建筑信息模型(BIM)技术在房屋建筑工程中应用

建筑信息模型(BIM)技术在房屋建筑工程中应用
摘要：近年来，随着建筑技术，信息传递技术的提
高和人们对可持续性建筑的不断深入研究，传统的CAD等
之类二维设计的施工图无法表达一些复杂的造型，而BIM
技术可以通过三维参数化设计能完美表达设计师的创意。

BIM还能高效地解决复杂管线的空间布置问题。

BIM在设计、施工方面带来了极大的便利。

本文主要分析建筑信息模型（BIM）技术在房屋建筑工程中应用并分析应用效果。

Abstract：In recent years，with the increase of construction technology and information transmission and continuously thorough research of sustainable architecture，construction drawings done by traditional 2D design such as CAD cannot express some complex shapes，but BIM technology can perfectly finish the creativity of the designers
by 3D parametric design. BIM can also efficiently solve spatial layout problems of complex pipelines. BIM has brought great conveniences in the design and construction. This paper mainly analyzes the application of Building Information Modeling （BIM）technology in housing construction and the application effect.
关键词：建筑信息模型（BIM）技术；房建工程；可视化
Key words：Building Information Modeling （BIM）Technology；housing construction；visualization
中图分类号：TU723.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）15-0146-03
0 引言
房建工程是一个典型的具备高投资与高风险要素的资
本集中的过程，一个质量不佳的建筑工程不仅造成投资成
本的增加，还将严重影响运营生产，工期的延误也将带来
巨大的损失。

不幸的是，基于当前设计的不严谨、劳动密
集的技术环境下，建筑工程总是伴随着不可避免的错误、
延期交付和超预算。

而BIM技术的出现完全解决了上述问题。

贯穿于规划、设计与建造过程中的建筑信息模型（BIM）技术改善上述因为不完备的建造文档、设计变更或不准确的设计图纸而造
成的每一个项目交付的延误及投资成本的增加。

BIM技术不仅可以在实物建造完成前预先体验工程，更产生一个职能
的数据库，提供贯穿于建筑物整个生命周期中的支持。

1 传统房建工程管理存在的不足
传统的项目管理模式，管理方法成熟、业主可控制设
计要求、施工阶段比较容易提出设计变更、有利于合同管
理和风险管理。

但存在的不足在于：①业主方在建设工程不同的阶段可自行或委托进行项目前期的开发管理、项目管理和设施管理，但是缺少必要的相互沟通；②我国设计方和供货方的项目管理还相当弱，工程项目管理只局限于施工领域；③监理项目管理服务的发展相当缓慢，监理工程师对项目的工期不易控制、管理和协调工作较复杂、对工程总投资不易控制、容易互相推诿责任；④我国项目管理还停留在较粗放的水平，与国际水平相当的工程项目管理咨询公司还很少；⑤前期的开发管理、项目管理和设施管理的分离造成的弊病，如仅从各自的工作目标出发，而忽视了项目全寿命的整体利益。

因此我国的项目管理需要信息化技术弥补现有项目管理的不足，而BIM技术正符合目前的应用潮流。

2 基于BIM技术的房建工程管理的优势
与传统CAD技术相比，BIM保证了建筑在全寿命周期内各个阶段每个环节运作。

它不仅仅强调建筑项目在策划、设计、施工、运营中某一个方面，而更重视整个过程（各个方面之和）。

因此，BIM在使每一个阶段的独立作业更为完善的同时，更突出BIM技术中的协同作用。

基于BIM的管理模式是创建信息、管理信息、共享信息的数字化方式，其具有很多的优势，具体如下：①基于BIM的项目管理，工程基础数据如量、价等，数据准确、数
据透明、数据共享，能完全实现短周期、全过程对资金风
险以及盈利目标的控制；②基于BIM技术，可对投标书、
进度审核预算书、结算书进行统一管理，并形成数据对比；
③可以提供施工合同、支付凭证、施工变更等工程附件管理，并为成本测算、招投标、签证管理、支付等全过程造
价进行管理；④BIM数据模型保证了各项目的数据动态调整，可以方便统计，追溯各个项目的现金流和资金状况；⑤根
据各项目的形象进度进行筛选汇总，可为领导层更充分地
调配资源、进行决策创造条件。

3 BIM技术在建筑施工中的实施步骤
BIM的全称是Building Information Modeling，也就是建
筑信息模型。

它是以从设计、施工到运营的协调、可靠的
项目信息为基础而构建的集成流程。

BIM技术是通过建筑业应用软件程序来实现的，这些软件类别包括建筑设计、工
程设计、施工管理、预算、设备管理等。

BIM技术在建筑施工中的应用范围较广，涉及方案设计、施工准备、工程预算和设备管理等各个环节，整个施工过
程要进行三维碰撞检验、三维虚拟施工和4D模拟施工（工
作流程图如图1所示）。

3.1 完成数据采集，构建技术框架通过实地考察勘测
或者谷歌地图等方式，采集建筑施工具体数据，构建BIM
技术框架，实现数据接口和数据的交互，IFC文件导入和导
出，开发多重访问系统，采用AutoCAD，CATIA，3DSMAX 等相关软件创建BIM模型。

随后利用数据库技术进行数据的存储，建立平台层，其中数据平台层又包含数据集成的管理平台和可视化的4D平台，完成数据读取、保存、集成和验证功能，构件子信息模型，例如施工进度模型、施工安全模型、施工资源模型或者施工设备管理模型。

根据不同的子模型信息，向模型层和应用层提供数据支持。

在BIM 技术框架中应用层作为最后一层结构，主要实现项目动态管理和冲突分析，提供网络进度和资源优化，实现建模过程。

3.2 调整系统结构，实现主要功能BIM管理系统主要实现的功能是：软件工程管理系统和项目综合管理系统，其中软件管理系统采用C/S构架，项目综合管理系统采用B/S构架，两者之间通过数据管理和模型参数实现无缝的双相连接。

建筑施工BIM系统中以AutoCAD为开发平台建立3D集合模型，同时完成IFC文件结构定义，建立项目组织浏览表。

另外，系统施工还应该创建、编辑、扩展按键技术资料，实现查询编辑和属性扩展功能。

通过引入IFC 格式和3D模型快速建立管理系统和运行维护管理。

3.3 进行分析对比，建立动态系统采用编辑器和工序模板建立工程进度管理系统，完成对计划进度和实际进度之间的分析对比，使得计划进度能够为实际进度提供助力，用动态3D图形展现工程进度。

系统资源动态管理可以自动
计算节点或者工程量，完成人力财力和机械设备的实时查询和统计分析，自动实现工程量动态管理。

施工质量安全管理将施工方和监理单位的工程质检进行安全数据存储，并且将数据安全统计信息显示打印。

施工现场管理可以实现自定义4D属性设置，对现场设施信息进行统计，完成动态现场管理。

3.4 注重安全冲突，建立分析系统施工过程要进行过程模拟，实现单位周期内的正序或者逆序施工模拟，并且具备三维漫游和真实模型现实功能。

基于建筑功能安全和冲突分析，实现结构变革，转化机制体系，施工期间，如果改变结构和体系，应该进行动力学分析计算，并且进行安全性能评估。

对施工过程中出现的进度资源冲突，应该按照计划industry进行对比，实现进度偏差报警功能。

当场地出现碰撞冲突时，可以通过碰撞检验分析算法，实现构件、设施和结构等方面的分析和检验。

3.5 细化应用流程，交付设计成果为了实现计算机模拟，应该将数据进行离散化分析，实现施工进度和资源场地优化系统。

通过各种工序和参数的模拟计算，将施工工序和人力资源进行优化配置，实现多个方案的分析对比。

在4D施工模拟过程中，实现工程数据集成和过程可视化模拟。

BIM系统应用流程应该将系统构架和功能结构结合，应用主体方提供技术资料，协调软硬件系统，设置必要权限，
完成日常管理和深化设计。

应用参照方可以通过网络浏览施工进度和施工安全等信息，也可以进行辅助施工管理。

4 案例分析
以云南城建集团承接的书香雅苑房建项目为例进行分析，该项目总建筑面积96650m2，地上5栋建筑高层，地下2层地下建筑。

地下建筑面积27856m2，地下一层为大型超市，地下二层为大型车库，建筑面积均为13928m2。

地上建筑分两部分，商业建筑和住宅建筑，商业层G1建筑面积为6490m2，商业层G2建筑面积10802m2，商业功能是作为商场和独立商铺；住宅建筑为3层以上的建筑，其中1号楼24层，建筑面积10979m2，2号楼29层，建筑面积11762m2，3号楼29层，建筑面积12599m2，4号楼18层，建筑面积8362m2，5号楼18层，建筑面积7800m2。

本文选取1号楼为研究对象，结合清华斯维尔BIM软件，进行成本控制分析。

4.1 工程设计阶段合理布管之后进行碰撞检查有利于发现设计错误，并且能节约建筑层高，这是直接的经济效益。

在该项目中，地下车库建筑层高为
5.2m，最初设计建筑层高为
6.2m，地下车库占地13000m2，由于地质原因，最终选择爆破开挖，每1m3地基爆破需花费100元，算上边坡支护、排水等工作，总共需花费500余万元，这1m的建筑层高节约正是对管线的合理设计布置，为业主单位节
约了500余万元的成本。

利用BIM软件中的碰撞检查功能，不但业主方减少了
因为设计错误造成的施工索赔，有效地减少了投资成本，
而且减少了施工方的压力，避免了返工现象的出现，尽可
能地保证了施工进度，这是一个双赢的结果。

由此可见，BIM技术在施工项目进行初期就能利用本身的技术特点有效帮助业主方进行施工项目的成本控制。

4.2 施工建设阶段在本项目具体施工前，业主单位要
求将合同中全部的“C1001铝木窗”更换为“C1010塑钢窗”，同时将窗台高度由650mm提升至950mm（如图2所示）。

业主要求的这一施工改动，将引起窗户周边构件的工程量
的变化，例如砌体工程量。

按照传统模式的做法，造价人
员将根据2D平面施工图纸，人工计算改动后的构件工程量，并将造价文件中的相应部分进行重新计算汇总，这样一来，不但加大了造价人员的工作量，并且无法保证改动后计算
结果的准确性。

通过BIM软件的模型构件修改，在BIM模型中直接修
改“C1001铝木窗”的构件名称及构件属性，BIM软件将根据修改后的结果，自动修改窗户周边相邻构件的工程量，
并在汇总报表中进行修改，准确无误地体现出这一工程变
更在施工过程中的经济意义。

5 结束语
BIM技术在高、精、尖等大工程中的应用正发挥着越来越大的作用，大大提高了建筑行业的工作效率，减少了施工过程中出现的问题，为越来越多的大型、特大型建筑的顺利施工提供了可靠的保证，为建设项目工程各方带来了可观的经济效益和社会效益。

参考文献：
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