BIM技术在建筑施工中的应用研究

BIM技术在建筑施工中的应用研究【摘要】：近年来，随着我国工程建设信息化的不断发展。BIM(建筑信息模型)技术作为新一代的计算机辅助设计的基础性技术，在我国工程建设领域的应用越加广泛。介绍了BIM技术的概念及其在国内外建筑行业的发展状次，重点研究了在建筑施工阶段BIM技术的应用价值、存在的问题及解决的方式，为今后建筑施工企业应用BIM技术于实际工程，提供了一定的参考。【关键词】：BIM建筑施工工程建设信息化。随着社会文明的发展，信息技术己经为制造业、电子业等行业带来了革新性的变化，而建筑业信息化程度还一直处于较低水平。在追求低能耗、低污染、可持续发展的大背景下，工程建设信息化己经成为了时代发展的必然方向。BIM技术作为一种新一代创新性的计算机辅助设计工具与生产方式。成为建设信息化技术在建筑业的直接应用。1BIM技术概述BIM(buildinginformationmodel)是建筑信息模型的简称。是以建筑工程项目的各项信息为基础。建立起的三维建筑模型。BIM不仅是通常理解的一种或者一类软件。也不局限于建筑模型的建立。BIM是贯穿于整个建设项目生命周期的信息集合，是一种有别于传统的工作模式和协同管理模式，是将传统粗放型的建筑行业向精细、高效、统一转变的一场技术革命，这次技术革命被称为是建筑行业继20世纪甩掉手工绘图板向CAD技术转变后的又一次重大的技术变革。BIM技术的提出始于20世纪末的美国，近年来，BIM技术的应用在欧美及日本等国家发展迅速。统计表明美国建筑300强企业中80%以上都应用了BIM技术。而且欧美国家相继出台了国家的BIM技术实施标准。应拟仿真是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及传感技术的基础上发展起来的交叉学科.目前该技术在军工、航天、机械制造等领域广泛应用，在建筑工程施工中的研究与应用刚刚起步，主要集中在三维((3D)建模技术或BIM(BuildingInformationModelling)技术、4D技术.BIM技术主要集成了建筑项目本身的相关信息，属于静态信息，主要用于项目设计分析；4D技术则基于3D模型，引人时间因素，进行施工进度的可视化展示，但没有考虑资源等关键因素.虚拟仿真施工技术将可视化技术在建筑项目中的应用提高到一个新的水平。目前我国BIM技术应用还处于起步阶段。应用BIM的建筑企业不到10%。但在中央“十一五”国家科技支撑计划重点项目《现代建筑设计与施工关键技术研究》中，己明确提出将深入研究BIM技术。并构建基于国际标准和符合我国国情的BIM规范标准，把BIM列入“十二五”期间建筑信息化的发展重点，数字城市的建设是建筑科技发展的总体目标。BIM技术的发展是达到这一目标的必然途径。目前国内己有许多成功应用BIM的案例，如上海中心大厦、奥运“水立方”场馆、世博场馆等大型复杂建设项目，都取得了不错的应用效果。2BIM技主要技术内容虚拟仿真施工主要包含以下技术内容:（1）三维建模技术运用全维建模和建筑信息模型(BIM)技术，建立用于进行虚拟施工和施工过程控制、成本控制的施工模型。该模型能将工艺参数与影响施土的属性联系起来，以反应施工模型与设计模型之间的交互作用，施工模型要具有可重用性，因此必须建立施工产品主模模型描述框架，随着产品开发和施工过程的推进，模型描述日益详细。通过BIM技术，保持模型的一致性及模型信息的可继承性，实现虚拟施工过程备阶段和各万面的有效集成。(2)仿真技术计算机仿真是应用计算机对复杂的现实系统经过抽象和简化形成系统模型，然后在分析的基础上运行此模型，从而得到系统一系列的统计性能。仿真的基本步骤为:研究系统—收集数据—建立系统模型—确定仿真算法—建立仿真模型—运行仿真模型—输出结果，包括数值仿真、可视化仿真和虚拟现实VR仿真。(3)优化技术优化技术将现实的物理模型经过仿真过程转化为数学模型以后，通过设定优化目标和运算方法，在制定的约束条件下，使目标函数达到最优，从而为决策者提供科学的、定量的依据.它使用的方法包括:线性规划、非线性规划、动态规划、运筹学、决策论和对策论等等。(4)虚拟现实技术操作者沉浸其中并与之交互作用，通过多种媒体对感官的刺激，获得对所需解决问题的清虚拟建造是在虚拟环境下实现的，虚拟现实技术是虚拟建造系统的核心技术。虚拟现实技术是一门融合了人工智能、计算机图形学、人机接口技术、多媒体工业建筑技术、网络技术、电子技术、机械技术等高新技术的综合信息技术。目的是利用计算机硬件、软件以及各种传感器创造一个融合视觉、听觉、触觉甚至嗅觉，让人身临其境的虚拟环境。操作者沉浸其中并与之交互作用，通过多种媒体对感官的刺激，获得对所需解决问题的清晰和直观的认识。3BIM技术在施工阶段的应用价值BIM技术是贯穿于建设生命全过程的技术模式。工程建设的施工阶段。是将建设项目规划设计变成现实的关键环节，施工企业建立以BIM应用为载体的项目管理信息化体系，能够提升施工建设水平，保证施工质量，得到更多的经济效益。BIM技术在施工阶段具体应用价值体现在以下几个方面：1)三维渲染，宣传展示，给人以真实感和直接的视觉冲击。依据施工计划，形象地展示场地和大型设备的布置情况，复杂节点的施工方案，施工顺序的选择，进行4D的模拟，对不同的施工方案进行对比选择等。建好的BIM模型可以作为二次渲染开发的模型基础。大大提高了三维渲染效果的精度与效率，给业主更为直观的宣传介绍，提升中标几率。例如浙江建工集团的浙商银行总部大楼、浙报大楼、地铁盖挖逆作施工中的应用都起到了很好的效果。2)快速算量，大幅提升精度。BIM数据库的创建，通过建立6D关联数据库。可以准确快速计算工程量，提升施工预算的精度与效率。由于BIM数据库的数据粒度达到构件级，可以快速提供支撑项目各条线管理所需的数据信息，有效提升施工管理效率。通过BIM模型提取材料用料，设备统计.管控造价，预测成本造价，从而为施工单位项目投标及施工过程中的造价控制提供合理的依据。3)精确计划，减少浪费。施工企业精细化管理很难实现的根本原因在于海量的工程数据无法快速准确获取以支持资源计划，致使经验主义盛行。而BIM的出现可以让相关管理人员快速准确地获得工程基础数据，为施工企业制定精确人材计划提供有效支撑，大大减少了资源、物流和仓储环节的浪费，为实现限额领料、消耗控制提供技术支撑。4)虚拟施工，有效协同.三维可视化功能再加上时间维度。可以进行虚拟施工.随时随地直观快速地将施工计划与实际进展进行对比，同时进行有效协同.施工方、监理方、甚至非工程行业出身的业主领导都对工程项目的各种问题和情况了如指掌。这样通过BIM技术结合施工方案、施工模拟和现场视频监测，大大减少建筑质量问题、安全问题，减少返工和整改。5)碰撞检查，减少返工.BIM最直观的特点在于三维可视化，利用BIM的三维技术在前期可以进行碰撞检查。优化工程设计，减少在建筑施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性。而且优化净空.优化管线排布方案.施工人员可以利用碰撞优化后的三维管线方案.进行施工交底、施工模拟，提高施工质量，同时也提高了与业主沟通的能力。4施工企业BIM应用中存在的主要问题第一，对信息化建设的认识和信息化意识有待加强。建筑施工企业信息化建设是国家建筑业信息化的基础之一也是企业管理转型、升级的关键工作，是企业管理的新鲜事物.但是，在实际工作中，企业决策层、管理层和作业层的人员对此项工作普遍存在认识不足、意识不强、动力欠缺的现象。第二，对信息化建设的资金投入不足.目前，建筑施工企业开展信息化建设，包括了硬件的投入和软件的开发，需要较大的资金投入，特别是企业在首期建设中.需要很大的资金投入量，通过机房改造、硬件升级、软件开发和采购等，才能形成企业信息系统和发挥效用.但建筑施工企业是微利行业，产值利润率、资产利润率均远远低于其他产业，难以筹措大量资金进行信息化建设和维护.第三，专业技术人员数量不足、质量不高.在建筑施工企业内部，从事计算机应用和管理的专业属小众业务。人员配备少，开发能力弱.特别是既懂计算机技术、又懂建筑专业技术的复合型人才更为缺乏，难以满足企业信息化建设的需要。第四，政府和行业主管部门的政策支持缺失。迄今为止.对于建筑施工企业信息化建设工作。政府和行业主管部门只提要求，不提政策扶持，所有的资金投入(包括硬件升级、软件开发和系统维护等)均由企业自筹.严重打击了企业开展信息化建设的积极性。此外，政府和行业主管部门在软件开发及标准制定方面尚未有行动，仅靠企业自身难以开发易用性好、兼容度高、运行稳定的信息化软件。5施工企业如何开展BlM技术应用1)BIM技术在建筑行业迅速发展的大背景下，随着国家相关政策的不断出台和建设投资方对于BIM技术的重视程度增加，施工企业决策者要及时转变方向提出策略，积极主动地投入到BIM技术的研究和应用中。2)BIM技术对软硬件的要求较高，需要投入较大的资金进行计算机硬件的升级换代，BIM软件前期投入费用较高。但是正版软件功能齐全，适合企业作为商业用途使用，软件厂家同时可以提供配套的咨询和培训服务。3)BIM软件的使用需要既能够熟练地操作计算机又具有工程建设专业知识的技术人员，而且一个项目工程量很大，需要一整个团队协同工作才能完成，例如中建二局在天津邮运码头客运大厦的项目中采用BIM技术时，招聘了40多名计算机专业的技术人员。整个项目涉及7家单位，建立了7个模型才最终完成。因此，培养和引进BIM技术的相关人才是BIM技术能否推广应用的关键。4)目前施工单位对于BIM技术的应用还处于探索应用阶段，没有太多的实际工程经验，BIM软件中包括一些族库的设置都还不符合中国规范的要求，需要施工单位花费一定时间积累经验，建立起自己的构件族库.甚至自己的BIM企业标准。5)组织BIM团队进行软件的相关针对性培训，从简单的小项目开始，逐步向大型项目迈进，积累经验，面对复杂项目时做到合理地组织人员的分配，提高团队的协同设计工作能力，组建成熟的BIM技术应用团队，应对各种不同项目任务的挑战。6结束语BIM技术目前在我国的推广和应用还处于初级阶段，但是参照欧美发达国家建筑行业的发展情况，随着国家相关政策的相继出台和建设主管部门的引导与支持，未来必将有更广阔的发展空间，必然成为建筑行业发展的目标和方向。作为施工单位，在建筑新技术发展的关键阶段，需要在深入研究BIM技术利弊的同时，及时转变公司决策战略，提前做好人力物力准备。主动将BIM技术应用于实际项目施工中，这样才能在未来的市场上抢占先机，走在建筑行业发展浪潮的前列。