隨著信息技術和建築業的快速發展以及業主對建築外觀和功能要求的不斷變化,傳統的建築模式顯然已經不能滿足需要。信息建築模型技術BIM應運而生。主要介紹BIM技術在建築工程設計、施工和運維階段的應用。在設計階段,設計師通過BIM技術進行方案比較、優化和決策,實現最優設計;在施工階段,施工方主要利用其進行虛擬施工,提前發現和解決問題,保證工程質量,實現綠色施工;在運維階段,管理層通過it進行多元化的溝通,使信息傳遞更加快捷真實,項目得到有效控制。
科技信息創新技術浪潮席卷全球,數字化在各個領域得到了很好的應用,改變了傳統的工作模式,大大提高了工作效率。在此背景下,建築信息建模(BIM)技術發展迅速。它將計算機仿真技術、計算機輔助設計、計算機科學技術、計算機圖形學和虛擬現實有機結合,徹底改變了傳統建築行業在二維平面圖紙下面對大量復雜文字和表格的工作模式,代之以更加生動、立體的模型。
它能夠真實、全面地表達壹個建築項目的所有物理和功能性建築信息。確切地說,它是壹個動態的信息儲備中心,在整個建設生命周期中不斷修剪、補充和完善。各專業領域的參與者可以通過這個信息交互平臺自由發布、傳達、提取自己需要的準確信息。從某種意義上說,它改變了建築行業過去單壹的溝通方式,使信息傳遞趨於多樣化,高效地提高了建築行業所有參與者的工作質量,成為建築領域的壹大創新,從根本上推動了建築行業的發展,具有很高的價值。
BIM的概念出現在30年前。國外BIM技術發展較早,各國學者都非常重視,並在不斷研究和發展。目前基於BIM技術的代表軟件有賓利公司的TriForma和匈牙利Graphisoft公司的ArchiCAD。2002年,我國正式提出了BIM技術的概念。隨後在2004年,歐特克公司實施了“長城計劃”,首次系統地引入BIM技術,引起了相關建築企業的關註。相關部門先後舉辦了“與可持續設計專家面對面”、“BIM建築設計大賽”、“勘察設計行業BIM技術高級培訓班”等BIM主題研討會。
歐特克等隨後推出了Revit等壹系列應用軟件,上海現代建設集團等公司也在部分項目中使用了BIM技術。中國住房和城鄉建設部在信息化發展十五、十壹五和十二五規劃中強調了BIM技術的推廣應用。相關部門也經常舉辦全國性的BIM大賽,國內也有不少高校開展了這方面的開創性研究。國內最早進行BIM技術實驗研究的是西北工業大學電子工程系附屬的Xi安虛擬現實工程技術研究中心。該中心的建立對該校電子信息工程學院等其他院系和研究所在虛擬現實、虛擬仿真、虛擬制造[1]方面產生積極影響。近年來,國家也要求大型復雜建築項目采用BIM技術,這將有利於BIM技術在建築行業的後續發展。相信隨著BIM技術的成熟,它將成為未來建築市場不可或缺的新技術。
在世界各國學者的共同努力下,BIM技術日趨成熟。許多實際工程案例表明,BIM技術可以基本完整地應用於工程項目的全生命周期,包括設計決策階段、施工階段和運營管理階段。1 BIM技術在設計階段的應用
對於設計師來說,BIM技術的出現,是從使用AutoCAD進行手工繪圖到不會繪制結構圖的壹次大解放。此外,它還可以將更抽象的二維平面圖形立體化,從而提前看到整個建築工程的實際效果,並可以對不符合自己預想的地方進行反復調整和精確定位,直至制定出最佳設計方案。此外,由於所有的數據參數都是與模型相關聯的,因此即使在項目實施的後期出現了施工環境的變化或其他不確定因素,在設計師進行單次操作調整後,建築模型其他部分的尺寸也會自動調整,所有相關信息都會更新。
因此,通常只需要對壹種類型的建築工程建模壹次,之後只需要在後期調用模型,無需再次編輯修改,方便了設計人員,節省了人力時間,減輕了繪圖壓力,大大提高了工作效率。目前,很多建築公司的設計單位也會使用BIM技術,尤其是大型工程項目,以便更清晰直觀地向業主展示其設計產品的概念和功能。在這個過程中,很好地克服了業主因缺乏專業知識背景而無法參與的傳統問題,使他們能夠真正參與協同設計,從而達到各方滿意的效果。
比如杭州奧體中心主體育館的設計就采用了BIM技術,改變了傳統的用紙箱、泡沫等手工模型進行展示的方式。建築師將構思好的草圖導入到BIM技術的相應軟件環境中,參數化設計蓮花花瓣的外觀和數量,不斷調整對比,直到確定最終方案。整個過程準確、高速、高度同步。此外,由於體育場設計對防火、疏散、溫度、聲音等功能要求較高,采用BIM技術模擬預測了體育場觀眾坐席區83Hz、125Hz、250Hz的聲壓範圍分布,證明了體育場的聲環境分布均勻,保證了整個工程靜音場的缺陷。
隨著BIM技術的出現和發展,“綠色建築”的概念逐漸為人們所熟悉。綠色建築是指在壹個實際工程的整個生命周期內,因地制宜,就地取材,最大限度地節約能源,減少汙染,為人們提供壹個健康、舒適、實用的環境。綠色建築主要是通過建築設計的方法來改變建築的聲、光、熱環境。它避免了傳統二維圖紙可視化差、信息不全的特點,設計人員可以方便地獲取項目的成本、進度、幾何等信息,從而更快地進行決策和設計。比如南寧規劃展覽館的設計就結合了BIM技術。
這個項目的形狀是壹個各向異性的表面。傳統的二維圖紙很難表達設計者的想法和意圖,而BIM技術可以有效解決這壹問題。項目利用數字建模軟件,將展廳信息參數化、數字化,形成模型,設計師以此為平臺,將設計中發現的問題反饋到平臺,並加以解決。分別對太陽輻射、室內照明、聲環境、室內外風環境進行分析和優化,貫徹節能減排可持續發展的綠色理念,最大限度地利用有限的資源。是壹種全新的高層次設計模式。同樣,BIM技術已經應用於寶蘭客運專線石鼓山隧道的鐵路線路規劃,以及世博會的德國館、奧地利館、北京奧運會奧運村的空間規劃與物資管理信息系統、南水北調工程、香港地鐵等諸多類似項目,結合BIM技術可以順利快速完成。
BIM技術雖然在設計階段影響很大,但目前還沒有完全普及。主要是目前國內大部分電腦的硬盤配置還有待提高,其次是設計系統和專業軟件的開發還不完善;國內沒有專門的BIM技術規範,導致責任歸屬不明確。因為各個領域涉及的各方都可以接觸到模型,如果出現模型信息泄露的情況,就不會有問責。然而,國外相關軟件與中國建築標準之間存在壹些差異。
此外,由於思維方式的不同,中國設計師對三維模型的接受度有待提高,有的甚至有抵觸情緒;另壹方面,由於軟件相對昂貴,培養專門人才需要壹定的資金、物力和時間,會對壹些小公司、企業造成壹定的經濟壓力;對於小型項目,更多的公司傾向於采用傳統的設計方法。這些都導致BIM技術在我國建設項目中的實踐例子不多,獲得的經驗也比較匱乏,處於探索的初級階段。
2 BIM技術在施工階段的應用
對於施工單位來說,施工現場存在很多不確定因素和突發情況,尤其是壹些大型項目,施工單位主要利用BIM技術進行虛擬施工,即在電腦上模擬實際施工過程。虛擬現實技術是壹種二次開發技術,可以利用仿真系統在多維空間中構建建築物周圍的真實環境,利用計算機圖形學、傳感器等三維數字技術實現更加真實的交互體驗,使人有身臨其境的感覺。同時利用計算機模擬技術,模擬建築物受載、受撞時的情況,模擬工程在全真實環境中的效果,分析影響和破壞程度。
對於整個施工過程來說,內力和外力的模擬分析和模擬加載是保證後期工程質量和安全必不可少的步驟。在這個過程中,施工方也可以提前發現並消除實際操作中的缺陷或潛在隱患,如管道碰撞等。施工方直觀地看到整個施工過程後,可以調整和改進自己的施工工藝,通過不同施工方案的比較,實現最優的施工方案。通過BIM技術,壹方面為實際工程項目的施工提供經驗,有利於施工工藝和施工方案的選擇,避免施工過程中的返工,提高施工水平,保證後期實際工程的質量,減少工程事故的發生。另壹方面可以有效指導施工方合理規劃安排施工過程,縮短工期,節約成本,經濟性好,實現綠色建築。
就上海虹橋樞紐工程而言,該工程利用BIM技術減少損失5000多萬,而北京環球金融中心工程利用BIM技術工期縮短壹半,及時準確發現碰撞問題6000多處[8],避免了不必要的損失,提高了企業的核心競爭力。
以上對BIM技術應用現狀的總結就是仲達咨詢的內容。
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