1、BIM技术在施工企业中的应用文献综述摘要：近年来，随着我国BIM（建筑信息模型）技术的研究和推广,BIM在我国工程建设领域的应用越加广泛,在追求低能耗、低污染、可持续发展的大背景下， BIM 已经成为建筑变革的关键性技术，在施工企业中逐步得到普及和应用，一些大型施工企业率先在项目实践中，开始引进和应用BIM，掀起了行业BIM应用的一股热潮。关键词：BIM（建筑信息模型）；施工；碰撞1 前 言BIM 的英文全称是Building InformationModeling，国内较为认可翻译为：建筑信息模型。BIM 的概念最早由美国乔治亚技术学院(GeorgiaTech College) 建筑与计算机
2、专业的查克伊斯曼博士(Dr. Chuck Eastman)在30 年前提出：“建筑信息模型集成了所有的几何模型信息、功能要求及构件性能，利用一个单独的建筑模型涵盖建筑项目全寿命周期内的所有信息，包括过程信息，如施工进度、建造过程、维护管理过程等。”国际标准组织设施信息委员会(Facilities InformationCouncil)对BIM 的定义是：“建筑信息模型，是在开放的工业标准下对设施的物理和功能特性及其相关的项目生命周期信息的可计算或运算的形式表现，与建筑信息模型相关的所有信息组织在一个连续的应用程序中，并允许进行获取、修改等操作。”近几年，BIM 已经成为建筑变革的关键性技术，在
3、施工企业中逐步得到普及和应用，一些大型施工企业率先在项目实践中应用。2. 我国在施工阶段对BIM技术的应用2.1 BIM技术在施工阶段的应用的研究部分学者在对BIM技术在施工阶段应用中的研究：学者周春波在2013年总结出BIM技术在施工阶段的应用价值有以下五个方面。(1) 三维渲染，宣传展示，给人以真实感和直接的视觉冲击。(2) 快速算量，大幅提升精度。(3) 精确计划，减少浪费。(4) 虚拟施工，有效协同。(5) 碰撞检查，减少返工。学者焦安亮，张鹏在2013年总结中建七局BIM 技术实施案例中总结出在施工中应用BIM技术的方面。（1）模型漫游，可以比较全面地评估任意位置景观可视度，从而为项
4、目的整体评估提供全面、科学的依据。（2）管线碰撞检查，发现部分管线标高错误，桥架与结构发生碰撞以及管线与管线发生碰撞。（3）技术交底，针对某些节点复杂，构件空间关系定位等问题，建立模型，指导施工。（4）仿真施工模拟，针对施工难度较大工作，通过建立BIM 模型，对施工进行模拟，验证施工方案的可行性。（5）基于BIM 模型，开展远程“图纸”会审，BIM 模型能够直观反映会审中暴露的问题，便于实时变换角度进行全方位、多角度观察，便于各专业协调沟通、同步调整，实时反馈，讨论修改。（6）施工现场配合BIM 模型提供了三维交流环境，便于施工现场各方交流的平台，方便各种方案论证，提高协同能力。学者王陈远于2
5、012年在基于BIM 的深化设计管理研究中对基于BIM 的深化设计管理流程进行了深入剖析，充分考虑了深化设计和BIM 的技术特点，建立了以施工企业为主体的深化设计管理流程，阐述了深化设计的具体内容，明确了项目各个参与方的责任，建立的管理流程能够保证深化设计的质量，为解决施工中因设计与现场产生的诸多冲突提供了切实可行的管理流程和方法。通过基于BIM 的深化设计管理，得到经过复核的深化设计BIM 模型、相应的碰撞检查报告和优化建议报告，对协助建设单位及设计单位进行深化设计的审核，保证施工单位深化设计质量具有重要意义。学者张笈玮，樊博琅等在2014年关于某异形薄壁混凝土风洞工程施工中关于BIM的应用
6、进行了详细阐述。异形薄壁混凝土风洞工程主体结构复杂，施工难度大，基于实际工程，阐述了BIM 在异形薄壁混凝土风洞工程施工阶段的应用，提供了风洞工程BIM 施工模型的创建方法以及模型服务于具体施工过程的实践内容和路径，为BIM 模型指导风洞工程施工打下基础。学者张建平，余芳强于2014年针对高速公路点多线长特点，提出了多细度BIM 施工模型以及相应的多层次4D 施工管理技术，开发了“基于BIM的邢汾高速公路4D建设管理系统”，并应用于实际工程中。通过创建邢汾高速公路整体线路、工程标段、重点桥隧/路段等不同细度的BIM 施工模型，实现了基于BIM 的宏观、中观和精细化管理相结合的多层次4D 施工管
7、理和可视化模拟。为高速公路工程建设的BIM 应用提供了方法、技术、系统和应用示范，可明显提高工程建设管理的信息化水平和效率。2.2 BIM技术在施工阶段的工程实例应用2.2.1 BIM技术在地铁施工过程周边建筑加固中的应用【5】（1）模型创建首先 输人既有建筑物的模型信息，包括外轮廓、基础情况（ 桩基位置、深度， 箱形基础尺寸、位置等），以便在加固处理时进行位置判断， 即图形判断上的碰撞检测， 避免后添加的加固构筑物与既有建筑、地图关键点累积沉降值下设施发生空间上的碰撞。其次，输入当前地铁工程的空间信息，包括隧道、车站位置及空间尺寸；也可以直接从其他设计图中导入图形信息（三维CAD图形信息），
8、在三维显示中进行位置检查。最后输人加固措施中要创建的构筑物隔离桩、隔离墙注浆孔等尺寸及位置。在此过程中也要对建设地铁附近的既有地下管线、电缆等进行空间位置信息输入，避免在加固措施实施时对其造成破坏。所有建筑物、构筑物信息化输人后， 对信息的空间合理性进行判断， 查看是否符合空间碰撞要求隔离措施与建筑物保持的安全距离是否符合要求， 打孔位置是否与已知基础相交， 并获取碰撞列表， 以便对有问题位置进行调整。（2）检测流程把肘间信：息添加到软件中并按照：工程进度， 输入检测数据到空闻糢塑中；软件自动更新图形， 显示加固措施下形成的建筑物沉降、变形、检测点的沉降累积等信息。并把最不利位置以特殊颜色显示
9、出来以便改进措施， 防止破坏加剧。对加固的效果进行预测判断提前采取预防技术手段处置， 避免更大的危害情况发生， 从而减少对地铁邻近建筑物的影响与破坏， 同时降低处置费用， 节约成本。（3）获取结果通过使用基于BIM技术并结合相对应软件的开发利用， 地铁施工过程中对周边建筑物的影响都可以掌握在可控范围之内。利用软件可以对周边建筑及基础等构筑物所要发生的趋势提前预知，做到BIM的4D虚拟施工，模拟在建地铁与加固的相关建筑物的空间位置，判断各个构件之间位置关系是否合理；控制施工进度；监控施工质量；对施工材料进行自动化管理；在施工过程中检测建筑物沉降变形数据并输入软件，用软件仿真模拟建筑物、地基等的变
10、化趋势，判断当前措施是否能够满足加固要求，从而及时提出改进措施，实现高效施工，保证安全的同时节约成本。2.2.1 BIM技术在指导钢筋混凝土环梁施工中的应用【6】中航紫金广场中钢筋混凝土环梁的尺寸高度大小不一，且每个混凝土环梁与多条直线混凝土框架梁连接，单节点处最多有6 条直线混凝土框架梁交接，因此对于钢筋混凝土环梁节点的施工，在搭设支撑脚手架、环形模板制作、模板拼接加固、环形钢筋加工制作、现场钢筋绑扎、混凝土浇筑等方面的都将给施工造成一定的难度。该工程钢筋混凝土环梁的施工采用BIM 软件中的evit2013 进行建模，GJ2013 钢筋三维算量进行钢筋安装步骤分解，并采用3Dmax 渲染效果
11、，模拟出混凝土环梁的整个施工过程，包括精确定位脚手架、模板、钢筋等布置及安装、钢筋安装至混凝土浇筑、拆模等过程把握施工要点，攻克施工技术难点，从而使钢筋混凝土环梁质量得到保证、施工进度上也得到了提升。此项技术的应用，让整个施工过程具备了可视性和直观性，更便于指导施工。2.2.1 基于BIM 技术的地铁风水电安装碰撞检测【11】在上海轨道交通11 号线石龙路站碰撞检测实例。使用Revit MEP 构建通风空调系统、给排水系统和动力照明系统三个专业的BIM 模型，构建模型根据每个专业的不同系统进行区分。为使得BIM 模型更加便于现场分析和效果逼真，除去风水电三个专业之外，在进行碰撞试验之前还须建立
12、站前土建专业结构图及各系统专业图纸，便于完成管线与结构之间的碰撞检测。实际操作中，数据分析人员根据施工图纸将图纸中各专业管线、支吊架、空调设备、风机、水泵等各类信息通过evit MEP 进行构建，经过分析核对后通过Navisworks Manage 软件进行管线结构综合分析，建立BIM 石龙路站模型。首先通过Navisworks Manage 软件中的数据信息处理工具来设置管线之间容差值，考虑到管线操作空间及保温层厚度后，BIM 模型对车站建筑、结构、风水电转业及各类系统专业模型进行碰撞分析，根据软件提示全车站共有碰撞点1 000 余处。其次，剔除已经完成施工的建筑和结构中的碰撞冲突，在对土建
13、信息修正后，核对碰撞点。经过统计分析，约有13% 为喷淋系统支管和各专业管线碰撞冲突，通过调整标高可以避免这类冲突。经与设计沟通，在消防允许范围内将喷淋系统支管高度进行调整，将碰撞检测冲突进一步减少通过BIM 碰撞检测后，根据发现的碰撞点，在管线综合优化中采取调整不同专业标高、调整风管规格或者桥架结构等方式来避免碰撞，在施工过程中进行实时记录，减少了各专业之间由于施工不同步造成的摩擦，避免安装后出现返工、误工的情况，节省费用30%左右，经济效益明显。2.2 BIM在绿色节能中的应用2.2.1 BIM在绿色节能中的应用研究学者肖良丽，吴子昊于2013年提出BIM 技术在为绿色建造方带来的价值有以
14、下三个方面。（1）利用BIM 技术应用软件创建好的BIM 模型，软件可自动检查碰撞情况，甚至是软碰撞情况（低于规定间距即报警），提供碰撞检查报告，寻找出最佳的解决途径，从而根本上杜绝因碰撞引发的资源浪费、能耗和工期损失。（2）利用BIM 技术，进行精确断料、装饰块体的排版、模板的木工翻样，进行优化下料，可大为减少废料，减少材料损耗。在计划上，可以通过虚拟的施工来判断所需要的资源及配备情况，从这个意义来讲，大大节约了资源，避免了浪费。（3）利用BIM 技术、信息共享的原理，大家都向最新的BIM 实时获取准确数据的能力大为提升，项目协同能力提高，在一定程度上加快了工期推进，降低了资源消耗。2.2.
15、2 BIM在绿色节能中的应用实例【12】学者管昌生，张海华等以位于武汉地区的一栋10层的典型办公楼为背景，将建立的BIM模型导入到节能分析软件中，通过对该建筑的太阳辐射、建筑遮挡和建筑能耗等分析对该项目进行建筑节能分析。通过对建筑的太阳辐射分析和最佳朝向分析，测算出最佳朝向和最差朝向，并得出标出了最佳朝向，最差朝向。同时还分析出了全年平均辐射量，最多的朝向（），过冷期辐射量最多的朝向（），过热期内辐射最多的朝向（），以及各个朝向的曝射量。该项目主要是根据建筑所处武汉地区的环境的空气湿度温度、流速等来确定一个相对舒适的区域，为建筑的被动设计策略提供依据。通过设置人的活动量、窗墙的比例，以及太阳能
16、采暖效率，根据气候数据对模型进行分析，并得出，当将窗墙比例提高到时，月间的室内热舒适度都有很大提高。除了对单独的某种策略进行分析之外，还对这些策略进行组合，以找到最佳的节能、舒适的组合方案。并得出被动太阳能采暖在月份和月份的效果最好，分析出了被动设计前后的舒适度，可以提高建筑舒适度倍，效果显著。遮挡分析主要是根据太阳运行轨迹图，相关的气候条件，建筑周围的环境，以三维模型的效果图来直观显示建筑的遮挡及投影情况。该项目中用大小、形状、高度等相近的块体来表示小高层办公楼周围的建筑，并且与要研究的办公楼之间的距离是相同的。通过模拟来确定办公楼的遮挡及投影情况。根据规范，按照普通办公楼的人均占有面积、常
17、规的在室率及不同房间电器的功率，对该栋建筑进行的空调系统能耗分析。得出，该建筑中在、月的制冷所耗的能源最多，在、月份空调制冷时的耗电量较大，与实际情况相吻合。2.3 BIM在项目安全管理中的应用学者王世全于2014年BIM 技术在项目安全管理工作中应用于以下几点。（1）主体建模与重大危险源辨识。（2）安全防护安装模拟与3D 漫游。（3）现场平面管理。（4）专项方案编制和优化。（5）三维可视化安全技术交底。（6）安全防护用品采购计量和复核。（7）关于安全区域界定和现场安全引。（8）导应急预案虚拟演练。（9）安全事故模拟视觉体验和虚拟案例还原分析。3 BIM技术在应用中存在的问题：学者周春波在20
18、13年总结出施工企业 应用中存在的主要问题有一下四个方面。（1）对信息化建设的认识和信息化意识有待加强。（2）对信息化建设的资金投入不足。（3）专业技术人员数量不足、质量不高。（4）政府和行业主管部门的政策支持缺失。学者焦安亮，张鹏在2013年提出目前BIM在建筑业中的应用还存在以下不足。（1）BIM 推广应用大环境尚不成熟，政府和行业应完善建筑业BIM 技术相关标准、规范、政策，积极引导和激励建筑企业推进BIM。（2）BIM 应用软件之间缺乏交互性，兼容性不强，软件功能性有待加强。（3）项目运作缺少协同，BIM 应用过程中缺少统筹管理，项目不同阶段、不同专业及参与方信息缺少统筹规划，导致信息
19、孤岛，影响BIM 应用效果。学者潘佳怡，赵源煜在2012年通过对比中外建筑业BIM发展的关键阻碍因素，发现中国的阻碍因素具有如下5 个特点。（1）在BIM 发展过程中，与政府、业主以及建筑业的团体或者组织有密切关系的阻碍因素较其他国家多。（2）与法律相关的因素对于中国建筑业BIM发展的影响力比较大。（3）从业人员的心理和思维方式对BIM 在中国建筑业发展产生的阻力比较突出。（4）中国建筑业重视研究和开发本国的BIM软件。但是目前国产软件缺乏的现状，严重阻碍BIM 在中国的发展。（5）虽然经济因素对于中国建筑业来说不是最关键的阻碍因素，但是对于BIM 的发展有一定的阻力。在经济阻碍因素方面，中国
20、更重视对于BIM带来的经济效益问题，而国外更关注软件购买和硬件升级的费用。学者何清华，张静于2012年通过BIM 实施障碍进行总结，再结合施工企业本身的特点，归纳得出以下影响因素对以上BIM 实施障碍进行总结，再结合施工企业本身的特点，归纳得出以下影响因素: （1）业主未对施工单位提出明确的使用BIM 的要求缺乏客户需求; （2）政府推行BIM 力度不够缺少政府的指导/方向; （3）BIM 实施未得到高层领导的鼓励和支持要求高级管理层统一认识，用足够的时间来评价BIM 的应用效果; （4）BIM 软件本身存在技术问题，不能很好地为施工单位所用BIM 软件的可操作性与易操作性差，数字设计资料的可
21、计算性，有意义的数据互操作性，现有的BIM 软件过于复杂，不能同时追踪进度和成本，缺少应用接口; （5）实施BIM 的成本太高软件成本高昂；（6）从业主、设计到施工对模型的信息共享度太低最终的BIM 模型需要行业各专业人员的共同努力和投入，承包商没有从设计方得到BIM 模型，而是从传统的设计方拿到资料自己去建立模型; （7）现有的业务流程制约了BIM 应用; （8）与BIM 相关的行业规程及法律责任界限不明不能明确BIM 数据的所有权及如何通过版权和法律保护这种所有权，缺乏相应的法律和保险框架，当前的职业责任保险条款不完善，对数据所有权和责任存在不确定性; （9）建筑行业缺乏针对BIM 应用的
22、标准合同语言缺乏BIM 过程的标准性和BIM 实施的指南方针，对AEC 行业由谁( 业主、设计师和承包商) 来建立和完善BIM 模型、建立和完善BIM 模型的费用如何分配没有定论; （10）施工单位的BIM 受益程度相对较低;瑏瑡BIM 在施工单位没有得到广泛推广。4 BIM技术的前景：学者周春波在2013年总结出施工企业如何开展 技术应用。（1）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 技术的研究和应用中。（2） 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。（3）B 软件的使用，需要一整个团队协同工作才能完成.(4) 目前施工单位对于 技术的应用还处于探
23、索应用阶段，没有太多的实际工程经验.(5) ，组建成熟的 技术应用团队，应对各种不同项目任务的挑战.学者焦安亮，张鹏在2013年认为BIM 将在以下几个方面取得突破。（1）智慧建筑。（2）智能协同平台。（3）智能化施工与绿色建造。5 结语施工企业目前对BI M的理解还有待加深，未来来自业主的推动无疑会使BIM的应用得到进一步深化与普及的重要契机。但是考验也严峻，实现从二维向三维的转型还涉及到软件的购买与培训、硬件的升级等问题，这些都是BIM未来在施工企业应用所面临的挑战。参考文献：1周春波. 技术在建筑施工中的应用研究J. 青岛理工大学学报，2013（01）2焦安亮，张鹏等. 建筑企业推广BI
24、M 技术的方法与实践J.施工技术，2013（01）3张笈玮，樊博琅. BIM 在异形薄壁混凝土风洞工程施工中的应用研究J. 施工技术，2014（11）：17-204 张建平，余芳强等. BIM 技术在邢汾高速公路工程建设中的研究和应用J.施工技术,2014,(09):92-96.5 蒲红克，魏庆朝. BIM技术在地铁施工过程周边建筑加固中的应用J. 施工技术,2014,(09):1-4.6 黄景忠. 应用BIM 技术指导钢筋混凝土环梁施工J. 福建建筑,2014(11):91-93.7 肖良丽，吴子昊等. BIM理念在建筑绿色节能中的研究和应用J. 工程建设与设计,2013(3):104-107.8 王世全. 浅谈BIM 技术在项目安全管理工作中的应用J. 中国建材科技,2014(4):152-153.9 潘佳怡，赵源煜. 中国建筑业BIM 发展的阻碍因素分析J. 工 程 管 理 学 报,2012（2):006-011.10 何清华，张静. 建筑施工企业BIM 应用障碍研究J. 施工技术,2012（11):80-83.11 张禄. 基于BIM 技术的地铁风水电安装碰撞检测J. 铁道建筑技术,2014（9):93-85.12 管昌生，张海华. 基于BIM模型的小高层办公楼建筑节能应用研究J. 绿色科技,2013（3):242-245.
