BIM技术在土木工程中的应用探讨

陈婷 阎润 齐在然 青岛大学附属医院

1 前言

BIM技术最早诞生于美国，作为一种建筑信息模型，该技术主要融入了数字化和智能化理念，通过数据与功能的直观表达，为整个建筑施工、管理环节提供可靠支持。而随着我国土木工程建设要求的不断提升，人们也要重视BIM技术在土木工程建设中的应用，良好的融入BIM技术，能够为土木工程施工的各个环节提供可靠支持。不但有助于提高土木工程方案设计的可行性，还能加强工程管理水平，为土木工程项目的顺利开展带来坚实保障，满足现代建筑行业可持续发展目标。

2 BIM技术概述

BIM技术是现代工程理念和智能化技术发展下的全新技术产物，该技术全程建筑信息模型，其主要是基于建筑工程领域诞生，对建筑工程中的各类参数进行模拟构建3D模型，从而利用软件等模块，呈现出立体建筑结构，在实际应用中能够以数字信息化的场景展现出整个建筑结构，达到真实模拟的效果。BIM技术是人们在CAD技术应用基础上又研究出的一种全新技术手段，通过BIM技术的应用打破了传统CAD技术应用中的局限性，从制作图形和呈现图形领域都表现出了远超于CAD技术的优势。

通过BIM技术在项目参数的设计中，可以真实还原施工场景，为整个工程设计与建设施工提供可靠支持，提高用户的互动体验感。BIM技术的实际应用也能够展现出真实图形的效果，复现工程建设的全过程，让施工人员和管理人员都能够准确掌握工程施工进度，了解施工细节，有助于发现和解决施工中存在的问题。

随着BIM技术的不断完善，也逐渐成为工程各方交流的重要平台，通过构建的三维模型，不仅包含各类参数信息，也具有相关的非几何属性信息。同时可以分析4D乃至5D的环境，深入优化整个建筑施工进程。建筑信息模型体系集成和协调设计要素，能够体现出不同参与方的设计要求。通过BIM技术有效模拟场景，也在土木工程建设的宣传、指导以及技术优化领域发挥着重要作用。

3 BIM技术特征

随着我国现代建筑领域的不断发展，BIM技术作为全新技术手段，在土木工程的建设中主要是依托工程的各项参数，通过数据构建整个土木工程的结构模型，并且基于数字仿真模拟技术的应用，还可以分析整个土木工程建设的机构模型，进而呈现出土木工程内部全部真实信息，全方位优化原本土木工程建设施工工艺和流程。为此，通过BIM技术在土木工程中的应用可以看出，其表现出了可视化、协调性和模拟性的特点。

3.1 可视化

在土木工程建设中合理运用BIM技术，能有效呈现建筑结构的三维虚拟空间，并将建筑结构的所有施工细节展现出来，有效融合客户的真实情况与需求，为后续的施工提供可靠依据。基于以往的土木工程建设，施工人员在拿到图纸以后一般都是在头脑中构思建筑的模型，这项工作无疑需要施工人员具备丰富的经验支持，但是依旧很难达到理想效果。基于现代建筑技术的不断发展，传统的技术手段已经不能满足实际需求，通过BIM技术的引入，技术人员只需要将图纸中的各项参数输入到软件中，就能够自动生成直观且立体的建筑模型，以促进工作人员的交流，对工程图纸的优化也起到重要支持，利用可视化特点不但可以缩短施工周期，还可以节约成本。

3.2 协调性

土木工程建设施工经常会受到多个因素的影响，而BIM技术的应用能够做好不同施工部门、不同专业和工作之间的有序协调，并且也能够提高数据的科学性与准确性。将BIM技术运用在土木工程的建设后期，可以有效发挥自身的协调功能，保障施工企业和管理部门有效协调，避免由于沟通不畅而引发问题。比如针对土木工程的墙壁阀门规划问题来说，产生这一问题的主要原因是图纸设计和施工技术直接沟通不畅，从而各自依照自身进行图纸绘制，导致在实际施工环节中发生管线规划设计不规范等现象，影响后续的施工，甚至还会引发安全问题。而通过BIM技术就可以有效摆脱这一问题，提高管线规划的合理性，避免出现膨胀，以及由于沟通不畅所引发的各类问题。

3.3 模拟性

BIM技术作为新时代的技术产物，将其运用到土木工程建设中，能够全面发挥出该技术的模拟功能，利用数字化模拟干预整个土木工程各个环节，及时发现土木工程中存在的问题，并做好科学分析，随后在问题的处理中，也表现出良好的应用效果。因此，BIM技术施工与传统方法相比具有良好的应用优势。

4 BIM技术在土木工程中的应用分析

4.1 工程概况

以某土木工程建设为例，该工程为高层住宅的土木工程建设，整个工程面积为17831.4m2，地上建筑共计26层，地下2层，项目由7栋相同住宅机构组成，地上建筑面积共计177846m2，地下面积1037.5m2。建筑总高度为82.1m，基地面积为896.2m2，地下埋深9.6m，建筑结构设计等级为一级，使用年限为70年，抗震强度为8度，建筑机构采用矿建机构设计。BIM技术在本项目的应用，主要采用的软件和方法如表1所示。

表1 本项目主要采用的软件和方法

4.2 BIM技术在土木工程设计中的应用

在本项目的建设中，各参与部门共同组建项目研究团队，同时对BIM技术的应用展开深入研究。

在以往的土木工程设计阶段，一般都是通过二维设计手段呈现出土木工程的设计示意图。将BIM技术运用到土木工程设计工作中，可利用BIM技术实现数字化模型的构建，为土木工程项目设计3D立体的结构模型，基于3D立体结构模型的呈现，能够发挥BIM可视化优势，将整个工程机构的设计以直观的方式展示出来，也可以为土木工程设计管理提供支持。通过对土木工程设计环节的可视化模拟，还可以初步构建整个项目结构的宣传方式，有效探查整体空间，并且基于修改数据的方式，细化设计整体建筑。从本项目来看，由于土木工程的建设规模较大，导致工程设计工作量也比较重，构建数字化模型还需要更多时间。然而采取二维模型设计不但缺乏立体感和直观性，且设计的合理性也无法准确呈现，不能完整的设计表达，而通过BIM技术就可以有效满足这一需求。

在本项目的设计环节中，首先利用BIM技术构建项目数据模型。利用BIM技术导入，构建节能方面的模型，同时帮助设计人员有效分析整个建筑的能源消耗点，并做出合理优化，比如碳排放以及日照分析。全面提升建筑设计效能，符合新时期的绿色建筑理念。并且利用BIM技术也能够对施工场地进行优化和规划，达到最佳的设计效果。在土木工程设计中运用BIM技术，还要发挥出BIM图元结构的作用，对整个工程中的零部件材料、数量及尺寸等展开优化设计。由于本工程中有许多不规则元件形状设计，对施工环节带来一定的阻碍。而利用BIM技术能够通过3D模型的构建，展示出真实的建筑情况，并优化施工初期各类问题。在完成3D建模后，施工单位也要充分利用BIM技术开展虚拟建设施工，设定相应的参数，进一步呈现出整个工程的建设情况，为实际施工提供指导意见。

另外，还可以采用WBS技术，基于BIM技术为基础，构建完善的进度控制体系，利用BIM技术模型有序规划土木工程的工期、施工分解以及逻辑关系。在此基础上，土木工程设计部门也要对比BIM技术应用中的效率，并结合实际情况，合理把控施工进度。BIM模型包括三维构建所继承，通过各部分属性的获取，得到构建明细，从而指导工程建设。

4.3 BIM技术在图纸会审和技术交底中的应用

土木工程施工图纸会审和技术交底是推动施工顺利进行的重要基础，而将BIM技术运用在土木工程施工图纸的会审极端，可以借助建筑三维模型的先天性优势特点，全面且准确地完成对模型中漏洞、缺失和错误等各种不同设计问题的检查，最大程度减少工程返工情况，节省工程施工成本。构建土木工程BIM模型，提交工程设计单位加以确认，做好工程施工图纸相关梳理工作。在工程设计交底上，设计单位充分应用BIM模型针对工程施工单位实施可视化设计交底，使其明确工程图纸设计意图，精准把握土木工程设计中的每一个细节。

实际进行交底时，施工单位也应由具体施工的层面入手，提出相关的设计图修改意见，从而起到优化设计方案的效果。通过3D可视化虚拟实体可以更为具有直观性，观察到工程施工中可能存在的问题及技术性难点，其中的参与方利用3D模型实施交流，探讨问题相应的解决方案，加强了交流的效率，确保最终制定方案更加切实可行。利用3D模型实施设计交底，其中的参与方也能够更为清晰地对图纸设计意图有所掌握，同时借助模型演示和质量问题相应的文本挖掘，工程参与方可以更加确切图纸会审中存在的各种疑点，工程关键部分的施工重点和经常出现问题部分等方面的质量要求，深化理解，保证工程施工的顺利开展。

4.4 BIM技术在工程管理工作中的应用

（1）进度管理

在利用BIM技术开展土木工程管理工作中，首先要构建和完善三维模拟，建立标准管理体系，加大管理力度，做好进度管理人员的职责划分。对于存在不足和缺陷的施工项目进行及时解决，结合实际情况开展优化处理，全面加强进度管理水平，还要加大设备配置力度，采取先进的施工手段，提高土木工程施工效率。在实际施工前，可以结合BIM技术的虚拟建造技术，制作4D模拟动画，同时通过可视化设备对整个项目开展虚拟描述，并制定完善的施工进度计划，全面规划施工进度，保障土木工程顺利推进。

通过BIM构建的三维模型可以与实际工程有效结合，直观地呈现出施工全过程。另外，通过对工程量、施工进度以及成本等信息的收集，并对其进行精准核算，能够掌握施工的具体进度，并在实际施工中分析项目中所产生的各类冲突，调节衔接状态。从本工程的建设来看，通过BIM技术在工程管理中的应用，要重视进度管理和BIM技术的有效融合。并且构建进度4D模型，为现场设备的运行提供更加直观的管理功能，保障土木工程顺利完工。

（2）质量管理

质量控制是提高土木工程建设水平和施工质量的重要因素，在此环节中运用BIM技术可以实现多维度的质量管理效果，利用BIM三维碰撞监测功能的实现，对Revit内的建筑模型传输到Navisworks中，在完成模型的转移后，利用BIM构建三维碰撞模型，有效划分内部数据，然后在系统中进行碰撞监测，将Navisworks获取的碰撞结果数据进行整合，得出最终的监测数据。

通过BIM模型的构建，科学化分析土木工程质量，同时利用BIM模型对质量信息管理，充分发挥BIM技术仿真培训系统的功能。本工程中通过三维模型能够实现多个角度优化，保障三维模型有效运用，发挥出BIM技术三维碰撞监测功能优势，实现建筑周围管线的合理规划，提高管线铺设的可行性。

BIM技术在土木工程的质量控制中还可以利用该技术构建3D空间，生成一套集成化质量管理系统，可视化管理土木工程的所有施工阶段，打破传统2D管理中存在的弊端，全面提升现代化管理效率，对提高工程质量起到重要帮助。基于3D空间进行定位与分析，做好周边环境融合，发挥出系统的多元化功能。另外，利用BIM技术的可视化还能够提高外部环境的敏感程度，通过可视化管理直观地调节施工方案，提高质量管理水平。

5 结束语

综上所述，随着城市建设水平的不断提升，对土木工程建设的要求也越来越高，为此，传统施工模式已经很难满足时代的需求。而在BIM技术的大力发展下，在土木工程领域实现了全面推广，并且在整个工程的各个环节中都占据着重要的地位。为了有效提高BIM技术在土木工程中的应用优势，应对该技术加以大力研究，并在工程施工中充分应用，以确保BIM技术的作用能够得以充分发挥，从而确保良好的工程施工效果。