摘要 BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型) 是一种实现建设项目物理功能特性的数字描述和管理的新型三维虚拟化数字技术，它的目标是建立从项目论证到建筑设计、施工、运用维护，直至最终
BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型) 是一种实现建设项目物理功能特性的数字描述和管理的新型三维虚拟化数字技术，它的目标是建立从项目论证到建筑设计、施工、运用维护，直至最终拆除的全生命周期数据库[1]。从理论上讲，BIM 模型包括设计、施工、管理和运维等阶段，由于其能够实现项目数据的共享、共用，因而保证了信息与现实之间的协同——BIM技术实现了施工场景可视化模拟呈现，大大消除了传统工程管理中存在的不确定、不可控、不直观等弊端，因而，其在建筑工程领域的应用越来越广泛，已成为近年来工程建筑施工领域的研究热点[2]。不仅如此，基于 BIM技术的建筑施工管理亦将成为未来建筑行业可持续发展的重要趋势，本文描述 BIM 技术原理，并分析其在建筑工程施工管理中的应用价值与应用路径。
一、BIM 技术的概念、性质及其功能
(一)BIM技术的概念 Autodesk(欧特克公司)公司于 2002 年提出的 BIM技术作为虚拟化数字技术，已在世界范围内广泛应用。近二十年来，随着 BIM技术的不断发展，其内涵与外延一直在拓展，至今仍未形成确定性的定义。美国国家建筑信息模型标准(NBIMS)的定义是：“以立体数字形式表达项目的物理和功能特征;提供一个资源共享平台，项目中的所有参与者都可以获取相关信息来维护整个项目，且贯穿于整个建筑工程施工的全生命周期;各方可以在项目的不同阶段输入、提取、更新和修改 BIM模型和数据库中的相关信息。”[3]从上述定义看，BIM技术至少有 3 层核心含义(如图 1)：
(1)BIM 是基于 3D 技术的建筑数字信息集成，主要集成有关建筑物的几何数据和非几何数据;(2)BIM是一个以 3D 可视化模拟建筑施工的模型化过程，它可以分析整个建筑施工全周期，其包括施工方案模拟、可视化交底、3D 动态进度监控系统等;(3)BIM是一种管理工具，其核心技术还可以实现建筑施工信息的调控与组织，即通过平台系统实现建筑信息管理。
(二)BIM技术的性质 BIM 和 CAD 之间最本质的区别是数据集成与数字模拟。BIM是一种数据集成模型，其可以将不同格式、不同特征、不同来源、不同施工阶段的建筑信息实现逻辑集成与可视化数字模拟。BIM 技术在实际应用过程中涉及许多软件，但无论是应用软件还是建模软件，各软件彼此之间都要求实现数据传输与数据共享[4]。可见，BIM具有集成性、可视化模拟性、共享性与互操作性。
(三)BIM技术的功能 BIM模型的核心功能是可视化模拟，其能够将建筑数据转换为可以直观感知的可视化立体图像视频信息。在传统建筑工程中，建筑数据信息以平面图形方式显示在工程图纸上，以作为施工参考。传统建筑图纸虽然有助于施工方明确设计师意图，但仍具有很大的局限性，要求相关人员具有空间想象力与丰富的经验。尤其是在当前建筑物造型设计愈加强调艺术性、新颖性和独特性的情况下，仅依靠平面图纸很难完全将设计意图呈现。 BIM模型依托 3D 图形、视频图像不但可以显示平面数据，而且还可通过多维度、全视角的 3D 影像模拟设计，实现建筑施工全过程的立体化呈现。正是因为 BIM模型可以使施工过程的每个步骤都清晰可见，因而有效消除了施工方因想象力不足导致与设计要求之间不一致的诸多问题，大大提升了建筑施工效率和精度。
二、BIM 技术在建筑施工管理中的应用意义
(一)有助于优化建筑的构件设计为了保证建筑的质量，施工前往往需要对整个工程施工过程进行可行性分析，并准确计算出建筑构件的合理性和合格性。应用 BIM系统便可以在建筑设计阶段就进行建筑构件模拟实验，通过对每个构件进行仿真实验，确保了质量的可靠性[5]。同时，基于 BIM技术，还可以对建筑的每个构件进行合理性分析，提前发现问题，进而不断调整设计，选择最优的建筑构件，优化整个建筑设计方案。
(二)实现了对工程实施进度监控 BIM系统不仅可以动态反映建筑的施工进度(查询和监控施工进度)，也可以管理建筑施工进度。由于 BIM模型集成了建筑材料、建筑成本、建筑劳力等一系列建筑工程数据，因而，基于 BIM技术的建筑施工模拟与监控系统，可以将模拟数据与实际施工进度表进行比较，并分析偏差，进而对进度表进行预警。在实操中，建筑施工现场存在诸多未知的影响因素，有时需要根据实时情况调整施工进度。依托 BIM建筑施工模拟系统，相关人员可及时掌握设计方案与实际施工进度之间的差异，并进行比较分析、控制和调整，以确保施工过程中各个环节的准确性。
三、BIM 技术在建筑施工全周期管理中的应用路径
近年来，我国建筑企业和研究学者对 BIM技术在建筑工程中的应用进行了大量研究，这一研究课题已成为土木工程领域的研究热点之一。孙佳琦、孙晖、杨晓毅(2018)等认为，在建筑工程建设中，应全面探索 BIM在施工全周期中的应用，通过分解施工环节，运用 BIM技术有针对性地解决建筑施工中可能遇到的各种问题[7]。
(一)基于 BIM 技术的施工准备流程优化：检验方案，调整施工设计建筑施工准备的主要任务是为项目的顺利进行准备必要的人力资源、技术工具及生产资源，如做好建筑施工设计、准备施工设施;联系适当的材料供应商和分包团队;规划和安排施工人力资源和施工进度。由于 BIM技术具有直观的可视化特点，因而在施工准备阶段，技术人员的主要任务是结合自身经验和现场条件，检查施工可视化数据模型的准确性，不断发现问题，调整设计，进而优化施工路径，基于 BIM技术的施工准备流程，如图 2 所示。第一，明确 BIM技术的应用目标。BIM技术的应用目标是通过视频仿真，演示施工过程，让施工方可以根据模拟情况调整施工布置，避免因布局不科学造成的施工不合理或安全隐患。第二，应用 BIM调研设计方案。传统的建筑施工设计取决于工程技术人员的经验，由于工程量巨大，在设计方案审查中经常会发生疏忽大意。 BIM技术具有直观的可视化属性，因而在施工准备阶段就能够有效预见可能存在的问题，进而规避失误。在建筑工程准备阶段，施工单位可以基于 BIM模型方案，结合施工现场的实际情况，对建筑施工进行优化和完善。通常设计方案体现的仅仅是建筑师的设计意图，因而，在施工前，施工单位应根据实际情况添加节点的详细施工设计，而 BIM系统便可为其提供技术通道。
(二)基于 BIM 技术的建筑施工模拟：动态模拟、展示施工现场环境建筑工程项目在施工过程中受地质、天气、空间等因素的影响极大，因而，在施工过程中亦需要不断调整。基于 BIM模型可以对建筑施工进行动态模拟，可视化展现施工环境。第一，基于 BIM三维模型的动态模拟。在建筑工程施工中，基于 BIM技术的施工动态模拟，即使用 BIM技术将现实环境和组件转换为建筑信息模型可识别的数据信息，并指导现场施工，如结合建筑的三维模型与建筑施工设计数据，对施工关键技术进行可行性模拟。基于 BIM三维模型的动态模拟作为直观的过程仿真，有助于施工方有效地分析复杂结构的施工流程，从而优化施工计划。一般而言，BIM 技术应用和程序仿真的重点包括施工仿真分析、关键施工过程的动态显示。施工模拟应以施工计划的整个过程为目标，并清晰反映施工期间应注意的主要事项;仿真分析是 BIM技术应用的重要组成部分，在建筑结构的安全分析中， BIM模型的优点是为仿真分析提供了良好的模型基础[8]。第二，基于 BIM的施工场地布置。施工现场的标准化是施工企业文明安全施工的重点，合理的施工现场规划可以减少施工作业范围内的空间冲突，并提高安全性。基于 BIM的施工场地布置，即通过虚拟的施工现场环境，优化建筑材料和设备的布置，提高工作效率;通过场地规划模型与物联网相集成，实时监视建筑区域内人员的分布、优选起吊设备、科学规划施工道路，以确保人员和材料的安全。
[参考文献]
[1]孙秋荣.基于 BIM技术的某超高层钢结构项目施工可视化仿真研究[J].钢结构,2019(2):116- 120.
[2]龙云,钟凯.利用 BIM技术进行施工可视化交底[J].施工技术,2018(17):138- 140.
[3]王孟钧,钱应苗,袁瑞佳等.国际 BIM研究演进路径、热点及前沿可视化分析[J].铁道学报,2019(6):9- 15.
《BIM 技术在建筑工程施工管理中的应用》来源：《湖南工业职业技术学院学报》，作者：康荣冰
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