BIM技術在建筑全生命周期中的運用范文

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摘要：建筑工程的質量與人們身心及財產安全息息相關。隨著建筑物產生的安全事故造成的較大社會反響，國家開始加大安全管理力度，規范建筑市場，確保建筑工程施工的安全性與可靠性。依據數據采集、傳輸、處理，利用軟件對建筑項目進行全過程管理，實現建筑信息化，可以規避各類建筑問題。基于此，本文以bim技術及其在建筑全生命周期中的實現過程為切入點，對BIM在建筑全生命周期中的應用進行研究。

關鍵詞：BIM；建筑工程；全生命周期

傳統建筑行業高污染、高耗能的運作模式，與國家可持續發展理念、綠色化理念相悖，國家正加大對建筑行業的規范力度，降低建筑行業產業化的損耗效率。建筑行業信息化依托信息技術與建筑工藝、工序的整合，實現以科學技術為驅動的優化及完善，規避建筑大環境發展與建筑企業的對沖問題，為建筑設計及施工提供全過程的數據支撐。基于BIM技術對建筑全生命周期進行管理，充分利用信息技術、模擬技術，將建筑設計參數進行立體化、可視化闡述，精準分析各項施工專業、施工技術、施工工藝應當遵循的基準指標，實現建筑全域化的協同處理，避免出現施工碰撞問題，強化工程建設質量。

一、BIM技術及其在建筑全生命周期中的實現過程

（一）BIM技術

建筑信息模型（BIM）是以數據模型為信息集成體，以模型為核心體，對建筑項目中的各項數據信息進行表達與呈現，讓工作人員明晰工程項目推進中的各項數據參數［1］。例如，工程設計方案、現場施工管理、成本消耗管理等，通過可視化、模擬化的特征，多維解讀并羅列出一系列數據。BIM與原有的建筑CAD模型相比，可依據數據信息呈現出的屬性更形象直觀地進行三維立體化、四維動態化的陳列，且可依據程序內參數的調整，對整個系統下的操控框架進行實時更新，確保工程項目推進的持續性與協同性。從技術原理角度而言，BIM技術的實現是通過數字化方法，對工程項目開展中涉獵的數據信息進行采集、存儲管理等，在不同部門專業規控下，將數據信息與系統作為一個數據處理節點，全過程滲透各個管理單元，增強系統運行的集成性。同時，BIM軟件可實現數據信息的共享化、同步化處理，在建筑信息系統中利用數據共享及交換，構設完整的數據融通體系，為后續建筑施工管理工作的落實提供數據支撐。

（二）BIM技術在建筑全生命周期中的實現過程

建筑全生命周期管理（BLM）是對工程項目進行全過程、全方位性的管理［2］。例如，前期設計、中期施工、竣工運維、報廢拆除等。BLM的管理核心是利用信息模型對建筑工程進行數據分析，將不同類別的建筑信息進行集成管理，在虛擬數據庫的建設與實現下，增強不同施工專業之間的數據聯通力度。在建筑行業信息化的建設及推進下，實現工程信息的共享化、實時化傳輸，有利于科學性規范建筑項目的管理工序。但是在信息化實現過程中，往往受限于信息技術與建筑工序之間的融合問題，極易產生信息不對稱及工程項目施工中的失范問題。BIM技術的研發與應用，采取數字化處理方法，解決數據對接性不足的問題，通過數據信息模型的建設，令建筑信息系統實現層次化管理，增強數據傳輸質量，更好地服務于數據業務處理，如圖1所示。BIM技術在建筑全生命周期中實現時，是以數據處理為核心，將各類數據承載進行關聯，依據功能劃分出各個處理模塊，經由程序參數的邏輯控制，保證數據信息在傳輸與呈現過程中全方位地闡述數據及其相關功能。在不同模塊的共同作用下，既可實現獨立處理，又可依據專業之間的關聯屬性實現信息共享，達到頂層數據庫與基層數據模塊的精準對接，強化數據管理的協同性。例如，BIM數據庫支撐下的造價工程板塊、結構工程板塊、設備供應板塊、材料采購板塊、施工管理板塊、監理板塊、業主板塊、承包商及開發商板塊等，均可在BIM系統中進行數據融通。

二、BIM在建筑全生命周期中的應用

（一）建筑規劃階段的應用

項目規劃是建筑工程開展的基礎，經由項目指標、經濟指標的建設，確定每項工程施工是符合項目啟動訴求的［3］。傳統項目規劃指標確立期間，不同指標涉及的條例款項較多，如建筑面積、項目總體容積率等，一旦某項數據存在誤差，必然影響整個工程的決策及執行。BIM技術的應用，利用數據多維、可視、模擬等功能，對不同指標進行模型設定，且依據系統內部的計算方法、程序文件等，實現科學性、規范化的計算，明晰出與指標呈現有關聯特征的各類數據，為項目規范與工程決策提供聯通點。除此之外，BIM技術可通過數據模型，深度分析出項目不同環節開設期間存在的消耗點，將復雜性的數據運算模型通過數據模型進行可視化、便捷化處理，規避傳統人工審計與核算存在的誤差問題，使數據結果精準闡述出建筑條件的關聯影響，并應用到數據決策系統中，增強數據處理的可信度。

（二）建筑設計階段的應用

建筑設計階段針對工程項目進行全域化設計，由設計文件表述出不同施工環節的關鍵點，如電氣施工、水暖施工、工程結構施工等［4］。BIM的集成功能可將不同專業的數據整合到數據系統中，由系統設定的參數指標進行施工范疇的全系對比，增強數據對接質量。第一，在模型集成中。針對不同類別的數據進行集成處理，有效實現專業整合，利用信息模型深化圖紙文件的表述功能，在計算機設備中通過數據識別及共享，及時構設出建筑效果。設計人員通過數據模型可更為直觀地查證專業施工效果，便于設計層面的集控，直觀了解建筑項目的全貌信息。第二，在設計優化中。傳統工程圖紙設計中，需要專業技術人員對圖紙進行二次核審，但由于工程量較大，在專業人員配比過程中，需要承擔更多的任務量，易產生核驗誤差問題。BIM技術的應用，為建筑信息系統賦予協同處理的功能，在數據輸入過程中，實時顯示相對應的建筑信息模型，展示虛擬化建筑效果，使設計人員通過立體化、形象化的模型了解工程設計中存在的隱性問題，以規避后期工程建設中出現碰撞問題。如圖2所示，將設計參數進行數據模型的建設，可模擬出建筑效果，更為直觀地分析后期工程建設中存在的碰撞問題，通過設計更改、解決問題，確保施工質量。第三，在限額優化中。一般情況下，建筑工程項目確定概算定額以后，后期工程施工不得出現成本溢出的現象，但是從具體施工而言，“按圖施工”理念則成為工程造價界定的衡量指標，前期設計及成本損耗階段必須遵循相對應的管控機制，達到造價管理的協同性。BIM技術在圖紙文件設計中的應用，可針對不同項目中的施工專業、環節規劃等進行限額設定，確保成本規劃及管控是符合前期設定需求的。例如，將BIM模型中的各項參數指標作為建筑工序中的成本損耗，通過材料、設備、人員等成本信息的預算，大概得出項目損耗金額，最后按照工程造價信息的總成本對工程成本設計進行限額設定，保證工程造價的合理性。

（三）施工管理階段的應用

現場施工作為建筑工程項目實施的重要階段，其施工效率、質量的保障至關重要。規范化、科學化的管控措施，可對施工技術、施工工序進行全過程監管，縮小工程施工與設計之間的誤差。BIM技術在施工管理中的應用，利用信息化系統對整個施工框架進行監管，通過施工細節的管控，提高工程施工的對接性。第一，在管道定位方面。基于BIM技術所實現的數據定位功能，將參數信息作為模型檢測的核心，有效將數據關聯到建筑模型中，在全過程的數據控制下，增強數據檢測精度，控制誤差范疇。如圖3為建筑結構新風系統的設計圖示。對新風系統管道進行孔位設計及預留時，根據整體新風空調結構與建筑主體結構之間的位置關系、預埋構件的尺寸參數等設計好預留位置，在數據參數的匹配下，對復雜的管道結構進行協同化處理，避免出現施工碰撞的問題。第二，在進度控制方面。BIM技術支撐下的進度控制，利用集成功能將整個建筑項目中的數據進行集成處理，經由網絡節點的建設，將空間施工信息與時間施工信息進行搭接。在資源的高效率整合下，按照數據邏輯關系對相應的任務予以確認，最終在可視化的數據陳列及表達下，使工程管理人員能及時了解不同項目的施工進度是否達到預期設計需求。BIM技術在驅動過程中，可針對既有的數據框架進行數據羅列，自動化、智能化的操控模式，不再局限于人工審計范疇內。例如，通過數據模型可以分析出不同網絡圖、橫道圖之間的數據明晰條件，利用數據代號代表相應的數據功能，真正對進度控制進行全過程跟蹤，增強建筑施工質量。第三，在建筑信息化方面。施工管理工作是落實到項目實施全過程中的，對現場管理工作而言，不同施工材料、施工技術、施工設備等方面的應用，造成基層數據的堆積，傳統管理工作的圖表式、文件式管理，極易產生數據誤差問題。BIM信息化功能的實現，將數據信息關聯到具體施工載體中，形成數據庫與施工組件的數據羅列，可依據不同類別的組件信息自動生產數據列表，避免傳統人工記錄的誤差問題。特別是隨著裝配式工程的廣泛應用，需要BIM技術實現標準化處理，如通過物聯網、射頻識別技術等，將不同施工構件、施工工序信息進行顯示，在裝配式建筑設計及施工中，由標準化解決施工誤差問題，降低成本損耗。

（四）建筑運營階段的應用

建筑運營管理按照具體施工流程、施工專業等，分析出建筑全生命周期中不同階段的數據演變模式，由數據信息確定后期運營管理中的信息框架，以數據為核心對不同管理工作進行數據羅列及規約，增強數據之間的對接性，避免產生數據丟失或誤差問題。同時BIM軟件提供的數據存儲服務，突破時間與空間的局限，按照程序的邏輯處理，對系統內部的數據信息進行永久存儲，并依據不同存儲類型進行分布式運算，對整個系統中存在的隱患信息進行查證與處理，診斷出建筑管理系統中存在的漏洞，及時做出預警處理，提高建筑結構在全生命周期的可靠性［5］。利用BIM技術對建筑管道結構進行養護處理時，可由計算機設備的外接口直接與管道及電子元器件相連接，通過軟件系統的自動識別功能，建設數據模型，同步映射出各項組件的運行狀態。通過BIM技術的可集成特征，對建筑子系統中的數據信息進行采集。當建筑內部出現元件運行故障問題時，及時觸發系統預警功能，工作人員通過計算機設備針對故障產生點進行可視化查驗，及時制定解決方案，防止故障擴散。此外，BIM技術所支撐的模型導航功能，利用模型的立體化闡述功能與GPS、GIS技術相融合，建設具有實時跟蹤特征的導航系統，技術人員通過計算機系統可實現基于數據空間定位的數據查驗，以數據為調控點，對建筑物內部的人員進行調控，保證空間資源化利用。

三、結語

綜上所述，建筑信息化的實現，構設出更為完整的數據框架，對建筑項目設計、施工、運維中產生的數據信息進行分析與處理，深度根植于整個建筑實施過程，為工程建設提供數據支撐，規避工程項目的施工問題。為此，在后續管理及發展過程中，應深度挖掘BIM技術的應用特征，結合建筑市場的大環境、專業施工特點等，打造出全域化的監管及規制格局，保障我國建筑市場的良性發展。

作者：李芬紅 單位：浙江同濟科技職業學院