摘要：当前，大型建筑施工企业正积极推进BIM技术的应用。“以BIM技术推动管理创新，优化项目管理模式，实施业务流程再造，建立以先进的BIM技术为手段的现代项目管理新体系，实现项目管理信息化，决策科学化，管控精细化”正成为大型建筑施工企业提升核心竞争力的目标和途径。本文拟以BIM技术在某工程中的应用为例，探讨BIM技术的实施内容及应用价值。
关键词：BIM；建筑工程；碰撞检查；施工模拟
引言
随着我国社会的不断发展，人们对于建筑施工质量及效率的要求也越来越高，在新形势背景下，通过各类新型技术的应用来确保建筑工程的开展达到要求。在计算机技术飞速发展，建筑工程施工信息化程度越来越高的基础之上，BIM技术也迎来了飞速发展的时期。同时，BIM技术的实际应用能辅助建设单位更加高效地实现对建筑施工信息、资源等的管理，并能在此基础之上利用这些内容辅助建设单位做出更加科学的决策，最终达到提升建设单位核心竞争力的目的。结合以上内容，针对BIM技术在建筑工程过程中的应用进行研究是非常有必要的，并在对BIM技术的特点进行研究的基础上提出具体的应用策略[1]。
1BIM技术概述
1.1BIM技术概念
BIM技术是一种多维（三维空间、四维时间、五维成本、N维更多应用）模型信息集成技术，可以使建设项目的所有参与方（包括政府主管部门、业主、设计、施工、监理、造价、运营管理、项目用户等）在项目从概念产生到完全拆除的整个生命周期内都能够在模型中操作信息和在信息中操作模型，从而从根本上改变从业人员依靠符号文字形式图纸进行项目建设和运营管理的工作方式，实现在建设项目全生命周期内提高工作效率和质量以及减少错误和风险的目标。
BIM的含义总结为以下三点：
（1）BIM是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。
（2）BIM是一个完善的信息模型，能够连接建筑项目生命期不同阶段的数据、过程和资源，是对工程对象的完整描述，提供可自动计算、查询、组合拆分的实时工程数据，可被建设项目各参与方普遍使用。
（3）BIM具有单一工程数据源，可解决分布式、异构工程数据之间的一致性和全局共享问题，支持建设项目生命期中动态的工程信息创建、管理和共享，是项目实时的共享数据平台。
1.2BIM技术的特点
BIM技术即BuildingInformationModeling，从定义上来说，这一技术的实际应用并不能被简单地定义为对一种或一类软件的应用，BIM技术的应用贯穿于建设生命周期之中，能使建筑行业从粗放向着精细化转变，其具体特征主要表现在三方面。
1.2.1模拟性及执行性
BIM技术的模拟性和执行性主要应用在建筑设计阶段。在传统的设计过程中，设计人员只能依赖现有经验及个人职业素养等来完成对建筑方案的设计，而在BIM技术的辅助之下，设计人员将能有效地针对建筑应用过程中可能出现的状况进行模拟，进而结合模拟所得结果来确定设计方案中的各项参数。举例来说，建筑中的紧急疏散、热能传导等都可以在BIM技术的支持之下完成模拟。在确定设计方案的基础之上，相关管理人员则可以通过BIM技术实现对施工进度的可视化管理，及时发现施工过程中存在的问题，进而更有效地完成对施工进度的监管和控制[2]。
1.2.2项目可视化
BIM技术所提供的可视化功能是具备反馈性和互动性的全过程可视化，而通过对这一特性的应用，建筑工程施工过程中所涉及到的报表生成及效果图展示等工作都能更高效的完成，进而促进建筑方案设计、实际施工、后续运营等过程中各部门之间的沟通和决策的制定，最终达到提升建筑工程施工质量、保障建筑内部各项功能正常运转的目的。另一方面，通过全过程的可视化管理，建筑施工策略的制定也将更加清晰，进而提升业主对建设单位的信任度，保障建筑企业的不断发展。
1.2.3协调性及优化性
建筑工程施工过程中将涉及到大量人员、施工材料、机械设备等内容，而针对现场人员及材料的管理和配置则是确保建筑工程施工能高效开展的关键。在传统的施工管理过程中，由于需要管控的内容相对较多，实际工作展开过程中经常会出现各种各样的问题，甚至导致施工现场出现混乱。在BIM技术的辅助之下，上述问题将能得到有效解决。BIM技术能将施工过程中涉及到的各类数据整合到一起并进行综合显示，施工设计方案中存在的问题将能被更加明确地展现出来，辅助施工管理人员从时间和空间上进行调整。举例来说，建筑电梯井的布置与建筑其他布置之间的协调问题就可以在BIM技术的辅助之下得到解决。
1.3BIM软件发展及认识
在这个飞速发展的房地产时代，建筑行业的发展，由于原来的旧的管理模式和管理的相关软件，逐渐无法适应当今社会的发展。房地产行业追求高效、高利、高质的发展模式，新的问题、新的观念、新的模式已经无法用原来的管理模式所适应，取而代之的是新的管理模式以及应运而生的各种办公软件。前面提到了一些软件，但是这些软件已经无法适应现在社会的需要，因为原来的软件太单调、太死板。比如CAD及其相关的软件，还是按照原来的模式进行平面的图示，无法给人们一个完整的感官图示。使用3DMAX虽然能够给人一个直观印象，但是无法全部看见各种构件的成型的过程。作为BIM软件，将CAD软件和3DMAX完美地结合起来，不仅让人们直观每个构件的细节，也能直观每个房间、每个单元的功能效果。真正做到了立体三维效果，更加具有直观性和清晰性，正如军事地图进化到军事沙盘一样，再到3D立体影像一样，能够很完整地展现一个建筑的完整性，使人们很清楚地知道建筑的骨架和功能板块，有效地帮助人类了解建筑的神韵，也能从根本上知道设计者的良苦用心[3]。
2.BIM时代计算机信息技术应用于建筑工程管理中的必要性
2.1实现对于项目工程的实时管理
建筑工程不同于工业产品，它是静止的、浩大的、短时间无法完成的。在施工过程中施工人员必须要有相应的保证建筑工程施工安全与质量的管理措施，传统的管理方法存在诸多弊端，如信息传递不准确、响应慢等，有造成严重问题的可能性和风险。因此，随着信息和网络技术的发展，采用计算机系统，实现实时管理，能够做到信息的实时传递，促进建筑工程管理工作的通畅开展，有效的监控和管理建筑工程项目。
2.2实现项目工程的全方位管理
建筑工程施工是一项复杂的工程，因具体工程而异，因建筑风格而异，因周边和自然环境而异，因具体实施的人员和装备而异。在复杂多变且恶劣的环境中，采用传统的建筑工程管理模式，不仅造成人力财力和资源的浪费，而且管理质量和水平也得不到控制。采用BIM时代计算机信息技术，一方面可以节省很多人力物力，能更好的准确的协调好更方面管理工作，有效地建设和实施各种项目工程，全方位提高建筑工程管理的水平和质量。
2.3切实提升工程量计算精准性和工作效率
在建筑工程管理中，工程量计算的准确度对工程造价和工期控制有着至关重要的影响。如一个环节计算不准确，很可能造成整个工程的节奏被打乱，成本不受控，工期被延长。因此，采用BIM时代计算机信息技术工程量专用软件来计算，能够大大提高计算结果的精准性。且在此专用软件的应用中，可实现搭建一个建筑工程虚拟模型供多个不同场所和项目所使用，避免重复工作，大大降低工作量，能实际有效的提高工程量计算的时效和工作效率。
2.4实现项目工程管理的多样化
因建筑施工工程一般非常庞大，所以施工前必须对施工地进行详细考察，包括地形地貌和施工周边自然环境等特征等因素，针对这些信息来考虑比较合理的管理方式。同类型的建筑在不同环境中所需采取的管理模式也不能完全一样，这对工程管理也是一种挑战。通过BIM技术能够清楚准确的体现建筑项目工程的每个区域，通过对其整体信息的全面剖析而制定最为有效的策略，对项目工程的顺利开展和实施提供快速有效的工具，能够应对多样化的工程，实施多样化的管理[4]。
3BIM时代计算机信息技术在建筑工程中的实际应用
3.1工程简介
扬州宝龙金轮广场一期工程由住宅、购物街、酒店、附属用房等组成。工程建筑面积62137m2，其中，地上建筑面积48933m2，地下建筑面积13204m2；住宅27层，酒店9层，地下室1层。
3.2工程难点
地下室面积较大、基础标高参差不齐且深度大，施工难度极大；构件节点复杂，施工技术交底难度较大；梁柱节点复杂，加腋较多，施工难度大；二次结构较复杂，填充墙多，若砌块排布不到位易造成大量材料浪费；地下综合管线复杂、墙体预留洞口多；机电设备多，机房管线结构复杂；地下室降板区域多且标高参差不齐，管线综合排布优化难度大；该工程为“三边”工程，出图速度慢，施工图出图质量不高，图纸错误较多；施工场地狭小，材料进场及堆放需根据施工进度严格控制及合理布置，防止材料供应不足及二次搬运。
3.3BIM技术的应用
3.3.1技术支持
（1）图纸问题的发现
BIM模型的建立过程就是发现图纸中问题或疑问的过程。通过建立工程模型，共发现土建问题69处；机电专业通过三维技术交底，提供了管线综合排布方案。
（2）碰撞检查
通过把各专业建立的BIM模型整合在一起，提前查找出各专业空间上的碰撞冲突，并自动输出碰撞报告，辅助设计优化，使得图纸问题的发现、讨论、修改和验证过程的周期大为缩短，同时减少了施工阶段可能存在的返工风险。对该工程地下室所有专业进行了碰撞检查，共检查出碰撞点2316个；对机电及机电与结构专业间影响较大的碰撞点，均给出了三维图形显示、碰撞位置、碰撞管线和设备名称以及对应的图纸位置。碰撞报告见图1所示。
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图1详细的碰撞报告
（3）管线综合
管线综合平衡技术是应用于机电安装工程的施工管理技术，涉及安装工程中暖通、给排水、电气等专业的管线安装[2]。在该项目安装专业的管理上，建立了各专业的BIM模型，进行云碰撞检查，发现了碰撞点后，将其汇总到安装模型中，再通过三维BIM模型进行调整，并考虑各方面因素，确定了各专业的平衡优先级，如当管线发生冲突时，一般避让原则是：有压管让无压管，小管线让大管线，施工容易的避让施工难度大的；电缆桥架不宜在管道下方等。同时，应考虑综合支架的布置与安装空间及吊顶高度等。
通过提前发现问题、提前定位、提前解决问题，协调了各专业之间的关系。由于BIM技术的应用，相比传统施工流程，其地下室管道可提前进行模拟安装，为后续地下室管道安装工作提前做好准备。图2、图3分别为经BIM模型优化前后的管线布置的设计图。
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图2设计优化前的管线布置 图3设计优化后的管线布置
（4）预留洞口定位
为提高结构施工质量，在结构施工前利用BIM技术准确定位混凝土上的预留空洞位置，对班组进行可视化交底，避免二次打洞，破坏结构，根据管线优化结果还可进行预留洞的复核。
（5）3D漫游展示
利用碰撞优化后的三维管线方案，可进行施工交底、施工模拟，以发现本工程的重难点施工部位，并按照场地特点和国家规范制定详细的施工方案，将施工方案模型化、动漫化，让评标专家甚至非工程行业出身的业主管理人员都对施工方案的各种问题和情况都能了如指掌，也方便施工班组了解施工后的管线走向，提高沟通效率。
（6）高大支模
运用BIM技术可设定需要高大支模构件的判断条件，可在短时间内快速查找构件并定位构件位置，为高大支模方案的专家论证提供了有力依据。通过三维可视化，可让施工人员清楚高大支模构件位置及与相邻构件的位置关系。通过BIM技术还可筛选施工危险性较大的构件[5]。
（7）复杂节点的可视化交底
通过BIM系统中的建模软件对工程的复杂节点进行三维可视化和重点部位的三维模型显示，提前预知相关三维构造，做到可视化指导施工并利用三维模型对班组进行技术交底，以有效降低返工率，节约人工成本。
（8）二次结构施工方案的模拟及砌体排布
利用BIM模型对现场的砌体在鲁班施工软件中进行排布，做出相对应墙体的砌体排布图，进而根据排版的砌块规格进行现场集中加工定尺砌块或工厂化加工定制，以精确控制砌体的材料用量，减少材料浪费并缩短施工时间。
（9）脚手架施工方案模拟
应用BIM技术模拟脚手架施工方案，可利于对施工班组进行脚手架搭设、剪刀撑、防护踢脚板及局部节点做法交底，提高脚手架工程的安全系数。
3.2计算工程量数据支持
（1）运用BIM技术可更快速准确地计算工程量，满足现场快速出量需求，节约预算时间。以基础图指标注外附加钢筋为例，通常的人工计算至少需0.5个工作日，运用算量软件之后仅需几秒钟的时间，且计算结果的准确性也得到了有效保证。
（2）分区出量。运用BIM的数据支持功能，还可按区域按进度编制材料采购计划，合理安排资金流动，图4为钢筋用量的自动统计结果。
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图4各施工段分层分规格钢筋用量自动统计
4效果
该项目通过应用BIM技术，大大提升了项目精细化管理水平，有效降低了沟通成本；打破时空界限，提高管控效率，不仅收获了精细化管理带来的好处，还为各岗位技术人员实时提供了精确的工程数据，为施工管理提供了科学的指导和参考。
5BIM时代计算机信息技术的应用前景
BIM技术在未来的发展必须结合先进的通信技术和计算机技术才能够大大提高建筑工程行业的效率，预计将有以下几种应用前景：
5.1移动终端的应用
随着互联网和移动智能终端的普及，人们现在可以在任何地点和任何时间来获取信息。而在建筑设计领域，将会看到很多承包商为自己的工作人员配备这些移动设备，在工作现场就可以进行设计。
5.2无线传感器网络的普及
现在可以把监控器和传感器放置在建筑物的任何一个地方，针对建筑内的温度、空气质量、湿度进行监测。然后，再加上供热信息、通风信息、供水信息和其他的控制信息。这些信息通过无线传感器网络汇总之后，提供给工程师就可以对建筑的现状有一个全面充分的了解，从而对设计方案和施工方案提供有效的决策依据。
5.3云计算技术的应用
不管是能耗，还是结构分析，针对一些信息的处理和分析都需要利用云计算强大的计算能力。甚至我们渲染和分析过程可以达到实时的计算，帮助设计师尽快地在不同的设计和解决方案之间进行比较。
5.4数字化现实捕捉
这种技术，通过一种激光的扫描，可以对于桥梁、道路、铁路等进行扫描，以获得早期的数据。未来设计师可以在一个3D空间中使用这种沉浸式交互式的方式来进行工作，直观地展示产品开发。
5.5协作式项目交付
BIM是一个工作流程，是基于改变设计方式的一种技术，而且改变了整个项目执行施工的方法，它是一种设计师、承包商和业主之间合作的过程，每个人都有自己非常有价值的观点和想法。要提醒两件事情。第一，BIM技术是一个仍在持续发展且同时带来产业改变的新技术，必须不断地透过对新观念、新信息技术、与新案例经验的认识与思考来学习。第二，BIM技术不能仅靠阅读与思考来学习，还必须配合实务应用经验来相辅相成，才能真正地学得其精髓[6]。
我们可以看出，BIM技术因为是从房屋建筑领域开始发展，所以其第一个字母B代表的是Building，但其基本观念也可应用于不限房屋建筑之公共工程领域，再加上相关BIM工具软件之持续发展，因此BIM技术之应用也逐渐扩展到非房屋建筑之公共建设（例如：桥梁、隧道等）中。
6结语
综上所述，为了保证BIM时代计算机信息技术的应用能满足建筑工程开展成效的需求，在后续发展过程中，相关建设单位及技术人员则应在现有基础之上对BIM时代计算机信息技术的应用策略做进一步研究，确保此类技术能更好地在实际施工过程中发挥辅助作用，并保障建筑工程的实施能在施工质量、施工效率等方面达到目标。
参考文献：
[1]王宝新.BIM技术在建筑工程施工管理中的应用[J].建材与装饰，2018（40）.
[2]郁建垣.装配式建筑工程施工过程中BIM技术应用实践[J].建材与装饰，2018（33）.
[3]初玉婷.BIM技术在建筑工程施工管理中的实践[J].山东工业技术，2018（12）.
[4]刘扬.BIM技术在建筑工程绿色施工中的应用[J].工程技术研究，2018（1）：70-71.
[5]王延红.建筑施工管理中BIM技术的应用[J].工程技术研究，2017（2）：66-67.
[5]王小龙.BIM技术在工程施工中的应用[J].城市住宅，2018（9）：97-98+101.
论文作者:孔祥营
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/14
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