BIM技术的发展简介与前景展望

刘子寒 白博阳 高鹏 刘亦白

摘 要：这些年来，BIM在国内的运用越来越多，将建筑工程立体可视化已经成为国内建筑业发展的新方向。看到BIM技术的发展现状和未来发展的潜力，同时对BIM软件应该进行不断的学习，这将更好地服务于建筑行业。而BIM作为一种可以应用在建筑工程全过程的软件，从BIM的概念与BIM的技术概念出发，了解到BIM的五大特性并在工程行业的应用，得出BIM学习的重要性。

关键词：BIM；一体化；设计；施工

一、BIM技术在建筑工程中的重要性

随着我国经济发展进入新的阶段，经济发展方式已经从高速发展转变为高质量发展稳步增长阶段，作为经济发展支柱之一的土木工程同样如此。在新的形势下，传统的建造模式已不能满足木工工程新的需求了，建筑企业必须要改变传统粗犷的生产方式，追求更加精益、集约、智能的生产方式。

BIM是以建筑工程项目的设计图纸为基础，将设计图纸中的相关数字信息录入软件中，用以建立三维立体建筑模型。BIM建模不是将数字信息进行简单的集成，而是一种对数字信息的应用，它是一种可以用于设计、建造、管理的数字化方法。BIM技术的应用涉及建设项目的投资决策、设计、招投标、施工以及竣工结算等各方面，使建筑工程在整个过程都能显著地提升生产效率、提高工程质量、缩短工期、降低工程成本。BIM凭借其独有的技术优势逐步兴起，为建筑业成本管理带来了革命性的变化。

从BIM的概念以及技术概念出发，得出BIM技术的四大特点：（1）信息的完备性。（2）信息的协调性。（3）操作的可视化性。（4）信息的互用性［1］，结合补充的资料显示，BIM技术还有可出图性的特点。

二、BIM在工程建设领域中的应用分析

其实在一些发达国家中，BIM已经是一种常见的信息化运用工具。在日本工程建设领域是取得了较大的发展，其对建筑工程有着更为细致的要求，日本建筑以低楼层房屋为主，主要运用的建筑材料也是木材。与之相比，我国的房屋建筑越来越趋向于高层，超高层建筑，所以主要建筑材料也是属于钢材，混凝土这种强度较高的材料。针对不同国家的建筑行业发展状况，BIM技术需要进行更为准确的因地制宜的运用。它将装配式建筑建造方式与信息化施工结合起来，与此同时，它也克服了传统CAD的一些弊端，3D立体模型的立体感，直接性等特性是平面图纸无论如何都无法达到的，平面图纸在施工过程中因其不直观的弊端，常常会增加施工人员理解项目细化的困难度。而BIM可以突破这种弊端，实现了构件工厂化生产，改善劳动强度和劳动环境，减少劳动力。也正是因为BIM在构件安装上的细致化处理，这不仅可以大幅提高工程的质量安全保证，同时也可以减少产品的成本，将工期大大缩短。

三、BIM技术在施工与使用阶段的优势

传统土木所无法避免的现场施工环境差、污染多、能耗大、浪费多。在BIM技术的应用下，大部分采用机械化施工生产，将现场的工作量大大减少，同时也可以减少现场施工人员的数量，降低了劳动力的成本，同时也更好地保障了工人的人身安全。不仅仅是在施工阶段，在后续的使用阶段中，采用BIM的信息化管理，让现场的环境进行改善，后续监测，维护工作可以更加有条理地实施，也可以在后续精细化改善的相关的工作中，可以更加便捷、快速、有效。这就充分说明BIM技术对于建筑工程是非常有利，可以在整个工程时期，都可以将BIM技术运用到实地中去。［2］

四、培养BIM技术型人才的重要性

我国在基建施工速度方面有优势，这是由于建设者们吃苦耐劳的优秀品质，但是对于建筑行业的发展来说，核心竞争力还是先进技术的发展，在这一点上，我国还是离西方发达国家有一段距离。基于历史原因，我国对BIM技术的了解和应用的水平在初步发展阶段，目前主流的方式还是采用CAD等软件来进行设计，以及运用大量施工经验来指导施工，后期的监测养护工作也是时常被忽略。所以有关部门要重视对建筑行业的产业升级，其中大力发展BIM技术在实际工程中的运用就是很重要的一环。更多的企业开始重视BIM人才的培养，逐步开始实现CAD到BIM的转型，但是改变不是一蹴而就的，尤其是需要对整个工期中各环节的巨大改变，在政府的大力扶持下，企业将会克服当前市场困难，在不断的实践中探索出BIM技术最适合我国的发展趋势。甚至不限于只是运用BIM技术，还要在BIM的基础上，二次开发出适合我们自己国情和市场情况的更加先进的技术。所以对BIM技术的开发与投资是可以带给国家、社会和企业不可限量的回报。

我国基于BIM技术应用的装配式建筑方式还在发展的初期阶段，因为装配式建筑模式需要在前期投入大量资金将各构件在工厂生产完毕，再运输至施工场地完成建筑装配。［3］但是装配式建筑产业链结构复杂，需要大量的前期投入，收益曲线较长。并且在这方面的相关国家标准规范不完善，种种原因导致了很多企业现在是处于观望状态，由于全球经济影响，也就导致企业对大额投资更加谨慎，这也令建筑行业的产业转型更加艰难，在这种情况下，只能是央企和国企充分起到带头作用。需要从负责人到设计团队，再到施工团队，监测团队等，全体人员都需要对BIM技术足够熟悉且善于应用，而不是企业都不明晰其本质，盲目地就想着运用，不明白其核心理念，只是生搬硬套之前的模式，这是需要我们所有建筑行业相关人员共同学习的新技术，要学会将BIM技术用好、用活，这样才能为BIM技术的改革提供原始动力。

我们国家从2003年开始引进BIM技术，也正是因为国家“十一五”科技支撑计划、“十二五”建筑信息化发展纲要等文件的诞生，［4］在近二十年来，BIM技术是在我国持续发展的，但是发展状况不容乐观。技术升级了，但是模式没有升级，就比如说各级建设行政主管部门、质安站、备案部门等相关建筑领域人员早已适应了传统建造方式，对新技术上手难甚至不太接受。因为BIM技术的熟悉是需要相关专业背景基础的，其中就包括“高等数学”“理论力学”“材料力学”“结构力学”“计算机基础”等相关专业课程。所以对于没有经过系统的土木工程专业学习的人来说，了解并熟悉BIM技術是一件相当困难的事情。而现在正处于转型期，BIM技术及应用管理团队的建设还有很长的路要走。让一种新型的建造理念被大多数人接受并适应本就是一件需要长期磨合的事情，这是需要全社会的共同努力。

五、BIM技术在工程建筑领域的必要性

我国对于建立BIM模型的相关国家标准还处于初步制定的阶段，因为实际的工程案例还比较少，对于其装配式建筑的各方面性能还需要进一步的研究。又因为在实践中，BIM技术的应用还是存在着很多的争议，这不仅会阻碍着BIM技术在工程建筑领域的发展。［5］有关于BIM模型建立，应用标准化的各个方面，都是需要对其进行合理的规范引领。目前BIM技术应用在建筑行业市场上还需要寻找新的发展方向，因为经济形势的影响，企业也不敢大力发展BIM技术的实际应用。可以说，BIM技术的运用没有相关明确的政策，就没有BIM技术的健康发展和应用，BIM技术发展的阻碍性还体现在设计、施工、工程款支付这三个方面上。

（一）设计方面

在之前的设计单位模式是，在设计上，对房屋建筑设计是用类似项目模板进行套用的方式，所以各个项目的设计状况是高度相似的，且在这样一套模板下，大大减少了设计所需花费的时间成本，所以其采用快速模板化得出设计图纸，以项目数量来获得最大利润。所以此类单位很少会投入大量时间和资金来使用BIM技术建设新的设计方案，并且培养可熟练使用BIM技术的设计人员，配备大量设备，这都是需要单位大量投入的，但是因为习惯于之前的设计模式，设计人员的设计水平相关职业能力较为有限，而且在传统的建筑模式中设计、施工、监理是完全分离开的三个板块，但是BIM技术一体化要求三方高度协作配合，这完全颠覆了之前的模式，需要改变全体人员原先的理念。

（二）施工方面

施工组织结构薄弱，长期以来，各工程项目的诞生，利益相关者经常是临时聘用部分较有文化和经验的所谓“农民工”组建项目管理班子，整体技术力量差，科学施工理念差，更别说他们应用BlM这一新的理念，不妨试试，很多企业的项目管理班子，他们对BIM究竟是什么都无从所知，更别说应用于管理了。传统施工模式长期运行的过程中，不可避免地产生社会乱象，致使工程没有按规定落实，如何让BIM技术应用落地，这是需要考虑的问题。

（三）工程款支付方面

笔者曾做过一个项目，EPC总包模式，在2015年底组织了竣工验收，然后在办理决算过程中经过审计、设计单位核实变更事项、甲方现场再次核量等一系列问题，决算办理完毕已经到了2018年底，2019年底工程欠款才完全到位。近几年，国家规定不能拖欠施工单位员工工资，业主不能按时支付工程款，施工单位垫资施工成为一种常态。

基于上述原因，对于施工企业怎么会意愿性、主动地投入BIM应用技术建造理念中去呢。一个建造方式的变革，前期要投入大量的设施、人力，增加成本。故此，上述因素阻碍了BIM推进的进程。

六、BIM技术在建筑行业施工中的重要性

BIM包含了不同专业的所有信息，建筑的外形、结构和水电暖通设施都可以在建筑信息模型中一目了然，而且方便查找、使用和修改，避免了设计和设计、设计和施工之间的矛盾，是一项革命性的技术。目前我国普遍使用AutoCAD、天正建筑和PKPM，建筑、结构和水电暖通分别使用不同软件、各行其是，总会出现管线冲突甚至无法施工的情况，需要设计师之间协商，还需要达到施工现场实地考察来修改图纸，一方面效率较低，另一方面返工会导致工期延长、预算增加。BIM的出现解决了种种问题，结构和水电暖通可以在同一个模型显示，利用三维模型进行碰撞检测在设计勘测阶段即可以解决管线冲突的问题，结构监测可以保障施工顺利进行，施工方和设计单位不用再在图纸问题上争得面红耳赤。项目进度控制功能可以使施工单位经常检查实际进度是否按计划要求进行，对比模型进度和施工现状就可以了解出现的情况，及时进行弥补，确保工程按时交付。

BIM技术早已在欧美国家广泛应用，在我国BIM已经被越来越多人熟知，发展迅速，很多项目开始采用BIM技术，在设计单位BIM的使用率显著提高。金虹桥国际中心的施工就使用了BIM技术，占地面积大、时间紧、安全要求高和管线多且复杂等要求向传统设计施工提出巨大挑战，BIM技术不仅应对自如，在施工前就检查出31370处碰撞点，重新调整了设计标高，避免了拆除重新安裝和安全方面的问题，还能达到业主的期望，呈现出复杂部分的三维效果、控制预算和施工周期以及减少施工时的低级失误。［6］BIM在工程行业的应用广泛，包括建筑结构、钢结构、设备、桥梁、地铁、幕墙、异形造型、景观市政以及室内精装修;使用BIM技术可以更好地设计和施工，还可以协助业主方和总包方进行后期运维，可以说BIM技术覆盖了整个建筑行业。BIM技术可以进行快速量算，用电算化的操作代替手算，提高了管理效率，且数据准确、可回溯。相比于用平面图纸向作业人员交底，BIM软件建立了三维模型，在复杂区域所呈现的效果更直观、更通俗易懂，作业人员容易施工。BIM技术还能对施工方案进行优化，省略了施工现场拆装的麻烦，降低了成本。着眼未来，BIM的发展不可估量，结合BIM技术和3D打印技术让精准化复原损毁的建筑成为可能。

在住建部的指导和推动下，学习BIM变得触手可及，广联达积极招募人才学习深造，设计单位也要求掌握BIM技术。对于我们土木工作人员，不仅可以参加相关培训、学习BIM课程，还可以上网寻找资源自学。常用的BIM设计工具有Revit系列、Tekla系列、Bentley系列、CATIA系列、Rhino系列，等等，其中在民用市场借助AutoCAD天然优势的Revit建筑、结构和机电系列有相当不错的市场表现。

参考文献：

［1］殷许鹏.建筑BIM技术应用［M］.吉林：吉林大学出版社，2017.

［2］李建成.BIM技术的含义和特点［A］.全国高校建筑学学科专业指导委员会、建筑数字技术教学工作委员会.数字建构文化——2015年全国建筑院系建筑数字技术教学研讨会论文集［C］.全国高校建筑学学科专业指导委员会、建筑数字技术教学工作委员会：全国高校建筑学学科专业指导委员会建筑数字技术教学工作委员会，2015：7073.

［3］张建平.BIM技术的研究与应用［J］.施工技术，2011（1）：1518.

［4］韩雅圆，韩雅梦.BIM在工程项目管理中的应用［J］.建筑工程技术与设计，2017，（28）：16931693.

［5］张迪.BIM技术在施工方项目管理中的应用效果评价研究［D］.内蒙古：内蒙古科技大学，2017.

［6］方立新，周琦，董卫.基于IFC标准的建筑全息模型［J］.建筑技术开发，2005，32（2）：9699.

［7］夏念恩，谭正清.BIM七大特征在工程建设管理中应用探讨［J］.福建建材，2017（07）：112114.

作者简介：刘子寒（2002— ），男，汉族，辽宁锦州人，大学在读，研究方向：结构工程。