魯瑤

（福建江夏學(xué)院 福建 福州 350100）

0 引言

為了保證施工效率，在土木工程中引入了光纖傳感技術(shù)。為了研究其實(shí)際應(yīng)用策略，相關(guān)人員應(yīng)通過各種管理手段提高對(duì)建模技術(shù)的理解和掌握，為土木工程施工管理提供有效的服務(wù)?；诠饫w光柵技術(shù)在土木工程建設(shè)中的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的研究還不夠深入，在土木工程報(bào)告中的應(yīng)用也較少。與以往光纖光柵技術(shù)的研究方向相比，光纖光柵技術(shù)主要集中在建筑工程領(lǐng)域，在其他土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用較少。考慮到BIM 在可視化、仿真和協(xié)同方面的優(yōu)勢(shì)，工程設(shè)計(jì)和施工信息管理是保證施工進(jìn)度的重要環(huán)節(jié)。在BIM 建模中，不僅要考慮建筑的數(shù)字信息，還要考慮與項(xiàng)目相關(guān)的非幾何特征。因此，它將使環(huán)境生物標(biāo)記的集成和協(xié)作設(shè)計(jì)成為可能，并確保所有項(xiàng)目參與者在項(xiàng)目的不同階段共同工作。同時(shí)，利用建模技術(shù)建立工程信息模型，對(duì)于建模技術(shù)的推廣、工程項(xiàng)目的引進(jìn)和推廣，乃至土木工程建設(shè)的指導(dǎo)和優(yōu)化都具有重要意義。

1 BIM 技術(shù)特點(diǎn)

目前，設(shè)計(jì)單位一般采用cad 軟件繪制工程平面圖、結(jié)構(gòu)圖、工藝圖等圖形，并不真正涉及使用BIM 軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)或軟件輔助設(shè)計(jì)。因此，在設(shè)計(jì)和工程中應(yīng)用BIM 技術(shù)勢(shì)在必行。在cad 設(shè)計(jì)時(shí)代，人們通過繪制不同的視圖來表達(dá)建筑。在BIM 設(shè)計(jì)時(shí)代，基于相同的模型很容易得到自己想要的設(shè)計(jì)，大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間。即使設(shè)計(jì)改變了，我們也只需要改變模型中相應(yīng)的組件，而不是逐個(gè)地改變每個(gè)計(jì)劃。本設(shè)計(jì)并沒有完全放棄之前的設(shè)計(jì)過程，但仍然需要做一些原創(chuàng)的工作，如虛擬現(xiàn)實(shí)做結(jié)構(gòu)計(jì)算。但是使用BIM 更容易得到一個(gè)統(tǒng)一的模型。通過引入相應(yīng)的結(jié)構(gòu)計(jì)算和工程計(jì)算軟件，可以得到各項(xiàng)指標(biāo)，并對(duì)運(yùn)輸模型進(jìn)行改進(jìn)。傳統(tǒng)的送紙方式迫使收件人根據(jù)軟件需求在下一步導(dǎo)入數(shù)據(jù)。當(dāng)產(chǎn)品被重復(fù)使用時(shí)，錯(cuò)誤是不可避免的。生物打印技術(shù)是減少打印誤差和避免不必要損失的有效方法。

2 BIM 技術(shù)的可視化應(yīng)用

2.1 三維幾何建模

BIM 技術(shù)在三維幾何中的應(yīng)用是為一個(gè)項(xiàng)目或一個(gè)項(xiàng)目建立一個(gè)反映其實(shí)際情況的三維模型。建模結(jié)果可作為后續(xù)分析的依據(jù)，在建模過程中利用其元素組件，不同的軟件平臺(tái)被稱為不同的。例，Revit 平臺(tái)被稱為家庭文件，并被廣泛使用。元素組件的一般情況是內(nèi)置的當(dāng)然也可以建立自己需要的。在使用過程中，可以設(shè)計(jì)，包括尺寸、材料、數(shù)量等，一些較新的建筑外觀獨(dú)特，形狀不規(guī)則，大大增加了施工難度。此時(shí)，BIM 技術(shù)可以利用其三維建模技術(shù)來顯示建筑的詳細(xì)形狀，為未來的施工提供參考。

2.2 虛擬搭建

基于三維模型，用戶自行設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)，以虛擬可視化的方式展示搭建過程。在一定程度上為后續(xù)研究和實(shí)際施工過程提供了理論支持。BIM 的應(yīng)用非常廣泛，有時(shí)它只能在一個(gè)軟件上工作，所以有不同的軟件來做虛擬的工作。Revit 平臺(tái)應(yīng)用廣泛，是一個(gè)常用的BIM 軟件平臺(tái)。

2.3 BIM 技術(shù)在運(yùn)維階段的應(yīng)用

運(yùn)維階段建模技術(shù)的應(yīng)用與維護(hù)管理主要包括基于模型的工程造價(jià)、施工進(jìn)度計(jì)劃、綜合資源成本規(guī)劃與控制、施工過程可視化兩個(gè)系統(tǒng)。土木工程運(yùn)維階段多通信的概念：利用IFC 文件實(shí)現(xiàn)運(yùn)維階段各單元之間的通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成、交換和共享。本文探討了建筑生命周期不同階段與應(yīng)用系統(tǒng)之間的信息失效問題。對(duì)于管理者來說：一方面，BIM 技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的組織管理系統(tǒng)產(chǎn)生了積極的影響。管理者不再需要與不同專業(yè)領(lǐng)域的參與者反復(fù)溝通。只有運(yùn)用BIM 模型，才能獲得整個(gè)項(xiàng)目的信息。通過這種方式，您可以改變其傳統(tǒng)的溝通方式，讓真正的消息更加多樣化，建筑設(shè)計(jì)圖紙完成整個(gè)生命周期的施工資源配置更容易，更準(zhǔn)確，精確的資源配置，材料采購(gòu)、計(jì)費(fèi)，在整個(gè)生命周期中，其他有效的管理和控制是刪除。另一方面，管理者發(fā)送的信息也可以提供及時(shí)、可靠的信息，避免之前的延誤造成的損失。同時(shí)，運(yùn)用BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)4D/5D，管理模式趨于細(xì)化和微型化。

3 BIM 技術(shù)對(duì)于土木工程的重要性

BIM 實(shí)際上是一個(gè)知識(shí)庫(kù)和資源。它是建筑工程和功能特點(diǎn)的數(shù)字化表達(dá)。該設(shè)施從概念階段開始，直至拆除為止。這一期間所作的所有決定都可以為其提供基礎(chǔ)。隨著項(xiàng)目進(jìn)展到不同的階段，參與者可以直接修改或插入相關(guān)信息，以反映他們不同的角色和任務(wù)，使檢查人員能夠一起工作。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展，對(duì)城市土木工程的需求達(dá)到了前所未有的水平。在我國(guó)傳統(tǒng)的土木工程施工隊(duì)伍中，由于受教育程度相對(duì)較低，管理模式相對(duì)粗放。隨著競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，如何提高企業(yè)管理水平，有效利用高新技術(shù)已成為企業(yè)管理的重要組成部分。面板技術(shù)是在這一要求下產(chǎn)生的一種現(xiàn)代民用建筑技術(shù)。它可以有效地幫助企業(yè)提高自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力。BIM 技術(shù)改變了過去土木工程的發(fā)展趨勢(shì)。它可以給施工單位更多的幫助，減少人力資源的產(chǎn)出，提高工作效率，包括組成、檢查、調(diào)整等，以達(dá)到最佳的工程效果。BIM 技術(shù)的出現(xiàn)，對(duì)土木工程上的新變化，會(huì)導(dǎo)致一些建筑工作的調(diào)整，并出現(xiàn)一些新的專業(yè)人士。總之，為了提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展，有必要對(duì)BIM 技術(shù)進(jìn)行深入的研究，并在后續(xù)的施工中推廣應(yīng)用。

4 BIM 技術(shù)在土木工程施工管理中的應(yīng)用分析

4.1 基于BIM 模型的工程量的統(tǒng)計(jì)

基于BIM 模型的工程量統(tǒng)計(jì)是項(xiàng)目預(yù)算計(jì)算的基礎(chǔ)，但計(jì)算過程復(fù)雜，成本工程師容易因人為疏忽而出錯(cuò)，影響后續(xù)計(jì)算的準(zhǔn)確性?；贐IM 模型的快速統(tǒng)計(jì)可以代替原來的成本工程師進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，從而在更短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生更準(zhǔn)確的預(yù)算。同時(shí)，基于該模型的工程量清單快速統(tǒng)計(jì)方法克服了人為因素的影響，比傳統(tǒng)的計(jì)算方法更加準(zhǔn)確、客觀。在計(jì)算速度方面，基于該模型的數(shù)量統(tǒng)計(jì)可以更快地計(jì)算數(shù)量，更好地處理設(shè)計(jì)變化。

4.2 綠色施工理念的實(shí)現(xiàn)

減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。傳統(tǒng)的施工方法或多或少是一種資源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染，大部分的施工都是基于以往的施工經(jīng)驗(yàn)，這種傳統(tǒng)的施工方法顯然不是一種綠色的施工方法。如何利用光纖光柵技術(shù)實(shí)現(xiàn)綠色建筑是土木工程中的一個(gè)關(guān)鍵問題。一方面，利用BIM 軟件完成各種施工方案，然后根據(jù)實(shí)際情況選擇施工方案指導(dǎo)施工，避免因施工方法不當(dāng)或材料工期延誤而造成的浪費(fèi)和冗余。另一方面，運(yùn)用BIM 技術(shù)模擬實(shí)際施工情況，模擬各種施工應(yīng)急情況，制定相應(yīng)的施工應(yīng)急方案。

4.3 施工進(jìn)度管理的應(yīng)用

所謂進(jìn)度控制是計(jì)算整個(gè)項(xiàng)目所需時(shí)間或支持的合理方法，包括原材料采購(gòu)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的理論數(shù)據(jù)。對(duì)于民用建筑，特別是大型建筑，由于建設(shè)周期長(zhǎng)，工程調(diào)整和突發(fā)事件是不可避免的，所以需要調(diào)整建設(shè)周期并不是一個(gè)獨(dú)立的偶然現(xiàn)象。雖然在傳統(tǒng)的施工過程中，施工進(jìn)度也可以手工調(diào)整，但它往往耗費(fèi)大量的人工成本，存在隱患和誤區(qū)。在BIM技術(shù)的支持下，我們可以更好的對(duì)擬進(jìn)行改造項(xiàng)目的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查分析，根據(jù)施工模式制定更有針對(duì)性的調(diào)整方案，合理安排和開發(fā)新的工作流程，使改造項(xiàng)目有序進(jìn)行。BIM 技術(shù)只需要技術(shù)人員和計(jì)算機(jī)設(shè)備。此外，對(duì)于室外施工項(xiàng)目，除了項(xiàng)目本身的調(diào)整，包括氣候條件、設(shè)備條件、人員調(diào)整等問題，正常施工也會(huì)有不同程度的負(fù)面影響，特別是在大型施工隊(duì)伍中，大量人員需要調(diào)整。當(dāng)需要大量的時(shí)間來報(bào)告和發(fā)布信息時(shí)，不僅耽誤了原有的施工進(jìn)度，而且施工人員也不接受調(diào)整指令，往往會(huì)導(dǎo)致固定建筑物的安全隱患和施工延誤，容易造成無法彌補(bǔ)的損失。BIM 技術(shù)是基于良好的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有良好的可操作性。技術(shù)人員完成施工調(diào)整后，只有專業(yè)的監(jiān)理人員進(jìn)行維護(hù)，才能快速完成調(diào)整任務(wù)。施工隊(duì)也可以通過網(wǎng)絡(luò)渠道快速將新的工程量清單傳遞到施工圖上，從而更好的指導(dǎo)施工，避免不必要的溝通錯(cuò)誤和工程延誤。

4.4 施工控制的應(yīng)用

首先，在BIM 技術(shù)的支持下，施工團(tuán)隊(duì)對(duì)施工進(jìn)度和技術(shù)優(yōu)化有很好的把握。在傳統(tǒng)的土木工程設(shè)計(jì)圖紙中，由于技術(shù)限制，只能顯示二維圖像。因此，該項(xiàng)目至少需要仰角視圖、仰角視圖和側(cè)視圖的支持。在調(diào)整的過程中，也比較復(fù)雜，需要很多步驟。利用三維可視化仿真技術(shù)，可以在圖紙上顯示不同的圖像結(jié)構(gòu)，有效地加快了施工進(jìn)度，從根本上避免了錯(cuò)誤。其次，BIM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高度的仿真。為了得到一個(gè)相對(duì)安全的結(jié)論，傳統(tǒng)的計(jì)算方法往往需要對(duì)一些困難的工程進(jìn)行兩次計(jì)算。通過BIM，所有的模擬過程都可以在計(jì)算機(jī)上完成，提高了項(xiàng)目的效率。此外，計(jì)算機(jī)應(yīng)用的成本相對(duì)較低，可以進(jìn)行多次仿真以獲得最佳的施工效果。建設(shè)項(xiàng)目施工組織階段是建設(shè)活動(dòng)科學(xué)管理的重要階段。根據(jù)工程的具體情況，制定施工計(jì)劃，確定施工順序、施工方法和技術(shù)措施，合理布置施工現(xiàn)場(chǎng)。網(wǎng)格光刻技術(shù)由于其三維特性，在總體規(guī)劃和過程模擬方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。BIM 技術(shù)不僅可以控制整個(gè)施工過程，還可以控制施工過程的一小部分，如具體的施工節(jié)點(diǎn)，準(zhǔn)確模擬施工過程。為了實(shí)現(xiàn)局部控制，在建模過程中要注意參數(shù)的確定，包括幾何參數(shù)和時(shí)間參數(shù)。邊界元技術(shù)還可以模擬工程不同階段不同節(jié)點(diǎn)的局部結(jié)構(gòu)，特別是施工難度，可以對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的分析，為實(shí)際施工提供幫助。

4.5 施工成本管理的應(yīng)用

在土木工程施工過程中，所謂的施工成本包括原材料成本、機(jī)械施工成本和施工人員工資成本。在過去，這需要一個(gè)專門的財(cái)務(wù)部門來做會(huì)計(jì)、分析等工作。在施工區(qū)域，技術(shù)人員首先在BIM 系統(tǒng)中將所需的建筑材料和設(shè)備作為一個(gè)整體進(jìn)行記錄，并為每個(gè)項(xiàng)目設(shè)置周期時(shí)間和人力。BIM 系統(tǒng)可以通過快速處理，自動(dòng)計(jì)算并反饋哪些組合是最劃算的。BIM 聰明地篩選了相對(duì)冗余的項(xiàng)目以優(yōu)化成本。此外，BIM 技術(shù)可以對(duì)當(dāng)前的施工進(jìn)度進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控。一旦發(fā)現(xiàn)問題或成本過高，可及時(shí)調(diào)整，保證施工單位的經(jīng)濟(jì)效益。此外，專業(yè)的技術(shù)人員還可以將原料制作網(wǎng)站列表轉(zhuǎn)化成特殊的二維碼等信息。施工技術(shù)人員只需從BIM 系統(tǒng)中獲取最新信息，即可降低成本，節(jié)約資源。計(jì)算建模技術(shù)成本有三種方法：①通過預(yù)算軟件連接；②直接訪問建模數(shù)據(jù)庫(kù)，通過開放數(shù)據(jù)庫(kù)連接；③從軟件中提取數(shù)據(jù)，導(dǎo)出到excel1。您可以嘗試應(yīng)用一個(gè)特定的專業(yè)模型，然后計(jì)算出整個(gè)模型的成本。對(duì)于項(xiàng)目成本管理，市場(chǎng)上有很多成熟的軟件，使用方便，成本低。目前，建模技術(shù)不能直接應(yīng)用于成本管理，因?yàn)轫?xiàng)目的組件和材料不能完全分類和核算

4.6 信息化平臺(tái)的應(yīng)用

BIM 主要用于建筑信息的處理。在這方面，它在一定程度上對(duì)傳統(tǒng)的工作方法進(jìn)行了改革。建模技術(shù)的應(yīng)用使項(xiàng)目實(shí)體的實(shí)際結(jié)構(gòu)可視化，形象地反映了知識(shí)管理的具體過程，包括信息獲取、檢索和重用三個(gè)階段。

5 BIM 技術(shù)在施工中的應(yīng)用方式

傳統(tǒng)的工程方法主要是在二維模式下設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)一個(gè)項(xiàng)目需要一個(gè)三維模型結(jié)構(gòu)來輔助設(shè)計(jì)時(shí)，技術(shù)人員需要手動(dòng)將大腦中現(xiàn)有的二維圖形信息轉(zhuǎn)換成三維模型，然后使用相應(yīng)的三維建模軟件來設(shè)計(jì)模型。在傳統(tǒng)的項(xiàng)目實(shí)施中，三維模型直接在BIM 模型下進(jìn)行設(shè)計(jì)，而在實(shí)際工程應(yīng)用中忽略了傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換模型。建筑工程圖紙信息非常豐富，包括建筑結(jié)構(gòu)、水電、消防等施工信息，所以有很多工作要做。在實(shí)踐中，工人們常常把大量的圖紙信息分包出去。但也存在一些問題，首先，這些畫被分成不同的類別。專業(yè)分包商之間沒有一定的溝通，很難順利完成相應(yīng)的項(xiàng)目任務(wù)。其次，當(dāng)項(xiàng)目規(guī)模較大時(shí)，分包的數(shù)量會(huì)越來越多，專業(yè)分工也會(huì)越來越細(xì)化。因此，從實(shí)際應(yīng)用的角度來看，傳統(tǒng)的專業(yè)分包工作具有工作量大、效率低、易受攻擊、易出錯(cuò)等特點(diǎn)。在BIM 模型中，BIM技術(shù)可以創(chuàng)建一個(gè)中心模型文檔，專門的分包商可以直接訪問該文檔，以確保工程采購(gòu)環(huán)境。當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)，專業(yè)分包商也可以直接與相關(guān)單位溝通解決問題。BIM 技術(shù)還可以與項(xiàng)目的其他方面相結(jié)合，適用性強(qiáng)，應(yīng)用市場(chǎng)廣，前景廣闊。BIM 豐富了傳統(tǒng)的工程工作模式，有效提高了項(xiàng)目實(shí)施的效率和質(zhì)量，解決了傳統(tǒng)工作模式下無法解決的技術(shù)問題。

6 BIM 技術(shù)在土木工程施工中的應(yīng)用展望

BIM 標(biāo)準(zhǔn)的建立和完善是一個(gè)優(yōu)先級(jí)BIM 技術(shù)應(yīng)用相關(guān)部分寫，積極改善相關(guān)規(guī)范指導(dǎo)文件，只有建立了相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)本技術(shù)應(yīng)用和推廣，同時(shí)，可以明確規(guī)定本技術(shù)建筑工程項(xiàng)目中發(fā)揮關(guān)鍵作用的主要責(zé)任。BIM 技術(shù)在工程項(xiàng)目成本估算和管理中的應(yīng)用并不多，主要是因?yàn)檐浖窃谟?jì)算復(fù)雜結(jié)構(gòu)的工程量和隨機(jī)的先進(jìn)技術(shù)手段來消除安全風(fēng)險(xiǎn)和質(zhì)量問題?？萍嫉陌l(fā)展意味著人力資源的解放，建設(shè)周期可以得到更有效的控制。

智能化是未來社會(huì)的主要發(fā)展趨勢(shì)，目前智能技術(shù)在一些行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。充分利用智能化技術(shù)，使施工過程更加簡(jiǎn)單。土木工程施工技術(shù)的智能化發(fā)展方向主要體現(xiàn)在高層建筑施工中對(duì)起重機(jī)運(yùn)輸參數(shù)的控制，可以提高材料運(yùn)輸?shù)臏?zhǔn)確性，有效降低高空施工安全事故發(fā)生的概率。此外，智力的發(fā)展方向也反映在土木工程設(shè)備的管理，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理的機(jī)械設(shè)備，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工設(shè)備性能問題，確保土木工程的施工質(zhì)量最大。

土木工程本質(zhì)上是一項(xiàng)自然改造工程。在土木工程建設(shè)過程中，不僅要注意建設(shè)單位的經(jīng)濟(jì)效益，還要注意社會(huì)效益和自然生態(tài)效益。生態(tài)建設(shè)技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用，可以減少建設(shè)給自然環(huán)境帶來的生態(tài)問題，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展，促進(jìn)現(xiàn)代社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。良好的生態(tài)環(huán)境是我們所向往的，因此土木工程建設(shè)的發(fā)展必須以生態(tài)為發(fā)展目標(biāo)。日本土木工程的未來發(fā)展離不開生態(tài)環(huán)境的支持。未來土木工程建設(shè)應(yīng)采用綠色施工技術(shù)和綠色建筑材料，采用節(jié)能施工設(shè)備，避免對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。

7 結(jié)束語

綜上所述，隨著土木工程的快速發(fā)展，土木工程項(xiàng)目的數(shù)量和規(guī)模顯著擴(kuò)大，施工技術(shù)的應(yīng)用越來越明顯，鋼筋混凝土施工技術(shù)在土木工程施工中的應(yīng)用越來越廣泛。建筑技術(shù)創(chuàng)新是土木工程發(fā)展的必然趨勢(shì)。施工企業(yè)應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到施工技術(shù)對(duì)土木工程發(fā)展的重要性，加大資金和人力投入，不斷推動(dòng)施工技術(shù)朝著科學(xué)、智能、生態(tài)的方向發(fā)展。