BIM 技术在土木工程施工中的应用

目录TOC\o"1-3"\h\u1引言 引言经济新常态背景下，我国建筑行业的产值由高速增长状态，进入到了稳步增长的状态，国内建筑行业人员数量不断下降，这一严峻背景使得我国建筑行业面临更加严峻的挑战。各种信息化技术、现代化技术的发展，促使我国建筑行业必须不断进行自我优化。而BIM技术被誉为是建筑产业的革命性技术，不仅具有可视化、模拟性，同时还具有协调性、优化性以及可出图形这几大优势。在国际上，BIM技术在工程建设中的应用历经了几十年的历程，而BIM技术在我国的应用，虽起步较晚，但发展速度很快。现如今，BIM技术在我国土木工程建设中的应用已经比较普遍，在很大程度上弥补了土木工程建设传统工作的不足，并且能够很大程度上提升工作效率。2016年国家住建部提出：在十三五期间，建筑行业的信息化是未来工作重点，着重突出了BIM技术的重要性。自此之后，国家相关部门提出了各种对策，旨在进一步推进BIM技术在土木工程中的应用。因此，将BIM技术应用在土木工程中，不仅符合我国建筑行业的实际发展情况，同时也是顺应国家政策支持。2相关理论概述2.1BIM技术的基本内容2.1.1BIM技术内涵BIM也叫做建筑信息模型，美国专家学者对此作出定义，认为BMI技术是一个工程建设项目功能和物理特点的表达，是一种共享资源，可以为工程建设提供科学分析依据，在不同的施工阶段，从而实现信息资源的共享，调动工程整体共同作业。在实际施工中，BIM技术可以帮助工程进行整合参数模型的信息，并且实现在工程全周期的信息共享和传递。从而帮助施工人员加深项目理解，降低施工成本，缩短工期，保障施工项目的效率和质量。BIM技术主要以互联网技术作为依托，是新时代的新型科技手段，并且在建筑行业得到非常良好的应用。BIM技术打破传统的信息传递模式，进一步强化施工单位各部门之间的沟通交流，实现全面的信息共享。并且可以对建设工程进行全流程模拟，结合互联网技术将结果更为直观的展示出来，经过对比，发现施工中的不足之处，进而制定更为科学合理的施工方案。2.1.2BIM技术特点BIM技术在建筑工程中应用非常广泛，拥有非常多的技术特点，具体表现为：其一，三维可视化。结合BIM技术，构建三维立体模型，具有相当高的可视化，有利于施工人员更加清晰的了解施工情况。其二，可协调性。BIM技术可以作为施工各单位信息协调的平台，能够将问题转变，并且各单位可以依靠BIM技术实现与其他主体的及时交流沟通，政府相关部门可以直接进行监管。其三，优化性。影响优化效果的因素包括建筑信息量的大小或者建筑结构的复杂程度等，利用BIM技术，能够对整体工程的设计、施工以及运营阶段进行良好的优化，从而制定出更适合工程建设的有效方案。2.2BIM信息互用近年来，信息数量逐渐加大，导致建筑难度显著提高，影响建筑行业效率降低的因素还包括各项目参建方信息传统过程的流失、忽视施工流程以及信息表达不清楚等，归根到底都是信息互用的问题。信息互用指的是在施工过程中，参与双方针对不同应用系统工具之间对于项目信息的共享和交换。信息互用是合作和协调的前提和基础，对后续的项目开展有着重要作用。而且项目信息互用的实现与项目信息的特点有着密不可分的关系。2.3BIM的软件随着社会的发展，BIM技术也得到了进一步更新扩大，凭借其独特的信息集成特征，使得BIM技术在使用过程中常常是多个软件交替使用的。现阶段，大部分软件都以核心建模为主，在其基础上进行其他操作。工具软件包括：BIM应用实现软件、性能分析软件以及建模工具软件等。Revit软件一般用于构建模型，凭借其简单便捷、精确质量的建筑设计优势，获得行业的广泛认可。Project软件使用最为频繁，是一种进度计划编制软件，可以设置出不同施工阶段资源的配置情况，并且自动计算导出相关数据参数，帮助施工人员了解实际施工进度情况。3BIM技术在土木工程施工中的应用3.1BIM技术在施工项目进度管理与质量控制中的应用3.1.1土木工程项目进度管理的内涵为了达到土木工程项目工程当中的各项目标，因此，需要在进行施工的过程当中对整体的过程进行控制，这也被称之为“土木工程项目进度管理”。从其本质方面进行分析，实施进度管理工作主要是为了达到进度目标从而进行的工作，其主要包括控制和编制这两方面的内容。对于整体的土木项目工程的进度计划要从工程项目的实际情况入手，将项目工程的进度情况和进度计划实施分析和对比，并且在这两者之间找出本身存在的一些偏差，并且明确产生偏差的具体的原因，对于相关的施工项目和进度计划实施调整，从而选择一项科学的补救措施，保证相关的工程项目拥有一定的整体性和完整性，从而使得工程项目可以顺利的实施。3.1.2土木工程项目质量控制的内涵在土木工程项目实施过程当中进行质量管理工作主要是对于建筑项目整体的施工项目的整合和规范，能够保证建筑项目施工的具体内容能够符合相关的施工标准，从而从最大的程度上对社会的发展需求进行满足，跟上时代的步伐，提升建筑工程的效率和质量，增加土木工程项目在当前的市场当中的一些社会和经济效益。所以，在土木工程项目的相关质量管理工作的过程当中，对于项目工程整体的质量实施管理，能够保证实际管理工作和施工管理体系之间有着一定的统一性和一致性。3.1.3BIM技术在施工项目进度管理与质量控制中的应用优势（1）有利于构建分解结构，达到模型联动和完成任务进度通过BIM技术对进度计划进行构建，主要是通过4D模型从而将相关的工程项目当中的任务的相关进度和模型、工作分解等进行连接，让这三者处于一种相互牵制的状态。而进行工作分解结构当中的相关的编码和工作的任务当中有着非常强的统一性和一致性，使得相关的工作任务主要是以编码作为主要的依据，对于相关的任务内容实施描述，过程当中不能出现交叉分解、漏项的现象。（2）有利于搭建专业模型的集成系统将相关的BIM技术全部都应用到相关的进度管理当中，从而搭建一个4D的平台，进而能够实现多领域、多专业的同时检测和管理工作，然后达到个耳光部门之间的信息交流和共享，增加工程进度管理的集成化和可视化。3.2BIM技术在施工项目成本控制中的应用3.2.1土木工程施工项目成本控制的内涵在土木工程整体的发展当中，进行成本控制是非常重要的，因此，为了能够对成本进行有效的控制工作，相关的工作人员需要做好预防，并对一些项目工程当中的成本管理工作进行高效调节。在实施项目成本控制工作的时候，需要将成本管理工作落实到实处，在工程项目施工的期间要根据合同的规定以及项目工程自身的实际情况，从而对土木工程项目成本实施更加高效的控制工作。而在土木工程项目成本的相关管理过程当中，是一个动态的行为，需要进行不断的变化。因此，管理人员在进行工程项目的成本管理过程当中，不可以一直处于一成不变的情况，而是要按照项目发展和工程的实际进度从而及时的调整成本管理。3.2.2BIM技术在施工项目成本控制中的应用优势（1）精准的成本预测BIM3D模型主要是根据业主自身的要求，从而设计搭建出来的一种立体建筑模型，整体的模型构造相当的详细，对于相关的工作要求进行准确的计算。但是BIM4D技术主要是在某个维度当中进行了控制，例如有关的土木工程建设进行有效的控制，这也是对于工程项目进行高效管理工作。（2）对资源计划进行合理的安排资金、机械、材料、人工等相关的信息资源的情况都会对施工成本产生直接的影响，这对于相关的项目工程的相关成本管理工作来说，这非常的重要。因此，在应用BIM技术的时候，需要对土木工程项目的成本进行有效的管理和控制。假设在进行施工的过程当中突然增加了成本，就会在BIM的模型当中被反映出来，这样工作人员能够对施工进度资源进行合理的规划，从而对成本进行有效的控制。4案例分析4.1项目概况本次实验进行选择的目标为S市区中的住宅小区，通过鲁班造价软件构建了住宅模型，通过模型构建的方式获取了多种重要的数据信息，并且在其中使用了BIM技术，在项目开展的准备阶段着手，对施工的多个环节以及最后的结算进行了严格的控制，其中涉及的重要部分有施工成本、施工进度、施工影响因数以及系统控制等部分，同时也对实际的工程效果进行了深入的分析。此工程的建筑面积达到了11万㎡，实际的占地面积超过了30万㎡，项目进行的过程中主要分成三期工程进行，项目的开发地点为S市区的商业中心，附近含有非常完善的生活设施，其中包含了大型超市、学校、医院以及购物中心等，附近的交通非常便利，有很多条步行街道，人们出行非常方便。此项工程的工期比较紧，需要在固定的时间内完成施工，从中可以看出建筑任务较为繁杂。通过对施工环境的分析得出，此项工程具有一定的难度，在施工进行的过程中产生了设计方面的变更，这种现象也增加了施工的难度。工程各方面的标准与要求也是非常的严格，例如，施工团队的综合素质与施工设备的质量都有着相应的标准。此项工程在进行施工的过程中受到了政府的重点关注，各方面的施工要求都较为严格，所以对此项工程进行研究有着重要意义，对于日后的工程建筑发展也会启到一定的帮助作用。此项工程的BIM模型图如图4-1所示。图4-1BIM模型图由于此项工程具有一定的复杂性，再加上缺少技术方面的人才与施工经验，所以全面应用BIM技术，并且将此种技术的优势全面展现，只有这样才能为建筑施工打下良好的基础。在使用BIM技术的准备阶段，首先需要建立BIM技术试点，而且还要培养一支专业的技术应用团队，将项目管理制度作为开展项目施工的基础，在这种情况下也能顺利进行系统服务。使用BIM技术的主要目的是，帮助建筑施工企业顺利完成投标或者施工，为了达成这个目标，还需要建立完善的BIM管理系统，培养专业的技术指导人才，通过这种方式才能确保工程的效益性与质量。BIM技术的价值为可以形成完善的数据恢复模式，并且还能为模型展示提供一个良好的平台，在这种情况下，项目的多各部分都可以参与到其中，从而完成数据的共享与传递。另外，如果是使用良好的BIM组织系统，那么就能预防信息传递不流畅等现象发生，通过这种方式也能控制项目成本项目进度以及项目质量。BIM技术还可以为后续的工程提供良好的数据基础，在这种情况下，管理人员可以更加精准地得到数据。在使用BIM技术的过程中，B

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M组织是不可缺少的重要部分。工程中有多个不同的施工环节与管理部分，例如材料管理、项目管理以及安装管理等，相关的管理人员需要在实际的角度入手，结合现场施工环境制定良好的管理方案，只有这样才能确保工程符合设计要求。最后还要将多样化的数据信息录入BIM模型中，在这种情况下，才能方便进行统一的管理与规划。具体的流程如图4-2、4-3所示。图4-2基于BIM模型的组织结构示意图图4-3BIM模型交底流程示意图4.2BIM技术在某土木工程中的应用4.2.1BIM技术在某土木工程施工进度管理与质量控制中的应用（1）进度状态具有的直观表现在BIM软件中有着九种类型不同的状态，实际情况如图4-4所示，在工程类型的角度来讲，可以分成早、中、晚三种不同的现象，之后通过排列组合形成的九种状态。在系统软件中，每种状态都表示了工程的不同情况。图4-4软件系统具有的9种状态示意图通过对于状态显示图进行观察可以发现，要是出现了一些异常情况，那么软件就会反馈出相应的颜色提示，从而起到一定的预警效果，在这种情况下，相关的工作人员也可以根据颜色进行状态调整，从而完成有效的进度控制。在实际的项目施工过程中，若是软件中出现了红色，那么就可以得出，制度方面可能出现延迟或者相关的问题，这时工作人员就需要返回到BIM模型中，对进入出现问题的原因进行深入分析，而且还要根据实际情况，对问题进行合理调整。进度异常模型示意图如图4-5所示。图4-5进度异常模型示意图（2）进度计划相应的动态调整模型进度计划的制定与模型中的数据没有直接的联系，两者都是独立存在的，在对项目进度进行分析的过程中，需要对施工方案进行对比与分析，之后确定相关的施工进度，从而得出下一步具体的施工任务。利用这种方式还能对施工进度与施工计划进行合理的展示。若是进度计划调整的不合理，那么工作人员无法得到精准的保障，而且作业的过程中也会出现效率低、施工时间长等现象，收容星星严重影响了工程的质量与最终效益。所以需要借助BIM软件的优势，对计划和施工进度进行有效的控制与管理，还需要展示模型中工程的状态，将对应的任务进行寻找，只有这样才能确保最终的数据具有准确性与合理性。进度数据查询系统如图4-6所示。图4-6进度数据查询系统（3）碰撞检查在施工的准备阶段需要进行碰撞检查，碰撞检查属于一个系统分析的过程，需要将重要的数据信息导入到BIM系统中。在传统的进度管理过程中，碰撞检查需要依靠平面图进行，但是通过平面图无法得出项目中的实际碰撞状态，无法对存在的问题进行合理的解决，从而也会形成工期延误等现象。本文进行的碰撞检查将重点放在了机电安装上，在施工的准备阶段利用BIM软件进行碰撞检查，通过这种方式找出设计中具有的问题，最后还要生成相应的检查报告，在检查报告中需要包含范围、原理以及位置等重要的信息。碰撞检查报告如图4-7所示。图4-7碰撞检查报告（4）施工质量对比分析项目管理人员都需要配备BIM移动终端，在这种情况下可以随时对现场施工情况进行记录，需要将拍摄下个照片反馈到BIM软件中，之后进行相应的对比与分析，利用这种方法找出工程设计施工情况与设计存在的偏差，同时还能对工程的质量问题进行分析。相关的管理人员在到达施工现场后，首要的任务就是进行巡查，确定施工位置与节点符合设计要求，只有这样才能确保工程的质量。机电安装质量对比如图4-8所示。图4-8机电安装质量对比（5）质量管理控制操作在施工项目质量比对分析之后，需要依据现场的施工照片和重要信息完善软件，并且还要在BIM软件中进行展示，通过这种方式才能更好的掌握实际的状态，并且对工程存在的偏差进行分析。BIM软件质量控制示意图如图4-9所示。本文通过对现实数据的分析与对比得出以下建议。图4-9BIM软件质量控制示意图施工企业可以根据BIM软件的相关检查报告，对于有的工程设计进行调整，还需要明确每位员工具体的工作与责任，之后将命令一下发到基层工作单位，通过这种方式才能确保施工方案具有合理性。整改报告修改示意图如图4-10所示。在报告生成后，还需要对项目中的风险进行预防做好安全施工方面的工作，从而才能确保工作人员的安全与工程的质量。图4-10整改报告修改示意图4.2.2BIM技术在某土木工程施工成本控制中的应用在BIM试点中还需要培养专业的人才团队，这样才能帮助施工企业更好地进行成本方面的控制，从而预防出现数据混乱等情况，同时也为开展系统化管理提供了良好的基础。在施工的准备阶段，需要做好项目的招标工作，施工单位还要根据实际的施工情况制定出CAD图纸，之后通过BIM技术构建良好的数据模型，从而完成投标文件的合理编制。鲁班BIM软件是在BIM模型与CAD的基础上建立的，可以直接经图志导入到软件中，从而完成模型的建立。通过施工现场的实际情况来讲，在重要的信息输入完成后，软件可以进行及时的计算，从而为工程的进展提供了良好的基础。另外，还需要建立轴网模型，让BIM模型具有一个基础的框架，这样才能为社会的配置提供良好环境，同时也能预防主轴发生变化。主轴若是发生了变化，那么辅轴的具体内容也会发生改变。在一般的情况下，通过合理的方式将图纸导入，并且绘制图纸的具体内容，那么就能符合BIM模型的构建思路。本文选用的项目转化柱属性如图4-11所示。图4-11项目转化柱属性图在使用软件的过程中，需要提取出相关属性以及重要信息，在提取的过程中还需要对重要数据进行识别，通过这种方式改变构建的位置，之后还需要对提取出数据进行最后的核查，对于不符合标准的地方进行修改。构件显示图如4-12所示。图4-12构件显示图转化柱和转化梁之间没有本质上的区别，在转化完成之后也需要对多种颜色进行控制，之后还需要对不同的颜色进行控制，利用手动的方式从新定义设备，从而确保转换顺利进行。与工程指标相比传统的转化墙具有一定的约束，在转化完成之后还需要提取重要的数据，在完成统一提取之后可以确保转化的质量。本次进行的墙体施工与普通的墙体施工存在不同，所以需要对数据信息进行更加深入的分析与研究，确保数据具有真实性与封闭性。板结构无法进行直接的转换，需要借助墙体与墙梁的优势完成施工，在保障板结构完全闭合的情况下直接生成，之后还需要根据厚度确定具体的参数，在一般的情况下板的厚度为15cm。另外，还需要提取出转化窗门相关的数据参数，保障其可以在软件中顺利显示，在这种情况下也能顺利完成复制。在转化完成之后还可以利用三维显示传达命名。转化局部示意图如图4-13所示。图4-13转化局部示意图在项目完成之后，业主可能会对现场签证提出问题，而且这个阶段发生纠纷的概率也非常大，若是双发的意见发生分歧，那么就无法满足业主的要求，但是在BIM技术出现之后，对这种问题进行了解决。在使用BIM技术的过程中，可以将现场图片传输到BIM平台中去，做好具体位置的标记。在竣工结算阶段，如果业主产生质疑，就可以根据BIM平台中的现场图片直观真实的展现现场签证变化，避免产生纠纷。在某建设施工项目施工过程中，确保工作人员能形成随手积累素材资料的习惯，记录实际信息，这样才能为后续的结算提供良环境。施工现场BIM模型如图4-14所示。图4-14施工现场BIM模型借助BIM技术进行碰撞检查，在施工的准备阶段解决工程中存在的实际问题，通过这种方式可以有效预防二次返工的问题出现，同时也能确保工程的质量，提升企业的成本控制水准。5结论社会的进步、人们生活水平的不断提高，对于土木工程的要求也出现了明显变化，除了最基本的功能要求之外，出现了更为多样化的需求，这种需求，促进了土木工程建筑行业的不断发展。而为了更好的满足用户需求，土木工程项目必须不断进行优化，利用多维信息仿真模型模拟工程建筑的数字化信息。BIM技术近年来成为了建筑行业主要应用的一种技术手段，尤其是在进度管理、质量管理以及成本控制中，BIM技术的优势更加明显，能够进一步提高工程项目管理水平，进而提高土木工程施工管理水平。总而言之，土木工程建设中应用BIM技术，有利于更好的开展项目管理工作，优化资源配置，为工程质量提供重要保障。

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