使用過程中出現(xiàn)意外情況的風險性，維護業(yè)主與開發(fā)商的雙向利益，體現(xiàn)BIM數(shù)字技術的優(yōu)越性。?

3. 結(jié)語

20世紀已是信息化時代，各行各業(yè)都已經(jīng)逐漸引進了與本行業(yè)相關的數(shù)字技術。針對建筑行業(yè)，當前業(yè)內(nèi)所應用的熱門技術就是BIM數(shù)字技術，可輔助計算機進行繪圖與設計，提高建筑行業(yè)整體的科技含量，以保證建筑工程項目的整體質(zhì)量與施工期限。

作者：聶瑞