BIM技术应用

2024-07-09

BIM技术应用(精选12篇)

BIM技术应用 第1篇

BIM是三个英文单词的简写, B是Building的简写, I是information的简写, M是modeling的简写, BIM简称为建筑信息模型。英国“经济学家”文章指出, 建筑行业存在着30%的浪费。美国 (NIST) 研究机构指出, 建筑行业因软件数据交换问题每年损失158亿美元, 我国2013年建筑业总产值为159313亿元, 如果按照30%的浪费率计算, 2013年我国建筑业存在47794亿元的浪费, 这相当于2013年我国公共财政收入的37%。而BIM技术作为建筑信息技术, 能够有效地将建筑项目的全生命周期整合到一起, 对项目的各个阶段进行整体控制、合理规划、从而能够大大降低项目的成本, 节约资源。

2 BIM技术工程项目设计和施工中的应用

2.1 BIM技术在项目设计阶段的应用

BIM技术已应用于工程项目的全生命周期。在项目设计阶段, BIM软件系统作为一个开放的平台, 包含有节能设计软件系统、结构设计软件系统、建筑设计软件系统、成本预算软件系统、施工计划软件系统、项目管理软件系统、企业管理软件系统、设备设计软件系统等。在这形形色色的软件系统中, 这一系列软件的组合, 可以对建筑工程项目的模型进行建立、分析项目的日照情况, 对项目的能耗情况进行分析, 模拟分析建筑项目的温度、湿度、通风等, 模拟分析建筑项目的舒适度, 分析项目的热岛效应和光污染情况。

在方案设计中, BIM技术能够快速形成直观的设计方案, 并且通过BIM软件的分析和模拟, 能够让开发商更好的体验和找准设计方案, 大大降低其在施工阶段提出设计变更的概率, 能够起到缩短工期和节约资源的目的。

2.2 BIM技术在项目施工阶段的应用

BIM技术在项目的施工阶段, 可以实现对项目成本预算的控制, 通过支持项目的工程计量和计价, 省去造价人员对图纸的理解和在计算机软件中建立工程算量模型的工作, 通过一模多用的功能, 使造价人员的工作效率和工作质量大大提高。对项目的设计进行深化, 将原来只能是平面的图纸在三维空间进行展示, 能够将图纸中存在的问题在施工之前就能够发现, 大大减少了图纸存在的问题, 使各施工班组能够更好的协调安排施工, 减少返工造成的浪费。通过动态的仿真模拟, 在项目立体展现的基础上, 实现了将时间因素加入, 能够实现项目的实时进度的控制, 也就是通常讲的4D施工管理。实现了将预算成本因素加入, 能够实现项目实时进度的同时还能够掌握项目的资金运转情况, 能够有效地对成本进行控制。在施工过程中, 有效的支持非现场的建造活动, 可以将设计结果的BIM数据直接传送到工厂, 通过数控机床对构建进行数字化加工, 对于具有复杂集合造型的建筑构件, 还可以大大提高生产效率。借助BIM技术的仿真模拟功能, 可以实现先模拟后建造的活动, 通过BIM软件在计算机中模拟施工过程, 发现施工过程中的重点和难点, 使各专业能够事先协调, 减少施工风险, 避免工期延误, 减少返工造成的浪费。同时能够实现将施工流程以三维模拟的形式直观、动态地展现出来, 便于工程管理人员进行施工交底, 对工人进行施工前的培训, 使其了解和掌握施工顺序。

利用BIM技术的可视化特点, 能够在建筑项目的施工管理中发挥巨大作用。在BIM技术应用之前经常会遇到这种情况, 在设计院出来的是二维的纸质图纸, 建筑图、结构图、水电安装等图纸都是单独出现, 不能完整的呈现在一起, 并且都是不同的工程师设计的, 再加上不同的人对图纸的理解和把握都不一样, 这样就容易出现不同的构建在空间位置进行重叠, 有时候甚至出现施工图纸与建筑物不完全符合的情况, 出现的施工图跟甲方的想法不一致, 有的甚至会出现严重的偏差, 随着社会的发展, 经常能出现造型复杂且功能强大的建筑物, 平面的二维图纸和简单的三维空间展示已经完全不能满足复杂建筑的施工要求, 而BIM技术恰恰能够满足要求, 因为BIM技术能够将建筑物所有的数据参数都集中反映到所建立的模型中去, 再加上BIM的可视化和仿真技术, 能够很好地将复杂的建筑物通过5D施工管理建造出来, 更重要的是在设计阶段和施工前的准备阶段就能够将真实的建造过程仿真模拟出来。

碰撞检查在BIM技术当中已经是很成熟了, 通过碰撞检查将图纸中的问题快速地发现, 大大降低平面, 立面图、剖面、结构、建筑、土建、安装图纸之间的问题, 并且可以将施工组织加入该检查中, 按照不同的方案进行智能检查, 出现碰撞的地方就会爆红, 便于设计人员进行图纸的修改, 便于施工人员提前发现问题, 将返工率降到最低, 使得质量、成本、工期大道最优化的组合, 严格控制住项目的风险因素。

BIM技术在设计和施工中的这些应用, 能够大大减少资源的浪费, 节约项目的成本, 缩短施工过程中所消耗的时间, 充分利用资源保质保量地完成项目, 使得项目的效益和价值都大大提高。

摘要:BIM技术被认为是继CAD之后, 建筑业第二次“科技革命”, 其为建筑行业的发展开辟了一条新的道路。在项目设计、招投标、施工、运维等方面的应用中体现了重大价值。近年来, BIM技术的应用价值被认可后, 住建委和地方政府先后连续出台政策推动和促进BIM技术发展, 本文将初步探讨BIM技术在建筑工程项目设计和施工中的应用价值。

关键词:BIM技术,应用,施工,设计

参考文献

[1]朱建国.BIM技术在施工阶段的应用策略研究[J].建筑施工, 2013, 35 (7) .

[2]王智佳.浅析我国在施工阶段BIM应用中的存在问题及对策[J].价值工程, 2014, 150~152.

[3]秦军.建筑设计阶段的BIM应用[J].建筑技艺, 2011 (Z1) :160~163.

bim技术职责 第2篇

岗位职责:

(1)参与企业BIM项目决策,制定BIM工作计划;

(2)建立并管理项目BIM团队,确定各角色人员职责与权限,并定期进行考核、评价和奖惩;

(3)负责设计环境的保障监督,监督并协调IT服务人员完成项目BIM软硬件及网络环境的建立;

(4)确定项目中的各类BIM标准及规范,如大项目切分原则、构件使用规范、建模原则、专业内协同设计模式、专业间协同设计模式等

(5)负责对BIM工作进度的管理与监控;

(6)组织、协调人员进行各专业BIM模型的搭建、建筑分析、二维出图等工作;

(7)负责各专业的综合协调工作(阶段性管线综合控制、专业协调等)

(8)负责BIM交付成果的质量管理,包括阶段性检查及交付检查等,组织解决存在的问题;

(9)负责对外数据接收或交付,配合业主及其他相关合作方检验,并完成数据和文件的接收或交付。

能力要求:具备土建、水电、暖通、工民建等相关专业背景,具有丰富的建筑行业实际项目的设计与管理经验、独立管理大型BIM建筑工程项目的经验,熟悉BIM建模及专业软件;具有良好的组织能力及沟通能力。

2.BIM工程师

岗位职责:负责创建BIM模型、基于BIM模型创建二维视图、添加指定的BIM信息;配合项目需求,负责BIM可持续设计(绿色建筑设计、节能分析、室内外渲染、虚拟漫游、建筑动画、虚拟施工周期、工程量统计等)。

能力要求:具备工程建筑设计相关专业背景,具有一定BIM应用实践经验,能熟练掌握企业BIM软件的使用。

3.BIM制图员

岗位职责:协助项目负责人、建筑师、工程师完成从方案到施工图阶段的绘图工作;能够搭建BIM模型,能够独立完成各专业建筑构件的建模工作。

能力要求:具备基础的建筑、结构、机电专业知识及施工图识图能力;熟练掌握企业BIM软件、二维制图软件的使用。

4.BIM技术研究人员

岗位职责:负责收集并了解现有和新兴的与BIM相关的软硬件前沿技术,完成应用价值及优劣势分析,为企业整体信息化发展决策提供依据;根据企业信息化决策及实际业务需求,提供可采用的技术方案;对拟采用的技术方案及软硬件环境进行技术测试与评估;组织并协助业务部门对拟采用软硬件系统进行应用测试。

能力要求:具备计算机应用、软件工程等专业背景;具有良好的建筑设计领域信息化应用工作经验;具有BIM应用实施工作经验。

5.BIM应用开发人员

岗位职责:负责针对企业实际业务需求的定制开发工作,现阶段重点开发方向为针对BIM应用软件的效率提升、功能增强、本地化程度提高等方面。其主要工作内容包括:需求调研、可行性评估、应用开发、测试、客户培训、技术支持、后续维护等。

能力要求:具备计算机应用、软件工程等专业背景,能熟练掌握ASP.Net等开发环境,熟悉企业所用BIM软件开发接口,具备一定的软件开发经验。

6.BIM技术支持人员

岗位职责:负责新员工的BIM应用流程、制度及规范等培训;负责BIM软件使用的初级、中级培训;负责解决使用者BIM软件使用问题及故障。

能力要求:具备计算机应用、软件工程等专业背景,能熟练掌握BIM应用软件,具有良好的沟通能力及口头表达能力。

7.BIM系统管理员

岗位职责:负责BIM应用系统、数据协同及存储系统、构件库管理系统的日常维护、备份等工作;负责各系统的人员及权限的设置与维护;负责各项目环境资源的准备及维护。

能力要求:具备计算机应用、软件工程等专业背景,具备一定的系统维护经验。

8.BIM数据维护员

岗位职责:负责收集、整理各部门、各项目的构件资源数据及模型、图纸、文档等项目交付数据;负责对构件资源数据及项目交付数据进行标准化审核,并提交审核情况报告;负责对构件资源数据进行结构化整理并导入构件库,并保证数据的良好检索能力;负责对构件库中构件资源的一致性、时效性进行维护,保证构件库资源的可用性;负责对数据信息的汇总、提取,供其他系统及应用使用。

能力要求:具备建筑、结构、暖通、给排水、电气等相关专业背景,熟悉BIM软件应用;具有良好的计算机应用能力。

9.BIM标准管理员

岗位职责:负责收集、贯彻国际、国家及行业的相关标准;负责编制企业BIM应用标准化工作计划及长远规划;负责组织制定BIM应用标准与规范;负责宣传及检查BIM应用标准与规范的执行;负责根据实际应用情况组织BIM应用标准与规范的修订。

能力要求:熟悉相关国家标准及行业标准,熟悉建筑设计领域的生产流程,熟悉BIM实施应用过程,具有良好的语言组织及表达能力。:对BIM有全面的了解,才能有高效地运用BIM。本文总结了施工企业运用BIM时的五大误区、五大作用以及四点应注意的问题。

很多施工企业接触BIM后,经历了从开始的激动兴奋、到中间的茫然无助、再到后来的逐步清晰坚定的一系列过程,积累了大量的宝贵经验,今天就分享给各位施工行业的同仁们。

一、施工企业应用BIM技术的五大误区

误区一:未将BIM列为企业战略。

很多企业只是被动完成业主方或投标要求,未意识到这是行业革命的发端,被动应用BIM,不可能获得好的回报。部分有私心的管理层甚至惧怕透明化给自己带来威胁。当这两种心理在管理层中占大多数时,一旦BIM应用遭遇阻力,就无法克服。

误区二:BIM就是建模客观上讲,目前阶段国内应用BIM是从设计院开始,起初设计院采用BIM的一个核心功能的确是建模。但BIM的终极目标是基于设计阶段的基础模型创建,随着建造过程的不断深入,会在不同的阶段逐步加载相应数据和信息,达到协同共享使用的目的。所以建模仅仅是BIM的一个功能,但决不能因此把BIM与建模划上等号。

误区三:对BIM期望过高

每一次的新技术革命,都会短时间内让大家兴奋异常,会不由自主地认为软件万能,系统万能,信息化万能。很多施工企业基础管理很差,项目管理一塌糊涂,成本的跑冒滴漏非常严重,以为引进了BIM就能够脱胎换骨,瞬间提升企业的管理水平,这显然是犯了BIM万能的逻辑错误。其实BIM也好,其他的信息化技术手段也好,终归都是一种技术工具、管理工具,最终都要靠人去驾驭和使用,所以BIM是企业管理完善的锦上添花,而不是管理低下的雪中送炭。

误区四:将引入BIM技术作为成本,投入不足

领导层对BIM从未做深入了解,只是应付业主和招标要求。一开始就将BIM技术作为成本投资,而非提升竞争力和效益的投资,投入不足,导致BIM技术方案选型落后,不能聘请好的应用顾问,无法获得正确的实施经验,导致失败。

误区五:未找到好的实施方式

以为BIM技术应用就是买软件用软件,未意识到BIM是一个庞大的体系,将对管理产生全面影响。自己摸索用软件,未能通过成熟的施工阶段BIM顾问快速产生应用价值,投入过大而获取价值很慢,负面评价导致夭折。同时,BIM解决方案以及顾问团队选择错误,例如用BIM设计软件系统做BIM施工,除了三维效果和初步的碰撞检查,没有太多施工阶段的实际应用,将导致投资回报很低;设计背景的BIM顾问团队对施工阶段的管理和技术问题不够专业,不能利用BIM技术针对性地解决问题。

二、BIM在施工中的五种基本应用

1、碰撞检查。BIM最直观的特点在于三维可视化,降低识图误差,利用BIM的三维技术在前期进行碰撞检查,直观解决空间关系冲突,优化工程设计,减少在建筑施工阶段可能存在的错误和返工,而且优化净空,优化管线排布方案。最后施工人员可以利用碰撞优化后的方案,进行施工交底、施工模拟,提高施工质量,同时也提高了与业主沟通的能力。

2、模拟施工。有效协同三维可视化功能再加上时间维度,可以进行进度模拟施工。随时随地直观快速地将施工计划与实际进展进行对比,同时进行有效协同。施工方、监理方、甚至非工程行业出身的业主、领导都能对工程项目的各种问题和情况了如指掌。这样通过BIM技术结合施工方案、施工模拟和现场视频监测,减少建筑质量问题、安全问题,减少返工和整改。

3、三维渲染。宣传展示三维渲染动画,可通过虚拟现实让客户有代入感,给人以真实感和直接的视觉冲击,配合投标演示及施工阶段调整实施方案。建好的BIM模型可以作为二次渲染开发的模型基础,大大提高了三维渲染效果的精度与效率,给业主更为直观的宣传介绍,提升中标几率。

4、积累经验。保存信息模拟过程可以获取施工中不易被积累的知识和技能。

5、可以把模拟的模型及数据卖给运营、维护方。因为建筑过程的数据对后面几十年的运营管理都是最有价值的数据。

三、施工企业应用BIM技术的四点注意事项

1、公司和项目的合作。

从所接触的BIM项目来看,大部分是企业引入BIM,然后进入项目应用。那么需要解决企业和项目的矛盾。企业是从企业发展角度出发,需要在公司推广新技术,保持企业的竞争力。而项目的目标很明确,保证质量控制成本增加收入。两个目标具有继承性,需要解决公司和项目两者的关系。根据权责对等原则,企业在电脑硬件、人力等方面对项目提供支持,对项目上的BIM工程师制定免费培训、奖金等政策。对等的,项目部在项目上应用BIM技术,通过BIM三维可视、信息丰富的优势辅助施工,提供公司应用经验、成果。

2、人员协调。

实际中,BIM团队的人员来自不同项目部甚至分公司,人员工作时间很难保证,协调难度很大。最好BIM负责人对人员具有完全领导权,而且保证主干人员的时间。

3、避免和生产脱节。

在项目期间,阶段性成果需要及时沟通。有的BIM应用和项目施工两条线,施工管理人员很少进入BIM办公室,不过问BIM,而BIM工程师也是忙于建模,BIM成为为BIM而BIM。

4、保持BIM工程师的积极性。

只有每个阶段有成果和进度,才能保持人员的积极性。

浅谈BIM技术在工程中的应用 第3篇

【关键词】BIM技术;工程应用

1.虚拟施工技术的特点

(1)在建设工程中采用BIM虚拟施工技术进行项目管理,公司管理层能随时了解现场信息,及时、准确的下达指令,减少了沟通的成本,实现集约化管理,提高工作效率和管理水平,有效地节约施工管理费用。

(2)在建设项目日益复杂化的情况下,因设计和施工返工原因造成的成本增加越来越引起各参建单位的关注,据相关部门统计,对建设总承包工程,因设计或施工失误形成的返工成本约占总建造成本的12%~22%,为解决此类问题,因扩大管理队伍提高的管理成本约占总建造成本的13%~30%。基于BIM技术模型,详细地展现了工程的空间资讯,在正式施工前即能验收工程的设计和施工成果,有效地控制了这类成本。通过BIM模型碰撞检查提前发现设计问题并进行解决及应用虚拟仿真技术进行预应力钢筋的排布模拟方案防止后期返工。

(3)BIM虚拟施工技术在工程未开工建设前,对整个施工过程进行模拟,把工程每一构件及管道的位置进行精确定位,使工程的精细化管理得到了保证,通过精确到极致的精工细作,创建卓越的品质。BIM模型对工程管道精确定位,虚拟施工中,砌体工程加强带、构造柱、门框住及砌块排版可视化交底。

(4)虚拟施工技术利用BIM 4D关联数据库,可以快速、准确获得过程中工程基础数据拆分实物量,随时为采购计划的制定提供及时、准确的数据支撑,为项目限额领料提供及时、准确的数据支撑,为公司对项目成本管控提供技术支持。

(5)传统施工中,常常难以实时统计出项目支出费用、甲方已支付款项、合同应当支付款项,也无法根据形象进度、变更图纸及时、准确获取合同规定的工程量及工程造价,虚拟施工根据BIM技术4D关联数据库与三维图形确定相关参数区域——框图出价,实现过程三算对比,月度产值核算,月进度控制等,为数据指导生产提供依据。

2.BIM虚拟施工技术的应用

BIM虚拟施工技术,适用于工程建设的全过程,包括工程的设计阶段、施工阶段及后期的物业管理阶段,特别适应于规模较大、设计复杂的总承包建设工程项目。

3.工艺原理

(1)BIM虚拟施工技术,是通过BIM软件建立起的集成建筑工程项目各种相关信息的模型,施工前期即对建筑项目的设计方案进行检测、对施工方案进行分析、模拟与优化,制定详细的进度计划和施工方案,并提前发现问题、解决问题,直至获得最佳的设计和施工方案,辅以3DMAX动画对复杂部位或工艺的展示,以视觉化的工具指导现场实际施工,协调各专业之工序,减少施工作业面干扰,防止人、机待料现象。

(2)在项目施工过程中对模型进行实时维护,及时根据设计变更、技术核定和实际施工状况调整模型,施工结束后,可随时重现施工过程,作为检查、改进和责任追溯的依据。

(3)通过多维度的BIM模型,相关负责人可在有网络的情况下查看所有项目的资金使用情况、成本支出情况、项目工期形象进度等内容,为公司对项目的管控提供技术支持。基于BIM虚拟施工技术的公司管理。

4.工艺流程及操作要点

(1)操作要点:

提供标书文件、图纸、施工合同等虚拟施工方案编制依据资料员收集并提供工程《设计图纸》、《标书文件》、《工程施工合同》、《建筑施工组织设计规范》(GB/T 50502-2009)、《设计图纸参照图集》等编制《虚拟施工方案》依据。

(2)组织虚拟施工方案编制工作。根据工程工程施工合同、公司对项目的策划要求,组织虚拟施工方案编制工作。

(3)提供建模阶段技术支持。专业技术部在建模过程中提供必需的技术支持,如:不同专业图纸之间冲突的、图纸表达意思不清楚的,导致存在有多种理解意思的、按照图纸建立的模型明显差错的、图纸未设计,现场必须做的、涉及相关专业性较强技术方案的设计做法。

(4)根据施工图纸、招投标文件、招标答疑等相关资料,建立工程土建、钢筋、安装BIM模型。

5.BIM模型评审

通过BIM模型展示的三维情况,对模型进行审核,重点审查模型和原设计图纸是否相符,节点部位是否符合图纸设计要求和满足现场施工条件,专业技术人员提出需模型支持的部位建模是否达到预设目标,模型是否能真实反映原设计意图等。

6.汇总图纸设计问题,提请设计院予以解决

通过BIM三维模型碰撞检查,发现设计与图纸中存在的问题,例如:不同系统管件碰撞、梁与门窗碰撞、结构与安装管道碰撞等,根据变更条件进行BIM维护,对施工设计问题提前反应,避免返工与延误工期。

7.根据BIM建模提供工程量预算,提供制造数据

利用快速建立的工程项目模型,围绕模型自动统计工程量,把AutoCAD设计图形转化成概预算模型数据,由于BIM数据库的数据粒度达到构件级,可以快速提供支撑项目各条线管理所需的数据信息。

8.根据方案,进行3D MAX设计,动画渲染

对工艺复杂、质量要求较高的节点部位,利用虚拟仿真技术进行关键节点操作工艺及质量标准的三维展示,制造身临其境的虚拟环境。

9.方案审核

根据合同要求、施工现场实际情况、施工规范规定对虚拟施工方案进行审核,对不符要求部位进行调整和优化。

10.对项目进行可视化方案交底,指导施工

经审核和优化后的虚拟施工方案,对项目施工人员进行可视化方案交底,并指导后期全过程的施工。

11.维护模型

后续施工中,根据设计变更单、签证单、工程联系单、技术核定单等相关资料实时对BIM模型进行维护、更新,保证工程土建、钢筋、安装各专业BIM模型与现场实际同步,为项目各管理条线提供最为及时、准确的工程数据。

12.及时关联实际数据信息

成本部人员及时根据变更模型重新计算,列出变动工程量对比表,及时在模型中关联项目实际发生成本、当前实际施工产值等成本制造数据。

13.及时关联工程资料信息

资料员及时在图形中关联当日施工进度、项目材料进场及检测、各分项工程施工质量检查验收等工程施工资料,并根据模型列出投标进度计划、施工进度计划、实际施工进度对比表。

14.质量要求

(1)BIM模型须及时维护,项目需安排专人每日定时上传项目发生的各项信息,公司应定时对模型信息的上传情况进行检查。

(2)运用BIM虚拟施工技术进行项目管理时,需要提升和设计院和后期物业管理的上下游合作,实现各个阶段数据的有效流通,以实现BIM在项目生命周期全过程的有效利用。

(3)企业内部须加强BIM与ERP的对接,利用BIM技术提供的强大的项目基础数据,着力建设三大基础数据库(BIM数据库、价格、企业定额),最终实现BIM数据与ERP系统的对接,形成完整的信息管理平台。 [科]

【参考文献】

[1]张琴.虚拟仿真技术应用的探讨.N.虚拟仿真技术在建筑施工中的应用二,应用方向,2012,10.

BIM技术应用综合效益分析 第4篇

BIM是以三维数字技术为基础, 集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型, BIM是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。BIM是一种全新的理念, 它涉及到从规划、设计理论到施工、维护技术的一系列创新和变革。

在房屋建设中通过引进BIM技术研究可以避免对工程中的结算缺项、漏项;工程中综合管线布置减少返工;对技术方案的辅助决策;可以按施工段进行区域划分提高工作效率;对施工过程中的质量、安全有效控制。

2 工程实例

中国中铁航空港建设集团北京机场分公司与上海鲁班软件有限公司就太原幼儿师范学校新校区工程中的“大学生活动中心”子项目运用BIM技术在施工中应用研究。

大学活动中心总建筑面积18 952.84 m2, 地上3层, 地下0层, 主要建设内容由体育馆和剧场两大功能区组成。其中, 剧场区包含舞台、一个可容纳1 187座的观众厅、观众休息厅、后台辅助用房及机房;体育馆包含一个多功能Ⅱ型的比赛场地和一个可容纳2 460座 (其中固定座席1 945座, 活动座席390座) 的观众厅及卫生间、机房、库房等辅助房间。结构上用防震缝将本子项分为两部分:体育馆 (C1) , 檐口标高21.400 m, 结构形式为钢筋混凝土框架结构;剧场 (C2) , 檐口标高22.500 m, 结构形式为钢筋混凝土框架—剪力墙结构。

在接到图纸后组织人员进行对图纸的消化, 完成了整体BIM模型的建立, 围绕BIM模型与鲁班BIM系统, 在整个施工阶段、各不同岗位、职能部门展开图纸问题检查、成本分析、质量安全等不同领域发挥作用, 综合统计表明, 本项目BIM技术应用的整体分布如图1所示。

从图1不难看出, 本项目BIM技术第一位解决的是成本管理、预结算这个施工单位的老大难问题, 产生的经济效益非常明显并且较容易测算, 所以实施团队和项目管理团队将本项目应用的权重放在第一位, 比值占85%左右。

在房屋建设中通过引进BIM技术可以避免在设计、施工中信息零碎化、孤立化, 形成各管线的信息整合、交互共享平台, 进行碰撞检查, 空间管理、工序进度管理、改进和弥补设计施工中的某些不足。在大学生活动中心项目中专业冲突十分普遍, 极易因变更返工造成材料浪费以及进度损失, 考虑到利用BIM系统实时跟进设计, 第一时间反映并且解决问题, 带来的进度效益和经济效益都十分惊人, 项目实施人员将减少返工对项目效益的影响估计为13%。

工程进度, 是施工项目管理重点管理目标, 同时也是BIM工作对象, 但是由于不易于量化测算, 所以对工程的进度影响作用估计为整个BIM工作2%左右, 难于测算主要表现在以下几个方面:

1) 影响的工程进度不一定在关键线路上。

2) 工程进度往往是多因素共同作用的结果。

3) BIM对工程进度正面影响可能偶然的因素彻底淹没直至负面影响。

基于以上几个方面的原因, 本次定量的测算BIM价值主要从可度量的点出发进行计算, 为了测算的方便, 会进行简单基数假设, 例如普通人工200元/d, 管理层一般计算300/d (按照项目经理、技术总工、合约经理三个核心岗位平均工资计算) , 其他一般管理层按照200元/d, 钢筋0.35万元/t, 混凝土按照380元/m3计算, BIM应用综合效益分析表如表1所示。

从表1不难看出, 大学生活动中心BIM技术完成的经济效益价值可以达到691.55万元, 投资回报率远大于预期收益率和社会平均投资回报率, 以下是大学生活动中心BIM项目经济效益分析明细。

1) 结算缺漏项。

通过图形算量对比招标清单工程量和依据图纸建立的模型工程量, 与项目工经部管理人员共同比较缺漏工程量和多算工程量结合分部分项工程的综合单价, 按照项目大类汇总如表2所示。

通过表2可以预计, 若由专职人员审核并分析结算缺漏项最少需20人工日, 并且按照鲁班BIM所供工程量结算, 可以多盈利597余万元。

2) 综合管线布置减少返工。

通过图纸问题检查及机电安装多专业管线综合及预留洞口带来的综合效益, 实施前期即发现86个图纸问题, 按照100个图纸问题节约30 d人工, 共计节约26人工。平均一个图纸问题节约钢材0.5 t, 混凝土节约0.5 m3;管线综合排布调整前发现机电各专业及土建碰撞点2 140处, 调整后最终确定预留洞口85处, 另有需设计变更6处, 预计可为项目节省81.35万元。

3) 对技术方案的决策辅助。

二次结构构造柱平面定位布置方案、高大支模位置查找辅助高大支模专项施工方案、钢筋钢结构施工模拟, 按照原始工作模式大约需要20 d完成。BIM工作模式大约需要5个工日完成, 节约15个工日, 由此决策带来的其他效益暂未计入BIM经济效益。

土建、安装BIM应用项目的综合效益, 特别是净高检查的应用, 在考虑了机电管线排布之后传统几乎没有办法提前预知净高问题, 由此决策带来经济效益暂未计入BIM经济效益。

4) 按施工段进行区域划分提高工作效率。

对工程部、工经部工作效率的提高, 工作的量化分析和数据支持力度;不考虑新版图纸大变更, 仅五次共17个结构设计变更、86个图纸会审意见, 通过模型维护和工程量数据对比分析, 按照1份变更比传统模式节约0.5 d的效率, 大约节约人工51工日。

多次分楼层、分施工段、分构件编制数据报告与报表, 仅考虑基础层就先后多次按施工段提交垫层、基础混凝土、基础钢筋、套筒、门窗表、装饰等, 对基础层的挖土工作面宽度还分别按300, 400, 500来提供挖土方, 按照一份报表节约人工1个工日计算, 可节约9工日。

5) 施工过程中的质量安全控制。

i Ban移动应用综合效益分析, 通过BIM移动客户端可发现现场质量安全问题, 通过BIM移动办公模式, 让所有接触项目现场的领导及工程部管理人员都从事质量安全管理, 每个人都能起到质量安全监督作用, 相当于增加管理质量安全的人员数量, 按照10个现场人员折算1个专职人员的计算模式相当于增加2个专职人员, 若按3个月计算, 相当于节省180个人工, 由此带来综合管理效益不计入BIM直接应用成效。

事实上, 上述计算效益都是在比较保守的计算模式下进行的, 例如在项目结算缺漏项中计算经济效益时, 外墙3砖红色清水砖墙面综合单价仅按150元/m2计算, 而按以往经验, 清水砖墙综合单价通常达350元/m2, 仅此一项即可额外多获利60万元以上;而决策辅助带来的经济收益尤其是工期提前都未计算在BIM收益内;其次本项目并无钢筋专业的BIM应用, 在其他类似大型项目上, 进行更加齐全的BIM应用, 效益必然更加可观。

3 结语

通过BIM的应用, 体会到在提升全过程协同效率方面, 如果在项目伊始即采用BIM系统, 可以利用基于BIM技术的算量软件系统, 加快招投标的组织工作, 同时提升招标工程量清单的质量;施工例会时, 传统依靠人脑猜想三维关系的工程探讨容易造成理解错误, 通过BIM软件系统进行探讨可以在避免理解错误的同时减少协同的时间投入, 节约“开会成本”提升项目决策效率;工程中利用BIM系统随时随地准确获取数据, 可以大大缩小生产计划、采购计划的用时, 避免急需材料、设备不能按时进场, 造成窝工;依据安装管线综合模型以及方案, 安排安装各专业施工队伍依次进场施工, 做到现场有序施工的同时还能减轻项目生活区农民工住宿紧张的问题;如若业主方也利用BIM技术的数据能力, 还能快速校核反馈项目的付款申请单, 可以大大地加快付款速度等等。

BIM技术应用 第5篇

一、工程背景

1、工程名称:昆明新机场(昆明长水国际机场)航站楼

2、工程类型:机场航站楼、机电设备工程

3、工程设计单位:北京建筑设计研究院

北京建筑设计研究院1979年开始实行事业单位企业化管理,1992年开始享有对外经营权,成为改革开放后最早进入国际建筑市场的国内著名设计企业之一。1998年通过ISO9001质量管理体系认证。

4、工程周期:2009年5月 ——2012年5月

5、相关软件应用:

Autodesk Revit Architecture Autodesk Revit MEP GIServer 基于BIM的昆明新机场航站楼机电工程4D系统【自主研发】 基于BIM的昆明新机场航站楼机电设备信息管理平台【自主研发】 机场机电设备安装工程综合施工技术知识管理平台【自主研发】

6、BIM应用评价与反馈:

“本课题所研发的4D施工管理系统能适应机电安装工程的实际需求,可实现多层次的4D模拟和动态管理,辅助施工方案优化,为多参与方的协作和交流提供可视化的集成管理平台;知识管理平台则为用户管理和查询工程资料与专业知识提供了网络化的平台,极大地提高了机电工程施工管理水平和效率。该系统适用于大型、复杂建筑机电工程的施工管理,可促进工程项目的信息化管理,建议进一步推广应用。”北京城建集团昆明新机场机电设备安装项目部经理颜钢文 本课题所研发的信息管理平台能实现机场航站楼机电设备运营管理智能化,实现机电设备运行的全过程信息支持、多维信息管理以及动态的实时信息查询,为机电设备运行及管理提供科学的信息化管理手段。通过使用系统可以极大提高工作效率和管理水平,节省资源,降低成本的目的,具有很大的社会、经济效益。——昆明新机场航站楼运营总监向雪松

二、正文

基于BIM的昆明新机场机电设备安装4D管理系统与信息管理 工程概况:

昆明新机场总建筑面积435400m2,由南侧主楼(A区)、南侧东西两翼指廊(E、F区)、中央指廊(B区)和北侧Y形指廊(C、H、G区)七大区组成,地上三层(局部四层)、地下三层。机电安装工程总包北京城建集团和分包中国八局共同负责消防水、暖通、给排水和电气等分部工程施工,而弱电、智能建筑、行李系统和电梯等分部工程由709研究所、中船重工昆船公司等多个单位承包。

图1 昆明新机场航站楼工程鸟瞰图

BIM的应用简介:

本项目针对机场机电设备安装和运行管理的实际需求,首次将先进的BIM(Building Information Modeling,建筑信息模型)和4D(4 Dimension)技术应用于机场机电安装及运行管理中,开发并应用基于BIM的昆明新机场机电设备安装4D 管理系统(4D-BIM 系统)。通过建立基于BIM的机电设备4D信息模型,支持机电设备安装和运行的数据共享和集成管理,实现机场航站楼机电设备安装工程施工进度的4D动态管理以及施工过程模拟的4D可视化,为机电设备安装、运行及管理提供科学的信息化管理手段。在该项目中BIM具体包括BIM建模、BIM在施工管理中应用和BIM在运维信息管理中应用三个方面。另外,鉴于机电设备安装工程庞大、复杂、局部区域设备集中等特点,本项目创造性提出基于BIM的多层次4D模型,其结构如图 2所示,包括宏观4D模型、微观4D模型、系统示意图模型和轴线模型四个层次。不同层次的4D信息模型是根据不同需求从整体BIM中提取的4D模型,用于实现不同层次的4D施工模拟和管理。其中,宏观4D模型由简化的整体3D模型和整体进度关联形成,支持整个机电设备安装工程的宏观4D施工模拟。其3D模型应在施工图设计时建立,并可采用三维轴线表示小尺寸管道(轴线模型),支持基于轴线的管道渲染。微观4D模型由局部、详细的3D模型及相应的详细进度计划组成,用于展现机电设备集中部位的管道及设备布置状况和施工过程,支持动态的施工管理。其3D模型应在深化设计阶段建立,且只需针对复杂、重点的部位建立详细3D模型,从而在满足实际需求情况下节省大量建模工作。系统示意图模型由某一机电系统的示意图几何模型和该机电系统的整体进度计划关联形成,可展现单个机电设备系统的整体布局和设备逻辑关系,在宏观模拟时辅助机电系统的逻辑关系展示。

图2 基于BIM的机电设备安装工程多层次4D模型 系统简介:

1、基于BIM的昆明新机场航站楼机电设备安装4D管理系统

本项目结合基于多层次4D模型的动态施工管理技术,在清华大学已有4D-GCPSU系统进行了二次开发,实现了基于BIM的昆明新机场航站楼机电安装4D管理系统,如图3所示。其系统架构如图4所示,包括数据库、数据接口、图形平台、模型管理平台、4D信息模型、4D微观管理模型以及4D宏观管理模块。该系统是基于网络的4D管理系统,4D信息模型集中存储在中央数据库,同时各个应用端会保存本地数据备份,从而支持协同工作的同时,减少网络传输,提供系统性能。具体包括BIM模型导入、进度计划导入、4D模型创建、3D模型浏览、信息查询、4D施工过程模拟、4D施工进度管理、施工文档管理等功能。

2、基于BIM的昆明新机场航站楼机电设备安装4D管理系统。

如图5所示,基于BIM的昆明新机场航站楼机电设备安装4D管理系统是清华大学与昆明新机场建设指挥部等参与单位共同研发,以BIM数据库为基础,实现基于GIS和Web的航站楼的运维管理及多维信息查询,具体包括物业信息管理、机电信息管理、流程信息管理、库存信息管理、报修与维护管理、系统管理。

图3 基于BIM的昆明新机场航站楼机电设备安装4D管理系统

图4 基于BIM的昆明新机场航站楼机电设备安装4D管理系统架构

图5 基于BIM的昆明新机场航站楼机电设备安装4D管理系统

BIM建模:

1、宏观建筑模型:

包括墙、楼板、门窗、楼梯等构件,为展示机电设备布局提供空间参考。

图6 建筑BIM模型

2、宏观机电设备系统模型:

包括室内给排水系统、供电干线、通风空调等机电系统的管线和设备,譬如室内给排水模型包括污水排水管、废水排水管、生活热水给水管、生活热水回水管、集水坑、排污泵等构件。

图7 宏观机电BIM模型

3、精细模型:

建立了值机岛、罗盘箱、走廊顶部等局部的详细模型。譬如值机岛模型包括钢结构、风管、桥架、线槽、消防水管、地板、配电柜、水炮、摄像机等20多类构件。

图8 值机岛详细BIM模型

图9 走廊顶部详细机电BIM模型 基于BIM的多层次4D施工管理:

基于多层次BIM和4D模型,本项目实现了航站楼机电设备安装工程的多层次 4D施工过程模拟和管理:

1、宏观4D施工模拟

如图10所示,应用多层次4D技术实现排水系统宏观4D模型和系统示意图4D模型的同步模拟,弥补3D视图难以展现辅助MEP系统逻辑结构的不足。模拟中,3D视图中应用颜色和可见性等方式展示4D施工过程,系统示意图视图则用颜色在MEP系统示意图中同步标识各部分的当前施工状态。3D视图中,建筑模型只作为空间位置参考,根据需要适时显示,且设为半透明,以免遮挡MEP构件。

图10 A区排水系统宏观及系统示意图施工模拟

2、值机岛精细4D施工模拟

值机岛的机电体系包括强电、通风、消防、弱电、航显和行李等十多个专业,是航站楼中机电系统最复杂和最集中的区域,涉及土建总包、装饰装修、机电总包、消防总包、弱电总包和行李总包6家单位,实际施工中面临多专业交叉作业、操作空间有限和成品保护等挑战;且施工方一直未协调一致,建立统一的进度计划。因此在BIM应用过程中,各单位负责人首先以4D系统为平台,通过4D施工过程模拟、前置任务分析等功能分析施工方案中存在的工作面冲突、工序搭接不合理等问题,当场协商和调整进度计划。图11展示了通过4D模拟发现的值机岛中罗盘箱原始施工方案存在的问题,并用对比鲜明的不同颜色表示各施工单位正在施工的构件。最终,通过反复的模拟、交流和优化,形成较为合理的值机岛施工进度计划,共包括67个工序。但由于工期紧张,仍存在多专业同步施工,因此各施工单位通过微观4D施工过程模拟挖掘实际施工可能存在的施工空间冲突、成品破坏等问题,协商解决方案;这些信息均附加到4D模型中。在实际施工中,施工人员便可基于微观4D模型,合理安排施工过程,避免施工冲突、破坏成品等问题,保障工程顺利进行。单个值机岛的4D模拟如图12所示,6种不同的颜色表示6个施工单位正在施工的构件,并标出了各阶段施工中需注意的问题。鉴于昆明新机场航站楼共有8个值机岛,机电系统几乎一样,因此建立的进度计划和4D模型可直接用于指导其他值机岛的施工。

图11 罗盘箱施工模拟与优化

图12 值机岛施工过程模拟与分析

3、宏观4D施工管理

通过4D模型中计划进度与实际进度的对比,可以分析当前工作的进展状况,了解落后的任务,并有针对性地进行进度控制,如图13所示。也可用图形表现进度进展状况,如图所示,绿色表示提取完成,蓝色表示按时完成,黄色表示滞后完成。该方式可让用户一目了然地了解整体工作进展状况,快速掌握进度滞后的区域,实现重点的进度监控。用户也可查询任意选中施工单元的所有前置任务及其是否完成、计划开始时间、计划结束时间、负责单位和注意事项等信息。图14展示的是对排水系统管道施工任务的前置任务分析。并可按负责单位对前置任务过滤以及导出Excel报表,如图15所示,辅助施工方与其他单位交流。如图16所示,进度变更分析功能可以帮助用户分析当某一任务延后后,对其他任务或整体进度的影响情况。展示的是压力排水管道严密性试验滞后一天对其他任务的影响情况,可见会导致重力排水管道严密性试验滞后完成,从而导致B3排水系统安装总体滞后。

图13 进度对比分析

图14 前置任务分析

图15 导出前置任务

图16 进度变更分析

4、精细4D施工管理

基于建立的精细4D模型,可进行进度对比分析,了解工程实际进展情况。图17展示了当“吊顶安装”滞后后,对其他任务的影响情况,分析发现对烟感设备的安装和地板的时候有影响,但不会影响总工期。图18展示了地板安装任务的所有前置任务,可辅助装修总包了解由弱电总包负责的综合布线、机电总包负责的称重台安装等工作是否完成,避免窝工、返工等问题发生。用户还可以将任意一天需要完成的工作,及其前置任务完成情况等信息导出到Excel报表,用于多参与方之间的交流,图19展示了2011年6月26日4D进度的Excel报表。

图17 进度变更分析

图18 前置任务分析

图19 导出4D进度状态

基于BIM的昆明新机场航站楼机电设备信息管理:

1、昆明新机场航站楼物业信息管理应用

在系统中可以很方便的对房间、柜台、商铺等的分配和物业数据进行维护,而且可以根据用户的不同需求进行各种数据的统计和分析,并且导出用户需要的Excel表,方便用户进行各种文档存档等工作。在系统中用地图显示整个机场的情况,使用户能够直观的了解机场的整体布局是否合理,房间的使用和分配是否满足旅客的需求,通过各种数据的统计和分析以及结合地图的展示,可以为机场的整体运营提供更好的支持。具体如图20所示。

图20 房间管理及其信息查询

2、昆明新机场航站楼机电信息管理应用

机电信息管理系统把各个专业的管道布线都非常直观的在地图中显示出来,而且对各专业的上下级逻辑关系都能清楚的展现出来,这样就能方便的让维修工人快速、方便的查看到整个机电的逻辑关系和管道布线,及时做出正确的判断,避免给机场的正常运营带来不便。

在运营过程中,可能会出现某个配电间出现故障,需要在这个配电间的上级进行断电,这时就必须知道这个配电间的上级是谁,并且需要知道断电会对哪些区域或者设备有影响,会不会影响机场的正常运营,甚至在维修过程中有可能需要知道从配电间上级到配电间的桥架走向。

在系统中,不仅可以查找到各级别的上下级关系,还能直观的看到相互之间的桥架走向,帮助用户更快、更好的了解整个电气干线的走向及逻辑关系。具体如图21所示。

图21 TA1逻辑结构查询及其信息管理

3、昆明新机场航站楼流程信息管理应用

在系统中输入旅客所在位置,及输入登机口编号,就能查询出这位旅客从值机岛到登机口的路径信息,及值机岛与登机口的距离信息和人的正常步伐可能需要的时间信息,这样旅客就能根据这些信息判断出自己的登机时间是否充足等,如图22所示。

图22 登机流程展示

4、昆明新机场航站楼库存信息管理应用

库存信息管理系统不仅可以查找到机场航站区内的仓库位置,而且能很方便的查找到所需物品所在的仓库,及物品的数量和对应的一些相关信息,比如规格、尺寸等,这样就能让用户更快的了解到所需物品的信息。

机场运营过程中可能会根据实际需要对仓库的位置进行更改,仓库信息功能就是动态的对仓库进行管理。仓库有可能会分为机电专用的仓库和物业专用的仓库,在仓库信息功能中对仓库进行设置来对其他功能提供数据支持。

5、昆明新机场航站楼报修与维护信息管理应用

在系统中可以很容易的查看最近3个月时间内报修的总体数量;如查看最近3个月维修组维修人员接单数量的比较;再如最近3个月内,报修单整体的完成情况、无需维修、正在维修中的各自百分比等。月度保修信息统计入图23所示。

图23 月度报修信息统计 创新点:

1)首次提出基于BIM的多层次4D模型,支持用户根据实际需求建立不同粒度的BIM模型,可极大地缩减建模工作量,促进BIM技术在大型、复杂机电设备安装工程中的应用。2)首次将BIM技术应用于机场机电设备安装工程,基于多层次 BIM模型实现宏观和微观4D动态施工管理,为中、高层管理者监控整体机电设备安装工程的施工过程提供了可视化的平台,也可辅助现场管理者和工程师针对机电设备集中区域实现微观4D施工过程模拟、施工方案优化和动态施工管理。

3)首次将BIM模型直接应用于运维管理,实现施工阶段与运维管理的信息共享。将BIM与GIS技术相结合,所开发的基于BIM的昆明新机场航站楼运营管理系统和应用,有效提高了运维管理水平和效率,为BIM技术在运营阶段的应用提供了新的方法、技术和系统。结语:

BIM技术应用 第6篇

【关键词】 BIM建模;建筑构件;结构构件

【Abstract】 According to the teaching content and teaching characteristics of "housing architecture", the introduction of BIM modeling technology in teaching, through modeling to explain the course knowledge points, and get the following conclusions:1.BIM technology is feasible in the "housing architecture", can improve the students' interest; 2. BIM technology in the teaching application can reduce the time of teaching materials, and reduce the burden of teachers' work; 3. visual teaching enables students to learn more intuitive, teaching effect is better, to a certain extent, can reduce the practical teaching hours.

【Key Words】 BIM modeling Building component Structural member

【中圖分类号】 G643.2【文献标识码】 A【文章编号】 2095-3089(2016)36-0-01

1 概述

《房屋建筑学》为建筑工程类专业基础课程。通过剖析房屋建筑构成和结构构成使学生对专业研究对象有深刻感官认识。现阶段教材图形主要是二维图形或二维绘制透视图,不能直观体现出建筑构件和结构构件构造和组成。

BIM可视化效果非常显著,用于《房屋建筑学》教学上主要能体现以下优点[1]:

(1)模型三维视图效果性好

(2)建筑构件和结构构件可视化效果好

(3)建筑模型参数化效果好。

2 教学应用和分析

经多年《房屋建筑学》教学经验的出教好该课程主要解决一下问题:

(1)建筑构件和结构构件剖析。

(2)结构类型和组合。

(3)功能区和建筑设计考虑因素。

(4)用漫游形式讲解《房屋建筑学》

2.1建筑构件和结构构件教学和分析

我们可以通过截图形式对讲解项目内容进行截图,如图2.1。有图2.1,在讲解过程中可以让学生掌握内容有:

(1)玻璃栏杆扶手

可以让学生轻松掌握玻璃栏杆扶手高度取值、玻璃栏杆扶手构成、玻璃栏杆扶手材料和力学性能设计等。

(2)楼梯

可以让学生轻松掌握楼梯高度,步级,材料,楼梯扶手,楼梯结构,楼梯平台深度和楼梯宽度等。

(3)玻璃幕墙

可以让学生轻松掌握幕墙构成,材料,幕墙竖挺,幕墙性能等。

(4)台阶

可以让学生掌握台阶形式,台阶和建筑物连接等。

(5)建筑构件和结构构件区别

图2.1可以充分体现哪些是建筑构件,哪些是结构构件。如:楼梯在满足人活动时体现出其功用时则为建筑构件,如果体现出其对建筑物力学作用是则为结构构件。

教学分析:

(1)图形直观,对建筑仿真度高。

(2)可以一图演示多构件。

(3)可以体现出各构件之间联系。

2.2结构类型和组合教学和分析

如图2.2,我们可以通过结构建模体现建筑的结构构成,学生可以掌握内容有:

(1)方便学生理解梁、柱、板、基础之间关系和力学专递。

(2)方便学生了解梁梁搭接,梁板搭接。

(3)方便学生理解各种基础类型。

教学分析:

(1)可以把不同类型的基础出现在同一个图上,方便比较和分析。

(2)把建筑构件剔除,体现房屋框架,学生更好掌握结构和建筑区别。

(3)将各种构件放在一起讲解,可以减少课时同时达到更好教学效果。

2.3功能区和建筑设计考虑因素教学和分析

如图2.3通过剖切建筑体现建筑空间布局,可以统一对各功能区讲解[2]。学生可以掌握内容有:

(1)功能区分布及分布理由。

(2)功能区空间大小。

(3)功能区内部布置。

教学分析:

(1)有利于学生掌握功能区大小和功能区之间关系。

(2)直观体现功能区,比平面施工图效果更好。

2.4房屋结构教学及分析

在《房屋建筑学》教学中常无法直观的介绍房屋细节部分构造情况[3]-[4]。如果通过见习方式对房屋进行了解,则会花费更多实践课时去让学生掌握细节构成。要是用BIM技术上课,则很容易让学生即时掌握知识点如图2.4。图2.4为墙和板接触部分模型图。

教学分析:

(1)可以通过视图控制方法,快速找到房屋讲解部位。

(2)操作简单,选定图元,输入BX即可隔离图元,形成细化视图。

2.5用漫游功能作为教学工具

BIM漫游功能可以通过模拟方式,带学生“走进”要讲授建筑数字化模拟环境,使学生进一步掌握建筑同时减少实践课时。图2.5为模拟环境。

教学分析:

(1)该功能模拟环境真实,可以边讲解边进行漫游。

(2)该功能还可以录制动画,可以制作多媒体资料。

3 结论和认识

通过将BIM技术应用于《房屋建筑学》上,并总结经验:

(1)BIM技术能直观反映出《房屋建筑学》教学内容。

(2)学生对场景模拟兴趣很大。

(3)BIM技术可以制作多媒体动画,可作为学生模拟见习用。

参考文献:

[1]住房城乡建设部.关于推进建筑信息模型应用[Z],2015年.

[2]王轶群.BIM技术应用基础[M].中国建筑工业出版社,2015年,11月

[3]李必瑜王雪松.房屋建筑学[M],武汉理工大学出版社,2014年.8月

BIM技术应用 第7篇

BIM带来的意义和革新

林祺:用BIM做一些设计时, 可以在前期分析很多建筑的参数, 这些参数对今后设计时可以提供很多计算的依据。最终管道的设计必须要符合能效的要求, 我们都可以利用BIM技术, 通过模型进行运算。这样可以获得一种更经济的、更能符合使用要求的结果。

BIM技术的应用面是相当广的, 大约有四五十个应用。这些应用原来不用BIM技术是不能做到的。比如三维的展示, 包括工程量的计算, 原来不用BIM技术, 而是用二维的设计技术, 也可以做到, 但是花取的人力和精力与现在做BIM设计是完全不一样的。我认为BIM的应用前景最终将替代二维。作为工具的本身来讲, 和CAD两个东西放在一起, 完全属于两个层次。只要一定时间的积累, 或许是十年、二十年之后, 没有人再用CAD做设计, 相反都是用BIM来做设计。就像我们以前都是通过手绘来绘图, 现在没有人用手绘版绘图了, 所有人都用电脑绘图。

BIM的未来前景

林祺:从BIM技术本身来说, 它是一个全生命周期的产品。BIM对施工和运维环节都带来很大的便利。现在行业里说得很响的一句话就是:“我们要像造汽车一样去造房子。”BIM技术给我们一个方向, 我们可以像造汽车一样去造房子。所有房子的构件都有可能在工厂加工好, 到现场去装配而已。这对整个现有的施工模式是一个很大的也是一个革命性的影响。可能不用到现场去做很多现场加工, 对于施工的安全和施工的质量都有极大的提高。

从运维的方面来讲, BIM技术提供了到最终可以用BIM设计的结果去影响最终的运维。包括材料统计, 倘若拿一张图纸, 我们根本就不知道里面有哪些设备, 要另外拉一个清单, 如果用Revit或者其他的BIM软件, 这个清单就很容易拿出来。我们可以在这些清单上附加很多信息, 厂商信息和质保信息等。对于运维来说, 可以自动地进行提醒, 这个设备多长时间做一次保养, 它的保期是多长时间, 到了时间就可以去续保。

还有管道, 对于今后维修的过程, 如果一个管道坏了, 到原来的二维图纸根本搞不清楚走向是怎么样, 只是一个逻辑上的通路。用了BIM以后, 是可以看到这根管道是怎样的走向, 去维修的时候可以很精准地定位到这个点。

但是现在我们都还处在BIM的初级阶段, 所有的BIM应用, 能做BIM的人都是初级阶段。在初级阶段, 由于配备、人力资源、技术的不足, 成本是增加的。但是从整个项目来看, 如果是用BIM来设计, 可以大大地减少项目建设过程当中一些返工和设计失误的状况。其实节约下来的钱会远远大于我们增加的钱。如果5~10年以后, 可能所有的人都使用BIM来设计。

BIM如何推广

徐浩:整个的BIM技术已经有了很大程度的发展, 从早期来说, 我们仅存在于如何使用好软件, 提出我们对软件的性能的需求, 检测软件能不能更符合我们实际的角度来开展工作的阶段。目前的阶段, 软件的发展基本上达到我们日常使用的程度, 是我们发展中的一个方向。如何把BIM相对比较成熟的软件运用到实际应用当中, 与之前作为一种工程支持不同, 从最初发展的方向和发展的热情来说, 大家能够更快地融入到实际工作当中。而现在最主要的是结合原有设计的模式, 原有的设计模型, 如何去了解设计师应用这些技术的时候遇到的困难, 他们在利益分配上的困惑, 以及对整个设计的流程方面, 整个设计工作的分配方面, 包括这些工作对大家带来实际的意义上的影响方面, 怎样平衡这样的关系, 怎样打消他们的顾虑, 怎样使得大家愿意接受这样的技术, 给他们工作带来一些益处。这也是我们当务之急需要去解决和完善的地方。

很多业主提出没有体会到益处, 大都是工作层面上的考量, 就像我刚才说的, 前几年我们都在谈BIM这样的技术会给我们的生活、设计和工程带来怎样翻天覆地的变化。从业主的角度来说, 具体用什么样的工具来完成这个任务, 投入了资金肯定要拿到高品质的成果, 但是并不是特别关心用什么样的工具去达到这样的成果。例如, 把设计院和施工单位作为一个餐厅来考虑, 不能说我这个餐厅换了一把高级的菜刀就涨价, 这是不合理的。从消费者的角度来说也是很难接受的。如果确实能认可到, 新技术就是要比旧技术给我带来更多利益, 但是甲方之前的资金投入就是要得到高品质的成果, 如果你用高档技术要求增加甲方的费用, 而高档的技术提供了更高的服务, 甲方还是能够认可你的成果。

这样出现一个问题, 如果现在还是处在研发的或者是初期应用或者是探索阶段的话, 还并不能保证这个成果有更高的品质, 从另一个角度来说, 很难说明这个成果对这个项目会有实质性的改善, 这就很难说服甲方为这些应用付出很大的代价。当然现在有一部分的应用非常强大, 甲方也愿意付出相应的代价, 就像刚才提到最大的受益者是甲方, 但是最大的受益者是如何反映出来的, 还是要通过相关的公司利用这样的软件, 把最大的利益反映出来, 甲方为反映出来以后利益来买单, 我个人的理解是需要这样的流程, 才能够体现出BIM技术在工程项目的作用上。只有这样先后顺序的关系, 才能认可这个技术给甲方带来最大的利益, 为这个利益支付一定的费用。我认为可能是有这样的因素和因果关系才能体现出这样的结果来。

在设计过程当中, 怎样很好地和BIM结合, 这是很多公司都需要解决的, 要提高效率, 怎样寻找关于服务或者关于工程的切入点, 什么时候来利用, 通过怎样的平台去发布或者方方面面大家共同利用这样的信息, 在这方面都做了很多尝试。Revit Server使得信息对每一个人来说更加平等, 帮助大家拿到这个信息是相同的, 原来是各不相同, 而现在大家取得信息的方式和距离更加接近、更加平等, 每个人都能够自由地去了解需要的信息。这是将来BIM发展必然会到达的阶段。我们现在还是需要花很多的力气去推广这种方式。

BIM标准带来的影响

张学斌:国内的BIM标准应该分两个层面:一是宏观的政府层面;二是微观的针对具体项目实际的使用者层面。政府的层面, 我们看到是在“十二五”规划中, 住房和城乡建设部明确要求使用新型的建筑信息的技术, 来优化建筑的全过程。以此为前提, 也带动很多跟BIM相关的课题的研究, 我们现在看到的这些课题研究往往是更大一个层面, 比如制定中国的一些基于BIM设计的标准化, 基于BIM的建筑系统的分类或者基于BIM的一些工作方法, 包括基于BIM的政府未来的审核审计原则。从具体项目的层面来看, 在实际的项目操作过程当中, 这些标准的实用性不是很高, 从项目的维度来看, 现在国内很多的大型设计院, 包括一些大型的施工企业, 比如基建系统, 像上海的上安集团, 都在企业内部制定了BIM的标准, 这些标准能够针对具体的项目, 在项目过程中可以进行项目的参与方的技术标准。

参数化大趋势与建筑设计回归建筑传统权衡

吕俊超:这两方面基本上是不矛盾的, 也可以看到我们很多大师级的建筑, 因为它很严肃。像一些传统的方盒子的建筑类型一样, 可能在施工的时候大量用到BIM, 还有参数化或者数字化。这样一种工具并不是为产生一个异形的建筑, 而是通过手工计算和手工施工的方式变得更加简单, 让机器来代替人的重复劳动, 或者达到更高的深度。这种建筑的形态和建筑最初的理念是不违背的。我们优秀的历史建筑中, 像教堂也好, 像古城堡也好, 它们的建造也是通过非常复杂的计算, 通过这个计算来达到拱圈的效果, 现在把它搬到电脑当中是完全一脉相承的, 只不过是现在的工具比较发达, 使得复杂的计算变得更加简单。

BIM使工作方式转变

张学斌:因为我之前一直在设计院, 所以我的工作都是和BIM相关的, 我应用了BIM这种技术和项目管理手段之后, 能够更好地将一个项目的设计过程, 通过BIM的平台串联起来, 包括三维可视化的优化工作, 通过BIM, 三维地去呈现各专业的成果, 在三维呈现的过程当中, 发现一些错漏碰缺的问题把它处理掉。包括乙方和甲方沟通过程中, 能够很好地将设计师的意图表达给乙方。现在到了业主单位之后, 对BIM的理解有了另外一层含义, 以前在建筑院做设计更多的是作为BIM技术的使用者, 现在到了甲方, 我对BIM的理解是希望在一个项目的全生命周期里, 从最开始的开发、规划、设计、施工到最后的运营管理, 整个建筑生命周期里都能够应用BIM技术。

BIM技术已成为吸引业主们的重要条件

张学斌:可以说是, 但是又不能完全肯定。因为现在确实在国内一些重大的、复杂的项目, 业主在施工招标的过程中已经把BIM的要求加入到招标文件中去, 但是因为BIM在国内刚刚发展几年, 即便是业主也没有完全把握BIM的管理手段, 包括我们的设计单位应用BIM的成熟度和覆盖面也不是很大。现在从业主的角度是有很多的项目, 比如SOHO和很多的综合体项目, 要求设计单位、施工单位使用BIM技术来优化, 设计成果来施工的过程。我理解把它当成一个动力, 去推进BIM的发展, 包括去尽快地让BIM的成熟度活跃起来。

BIM作为必要条件还有多远的路要走

张学斌:目前BIM与运营管理平台的结合才刚刚开始起步, 国外有几个基于BIM运营平台的软件商或者其他的服务商在做这方面的工作, 但是并没有大量的铺开应用, 这方面的经验少之又少。BIM的应用也是一个渐进的过程, 最开始设计院应用BIM技术, 对于设计院来说, 其利益是在眼前的, 是通过三维的方式把传统的二维图纸在三维模型当中检查设计的问题, 检查自己设计院与其他的设计院之间的设计的冲突, 这是对设计院来说最直接的, 也是能看到的。现在国内大部分的设计院都在使用BIM技术, 像比较成功的中国院、北京院、华东院等, 已经形成规模, 在设计院内部, 比如北京院要求院内的各个设计处使用三维的设计, 在自己现在的项目里, 是设计师去用BIM, 而不是组建一个BIM的合作团队去协助设计师去做设计工作, 这种方式也越来越成熟。设计延展到施工的阶段, 上海中心就是一个很典型的案例, 上安集团在做上海中心的机电过程当中使用BIM技术, 在管线施工之前就优化管线的设计, 包括现在上海中心的内外幕墙以及两个幕墙的施工都在使用BIM技术, 而且施工技术的手段已经是比较成熟了。

建筑师应如何面对BIM革新带来的机遇与挑战

张学斌:现在在业主要求一个建筑项目使用BIM技术, 或者一个设计院内部的管理层要求设计师选BIM技术之后, 很多设计师是带着抵触的情绪去应用BIM。因为我之前遇到很多这样的情况, 拿设计院来举例, 设计院的设计师压力比较大, 不管是建筑结构还是机电专业, 这些设计师很多的时间都是放在一个设计项目的设计过程当中和出图的工作过程当中, 现在领导要求使用三维的BIM技术去优化自己的设计工作, 对他们来说工作量不是递减而是递增的过程, 因为他们已经成熟地使用AutoCAD的工作方式, 现在让他转变思路, 使用三维的方式做设计, 并且通过三维的方式去跟其他专业的人员做协同设计, 这种转换对于设计师来说是比较痛苦的, 因为增加了他们的工作量。但是在未来一定是有优势的, 以前也曾有专家说过, 现阶段的BIM应用是加号, 是增加了工作量, 施工阶段BIM的应用是减号, 前提是设计阶段的BIM成果能够无缝地传递给施工阶段, 我们刚才说设计阶段的设计师应用BIM技术, 出的设计成果一定比使用传统的二维CAD方式去做设计, 工作量肯定是增加的, 但是前提是在他们使用软件不成熟的情况下, 如果他们的工作量能够转移到后面施工阶段的时候, 对于施工方来说这种使用三维技术对他们带来的优势也是更多的。

国内BIM技术研究现状 第8篇

1.1BIM概念的历程

BIM的研究是一个不断发展的过程。当前,广泛认可BIM起源于1974年Chuck Eastman提出的 “Building Description System”,他提出在考虑建筑属性的基础上,利用信息技术对图形进行编辑和元素组成的处理,并指出对建筑的不同属性进行功能排序的发展方向[1]。

20世纪八十 年代, Graphisoft公司提出VBM ( Virtual Building Model,虚拟建筑模型) 理念,初步开展了BIM技术研究的。并推出Archi CAD软件, 让更多的企业进入到BIM的研究领域[2]。美国学者罗伯特 · 艾什 ( Robert Aish) 更准确的 提出了 “Building Modeling”概念。

20世纪九十年代,G. A. van Nederveen和F. P. Tolman正式为BIM命名———Building Information Model,提出要项目参与者整合各层面、各视角的信息,以满足各专业和各功能提取信息的需要[1]。

21世纪初,在大量软件开发商介入BIM技术的研发后,BIM的研究在建筑领域迅速推广。2003年Autodesk在 《BIM白皮书》 中,对 “Building Information Modeling” 做了全面的阐述,标志着BIM的研究进入白热化阶段[3]。如图1所示。

1.2BIM概念的定义

Autodesk公司定义BIM是一种建筑软件的应用, 是对传统二维图纸为主的信息载体模式进行颠覆, 同时也代表了一种新的思维方法和工作方式。美国建筑师学会 ( AIA) 认为,BIM是一种模型技术要求能够结合工程项目资讯资料。美国国家建筑科学院 ( NAS) 给BIM的定义较为全面,认为BIM即可以认为是信息建筑模型,Building Information Model; 另一方面,也可以被理解为建筑信息建模,Building Information Modeling。由于两个词的中文翻译后的意思差异并不明显,所以目前国内普遍建议不对BIM进行翻译,如CAD一样,仅作为代称,也可以合理表达BIM双重含义: 信息模型和信息建模过程。

Eastman定义BIM是,建筑信息模型是将项目的整个生命周期内的所有信息集合在一个模型中, 并包含施工进度,建造过程,运营维护等全部过程, 并集合了所有几何信息、功能要求和构件性能[4]。 Laiserin认为,BIM不只是一个系统或者软件,更是一个业务流程[5]。张建平教授曾引用美国国家标准技术研究院 ( NBIMS) 对BIM定义,在国内普遍被认可,认为BIM是以三维数字技术为基础,集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型,对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。

虽然对BIM的定义,各个机构组织、国内外专家并未统一,但基本可以把BIM定义为既包括建筑模型结果,又包含建筑建模过程的一个 “动名词”。 因此,本文参考各家意见,认为BIM是利用一个包含了建设项目物理特性与功能特性的数字模型,并考虑该模型的信息共享和互用性技术服务于建设项目的全生命周期的决策与分析。

2BIM研究数量分析

2.1BIM研究期刊论文发展情况

本研究借助于文献产出指标来对BIM研究情况进行分析,数据来源于已收录在中国知网 ( CNKI) 的数据库,包含从开始有文献记载到2013年底的所有数据。检索所有篇名包含 “BIM” 的期刊文献作为样本,经过逐一识别后,剔除不表示 “建筑信息模型”的文章。查证后发现,中国的BIM技术研究第一次出现在学术期刊中在2003年,即Autodesk公司发布BIM白皮书之后。开始研究热情不高,03、 04年仅有1篇介绍性文章发表,05年更缺乏以BIM为题的研究文献,06、07年介绍BIM的论文分别为6篇和1篇。表明虽然2003年颁布了 《2003 - 2008年全国建筑业信息化发展规划纲要》,提出了技术信息化是关键,但BIM技术研究重视度 还是较低。 2008年和2009年, “中华建筑报”、 “建筑时报”、 “中国房地产”先后报道了29篇关于BIM技术的报道,响应 “十一五”发展建筑信息化的要求,引起了学术界关注。同时,2008年和2009年分别有10篇和16篇学术论文以BIM作为篇名发表,BIM研究初步引起国内学者关注。2010年,BIM研究的数量出现激增,共有63篇以BIM为篇名的论文得以出版,BIM的研究热情有所提升。2011年—2013年, 开启了BIM研究的热潮,分别有155,299,384篇。 如图1所示。BIM在国内研究热情的变化,一定程度上反应了BIM技术在我国的发展。当前面对BIM研究信息爆炸的情况,对当前研究方向进行分类了解具有现实意义。

2.2BIM研究期刊论文分布情况

近3年来,主题包含 “BIM” 的各类文献,共包括工程科技方面期刊831篇,博硕士论文64篇; 信息技术方面期刊437篇,博硕士论文23篇; 经济与管理科学方面期刊339篇,博硕士论文18篇; 还有少量其他方面的论文。如图2所示。部分论文属于跨学科研究,分属不同类别期刊,在数量统计过程累计统计在内。BIM作为建筑科学与工程和信息技术的交叉学科,大量论文属于跨学科研究,多数论文分类号多于1中。由于期刊论文学科分类可靠性相对学位论文较低,故而仅参考学位论文也可以发现,跨学科研究较为普遍,其中跨四种学科的学位论文有1篇,跨三种学科的学位论文有3篇,跨两种学科的学位论文17篇。如图3所示。

BIM研究的侧重方面很多总结为: 工程科技、 信息技术、经济与科学管理等。较多文献分数交叉学科,跨多个学科; 研究内容实践程度、理论深度也各不相同。因此,对于BIM研究侧重类别界定较为模糊,缺少系统的总结。目前对BIM概念的来源较为明确,但BIM概念定义却并未统一,对BIM各类研究的分析和评述尚缺整体上的分类和总结。为深入了解国内BIM研究重点,了解BIM研究所处的阶段,需要对BIM研究现状进行分析与总结。

3BIM研究内容分析

由于 “中国知网”文献收录过程,对BIM研究成果的分类仅按照学科分类。阅读中会发现大量文献有多个分类号,在系统了解BIM后,也很难完全认同的学科分类号的分类方式。本文认为BIM的研究内容分类可以从BIM的定义出发,将对BIM的研究内容分为BIM技术研究 ( 建筑信息模型) 和BIM管理研究 ( 信息模型的创建、传递和共享) 。但是, BIM技术是将信息技术应用到建筑行业,、跨学科科学研究是BIM的本性。大多数研究细分专业边界界定困难,分类结果还需考虑。因此,由于国内BIM研究存在很大的政策导向性,所以本文具体分类, 考虑按照国家重点项目 “建筑业信息化关键技术研究和应用” 的主要目标,将BIM研究分为四大类: 中国BIM标准研究类、国内BIM应用软件研究类、 基于BIM的工程管理类、BIM经验总结类。再进一步按照文献讲述内容、已实现程度和文章的目的, 将四大类BIM研究进一步细分。

3.1BIM标准体系研究

从 “十五” 规划起,我国BIM研究就考虑为了辅助BIM软件应用的管理,进行信息化标准化的研究,以方便建筑业各相关产业的各环节共享和应用BIM。2011年,清华大学BIM组对BIM标准框架的 研究初具 成果, 从宏观上 为中国CBIMS标准进行定位 , 构建CBIMS体系结构, 将BIM工具的规范主要分为技术标准和实施标准 , 提出从资源到交付物完整过程的信息传递保障措施[6]。其中,依照标准通用程度,将BIM标准分体系框架为三层,包括专用基础标准、专业通用标准和专业专用标准。王勇,张建平等对IFC数据标准实际 应用于建 筑施工中 进行研究,建立IFC数据扩展模型, 编制IFC数据描述标准 , 实例验证了IFC标准的可实施性[7]; 李犁,邓雪原认为BIM的核心在于信息共享和交换,分析BIM技术发展的当前问题,提出需要基于IFC标准并验证其可 行性[8,9]; 周成,邓雪原还 补充, 用IDM标准可以弥补IFC标准开发特定软件时 , 存在数据完备与协调性不足的缺点[10]。从2012年, 建筑信息模型 ( BIM) 标准研讨会成功召开,建筑工程信息应用统一标准相关课题相应成立,到2013年,中国BIM系列标准编制工作正式启动 , 中国有望在短期内正式出台中国BIM标准体系。

3.2国内BIM应用软件研究

3. 2. 1基于BIM的应用软件实例研究。BIM作为核心建模软件,何关培根据认识和经验总结过BIM软件,虽然很丰富,但不够系统。本文将把基于BIM技术的各软件按应用阶段、主体指标和专业进行划分。如表1所示。

在项目管理过程中结合实例考察BIM软件的研究成果和价值,通常专业软件的设计与工程目标或工程阶段的功能相结合,包括机电、安装和幕墙等。 尹奎等分析拟建的嘉里建设广场项目的BIM模型, 证明了BIM的对于物业管理和设备维护的价值[11]。 游洋选择基于理想化的状态从机电专业观察BIM应用可能出现的问题,并总结了施工过程的一些影响[12]。裴以军等以一个运用BIM的机电设计工程实例检验BIM应用情况[13]。陈钧利用BIM技术进行设备房安装的模拟操作,展现BIM的绘制要点以及设备房模型对全生命期的作用[14]。龙文志提出建筑幕墙行业应推行BIM的重要,并论述幕墙行业应用BIM后可帮助企业成为高科技含量,强融资能力高管理水平,提高行业水平[15,16,17]。结构工程作为建筑工程最重要的一部分,有大量学者为BIM有助于结构施工提供理论支持。吴伟以北京谷泉会议中心为例,说明BIM应用大大提高工作效率[18]。姬丽苗介绍预制装配式建筑结构设计中应用BIM的优势以及存在PC技术不成熟的问题[19]。苗倩利用BIM可视化技术,认为水利水电工程应用BIM仿真效果较为显著[20]。此类研究,通过实例研究,验证BIM软件功能与专业结合后的价值和缺陷。

此外,还有很多BIM在国内应用成功案例可做研究参考,包括上海世博,杭州奥体中心主体育场, 重庆国际马戏城等等,BIM成功案例,证明了BIM应用的价值,也发现了BIM技术的不足。

3. 2. 2基于BIM技术的应用探索。目前,国内外BIM技术研究重点集中在虚拟设计、虚拟施工和仿真模拟,国内研究停留在分析阶段。赵彬,王友群等将4D虚拟建造技术应用在进度管理中,并与传统进度管理进行比较,论证4D技术的优越性[21]。张建平在先前建筑施工支护系统研究过程,引入4D BIM技术,生成随进度变化的支护系统模型,验证4D - BIM技术用于施工安全的可行性; 随后又针对成本超支的现象,研究4D - BIM为提高管理水平提供新方法[22]。赵志平等就平法施工图表达不清的问题,验证BIM进行虚拟设计与施工的效果,并提出了相应人才培养的模式[23]。柳娟花等分析国内外虚拟施工研究现状,最后对虚拟施工在建筑施工应用进行研究[24]。

因为BIM对硬件软件要求较大,云技术的发展为BIM提供更大的平台,实现更大的规模效应。陈小波考虑用 “云计算”为BIM的协同提供便捷,三个层次满足信息共享、企业权限需求和数据动态更新的问题[25]。何清华提出基于 “云计算” 的BIM实施框架,用 “云计算” 的优势解决BIM的缺点, 构建系统的实施五层框架[26]。

BIM技术的研究在一定程度上,为其他建筑理念服务。绿色建筑是当前建筑技术研究的重要方向, 基于BIM技术开展绿色建筑建设的设想与应用成为一项重点。除刘超进行结合BIM技术的建筑设计外[27],考虑基于BIM技术的绿色件数预评估系统, 考虑运用BIM技术分析建筑性能,实现低耗节能的绿色建筑设计都成为深化绿色技术的方向。李慧敏等还以绿色建筑为设计目标,从被动式建筑设计角度论证应用BIM的重要性[28]; 刘芳也较为简洁的总结BIM对绿色建筑产生的积极意义进行探讨[29]。针对建筑节能,邱相武采用BIM技术的建筑节能设计软件的开发,建立便捷的设计建筑模型,并分析相关功能[30]; 云朋分析BIM与生态节能协同设计的框架,并提出还需解决的问题[31]; 肖良丽对BIM在绿色节能方面发挥的作用进行说明,并虚拟模型控制一系列事件,达成建筑节能设计[32]; 徐勇戈提出BIM技术在运营阶段对设备运行控制、能耗监测和安全疏散提供的技术价值[33]。

贾晓平认为,建筑的智能化是 “智慧城市”的核心,智慧城市是新一代信息技术支撑,而BIM等先进的信息化技术是智慧建造的重要支撑。卫校飞声称BIM技术将会是智慧城市的重要支撑,BIM和GIS的融合在智慧城市中应用显著[34]。智慧城市将在未来对BIM技术的发展指出一定的方向。

3.3基于BIM的工程管理研究

基于BIM的工程管理包括: 对项目管理模式的研究,对项目目标的管理研究,对项目全寿命过程的管理研究。如图4所示。

3. 3. 1基于BIM的项目管理模式研究。张德凯认为BIM技术为建筑项目管理模式提供更有优势的选择, 分析各管理模式与BIM融合后的优缺点,为BIM项目管理模式提出建议[35]。其中IPD模式、精益建造模式、Partnering模式作为新型的集成创新模式,强调从团队合作、组织结构的沟通和风险共担等方式实现集成化管理。BIM技术为项目的集成化管理提供支撑,建设生产效率得以提高并帮助业主实现经济效益最大化。BIM的充分应用可为集成创新模式提供组织集成、信息集成、目标管理、合同等各方面提供支持。赵彬等考虑IPD模式与精益建造模式的交互意义,考虑基于BIM技术的两种模式协同应用[36]。马智亮总结IPD的实践问题,归纳采用BIM技术可提升IPD实施效果的可行途径,构建了BIM技术在IPD中的应用框架[37]; 包剑剑等,研究IPD模式下BIM结合精益建造理念的管理实施,将顾客愿望也通过BIM归纳到IPD管理中[38]; 滕佳颖,郭俊礼等比较传统模式和基于BIM的IPD模式信息流传递与共享方式及效率,研究BIM在项目及各阶段的应用并提出相应建模策略和具体应用方法,并在此基础上,进一步构建以BIM为基础的IPD信息策略以及信息策略七个基础模型,提出以多方合作为基础的IPD协同管理框架[39,40]; 徐齐升,苏振民等从并行工程、持续改进、价值管理等与BIM集成等方面分析IPD模式下精益建造关键技术与BIM的集成应用,并进行实例分析[41,42]; 徐韫玺,王要武等提出以BIM为核心构 建建设项 目IPD协同管理 框架[43]。

3. 3. 2基于BIM的项目目标管理研究。从工程项目关键目标的角度,BIM技术为建筑产品全生命周期提供信息服务,协助质量,进度,成本,安全以及文档合同的管理。赵琳等论证了BIM技术为进度管理提供的便捷[44]; 何清华谈到进度管理系统本身的问题,应用BIM技术后可优化进度管理,并对工作流程进行设计[45]。李静等提出基于BIM对生命周期的造价管理研究,BIM应用可以有效控制全过程的 “三算”[46]; 张树建分析当前造价管理存在的问题, 以及BIM相应的应用价值[47]; 苏永奕同样分析BIM在全过程造价控制中各个阶段的不同作用,分析BIM应用形式及难点[48]。李亚东指出了BIM应用在质量管理方面的实施要点和关键数据处理[49]。姜韶华根据BIM可支持建筑全项目周期信息管理,提出了一个系统化的建设领域非结构化文本信息的管理体系框架[50]; 许俊青,陆惠民提出将BIM应用于建筑供应链的信息流管理,并设计了供应链的信息流模型基本架构[51]。

3. 3. 3基于BIM的全生命过程管理的研究。全生命过程的管理,包括全生命期内的信息集成与全生命过程不同阶段的协同研究,既包括不同参与方的信息集成与协同,又包括不同阶段的信息集成与协同。 利用BIM技术展开的信息集成化管理,为建筑业的企业管理带来了新的思路和方法,改变施工企业的传统管理模式,实现建筑企业集约化管理。潘怡冰认为大型项目群利用信息集成管理可以使得组织高效,而信息集成管理的核心是BIM,运用BIM构建了包括项目产品、全寿命过程和管理组织的大型项目群管理信息模型[52]; 吕玉惠,俞启元等研究利用BIM技术进行施工项目多要素的集成管理,提出相应的系统架构[53]; 张建平等通过研究集成BIM基本结构、建模流程、应用架构以及建模关键技术,开发BIM数据集成与服务平台原型系统[54]; 张昆从接口集成和系统集成两大方面,对BIM软件的集成方案进行初步的研究[55]。

全生命过程的协同,重点研究设计和施工的协同,考虑设计阶段和施工阶段BIM的应用价值和潜力,完善协同工作平台,实现无缝连接,提高设计和项目施工的工作效率、生产水平和质量。BIM技术作为设计企业的核心竞争要素,王雪松、丁华从空间造型能力、流程控制、沟通效率三方面探讨了BIM技术对设计方法的冲击[56]; 张晓菲强调BIM对设计阶段流程优化的作用[57]; 王陈远分析BIM和深化设计的应用需求,设计基于BIM的设计管理流程[58]; 王勇,张建平研究BIM在建筑结构施工图设计中的数据需求和描述方法,开发相应设计系统。 张建平等探讨BIM在工程施工的现状,将4D和BIM相结合,提出工程施工BIM应用的技术架构、 系统流程和应对措施[59,60]; 刘火生等提出BIM为施工现场的可视化管理提供便捷[61]。满庆鹏,李晓东将普适计算和BIM结合研究以信息管理为基础的协同施工[62]; 修龙总结设计单位提供的设计模型在施工过程,因BIM模型精度需求不同,缺乏完善手段, 效益归属不明确等原因造成的无法直接使用[63]。部分单位已经尝试应该BIM提升项目的协同能力,如机械工业第六设计院进行恒温车间的改造,昆明建筑设计研究院进行的医院项目三维协同设计等。

3.4BIM应用经验总结研究

3. 4. 1国外BIM应用本土化。关于美国的BIM研究认识,王新从2011年起翻译了一系列 “BIM教父”杰里·莱瑟林关于BIM的认识和研究。详细讲述BIM的历史、BIM的定义、认为BIM不只是技术更是过程,研究BIM的过程的自动化和过程的创新, 确定BIM自动化的质量等方面,说明BIM是什么, 在做什么,以及能做什么。总结BIM软件分类学的问题,结合BIM过程的创新,质量和软件知识,建立三维模型,最后对BIM研究进行展望[64]。整个系列转述完整,构建合理,对BIM认识比较到位,深入浅出,有很高参考价值。王新还总结了美国设计行业BIM应用的历程,了解美国设计业BIM应用同样存在问题,为国内应用提供参考借鉴[65]。杨宇, 尹航结合美国和中国绿色BIM应用部分,全面进行现状分析和对比,提出中国向美国借鉴过程的特点和要点[66]。张泳介绍了美国建筑学会 ( AIA) 和Consensus DOC Consortium分的BIM合同文件,并对其进行对比,为中国建立BIM合同提供建议[67]。吴吉明就BIM的本土化进行策略研究,分析BIM在全球和中国的发展机遇,提出包括过渡期,实践过程, 系统化建设等各部分管理策略,提供BIM推进需要注意的问题思考[68]。

3. 4. 2 BIM应用阻碍研究。BIM技术进入中国本土,在适应实际建造过程中,出现软件、硬件、组织人员以及制度标准上的很多问题。部分学者着重研究各种应用情况的问题,为下一阶段发展BIM提供新思路。其中,张春霞也分别从各参与方的角度, 具体分析各方在面对BIM遇到的障碍[69]。潘佳怡和赵源煜总结了国内外学者文献中涉及BIM应用阻碍的部分,将BIM应用问题分为技术类,经济类,操作类和法律类,基本概括了所有实例中BIM应用的问题,较为完整。但问卷调查部分数据较少,因而采用层次分析出的阻碍因素阻碍程度结果是否可靠有待商榷[70]。何清华等从实例成果出发,总结了BIM在国内外应用的现状,并进行问题总结。针对建筑企业的BIM应用,提出软件方面的不足和以及法律方面与合同管理的空白,影响BIM实施[71,72]。 周毅等则讨论 在工程设 计中BIM的主要障 碍与对策[73]。

3. 4. 3 BIM实施策略研究。部分学者从宏观上考虑对BIM发展策略的研究,考虑BIM的分期目标,发展路线图以及有关实施策略。何关培在其著书中对BIM发展战略模式进行探讨,分析了最大受益方是业主,动力在施工方; 人才是技术发展的关键,价值是市场开拓的关键; BIM战略发展要从应用、工具和标准三方面进行规划,并对三方面现状进行探讨[74]。耿狄龙在BIM工程实施中总结了问题,提出了BIM服务团队各自利弊,指出有业主主导最为合理的策略[75]。程建华列举了25种BIM在建筑行业的应用,认为建设监理单位作为BIM技术推广的推手最为合适[76]。黄亚斌,以中建西南设计院实例作支撑,从企业级的角度明确提出BIM应用实施分为: 战略实施规划,建立实施标准和流程[77]。王广斌, 刘守奎为提出建设项目BIM实施策划的意义,并探讨策划的框架及主要步骤[78]。

4BIM研究所在阶段与发展方向

根据Bilal Succar教授对BIM成熟度的划分,前BIM时代主要是CAD技术,数据传递基本是靠图纸等。后BIM时代,为全生命周期数据的管理。从前BIM时代到后BIM时代, 总共经过 三个阶段 ( stage) : S1以主体为基础的模型 ( object - based modelling) 、S2以模型为基础的协同 ( model - based collaboration) 、S3以网络为基础的集成 ( network based intergration)[79]。如图5所示。

以BIM成熟度的划分方式,我国BIM技术的研究已经初具规模,国内BIM的研究处于在S2和S3阶段之间: 技术性问题,主要集中在设计阶段和施工阶段的协同,包括4D虚拟施工等,需要更多的技术指导为BIM发展做支撑。管理性问题,主要集中在信息集成,全生命周期管理的研究,并考虑相应的项目管理交付方式,并与精益建造等理念相结合。 学者提出多种管理模式为BIM管理提供支持,IPD支付模式优势较为明显,但是否存在更合适更实用的管理,尚在研究中,还需要更多的实验和更深入的思考。随着BIM技术研究的深入,BIM标准需要逐步规范,包括基于IFC、IDM的BIM标准研究。 整个过程,BIM标准的研究和确定需要相应法律法规政策的支持,这是国内科技研究的关键。如今因为实际经验较少,学者对BIM应用障碍进行的总结分析尚缺系统性,还需要配合相应合理的理论逐步总结。目前,国内的BIM实施策略研究较少,在本土化之后的BIM发展方向和发展战略是否可以依照国外经验,还需结合中国特色,合理规划。制定更有效的BIM战略为BIM的相关政策制定、研究重点确定和BIM标准和法律规范提供有效的支持和引导。

因此,未来对BIM的研究,技术上,一方面应侧重于功能需求的发现,与功能需求的满足,更多的进行虚拟施工,使BIM不留于单纯的理念和设想, 另一方面,应降低BIM应用对高技术设备的依赖, 在满足BIM功能的基础上更低耗,如,云平台的引入。管理上,一方面应规范BIM技术的衔接标准和法律规范,另一方面应研究政策与市场,内因与外力对BIM应用的实际参与者的引导与激励,解决管理组织上的障碍,完成项目的集成化,推进建筑业向技术密集型的转型。

摘要:以中国期刊全文数据库(CNKI)为文献来源,根据期刊文献定量分析得出近三年有关BIM的研究文献多,大量跨学科研究,要了解实际研究内容和重点需要从新归类分析的结论。以文献内容为基础,分析各类BIM研究的研究现状并进行评述。根据BIM成熟度图的划分,得出我国BIM研究处于第二阶段和第三阶段间,研究局限于BIM定义和BIM价值等一般性内容描述的结论,并给出未来研究方向的建议。

BIM技术在施工中的应用 第9篇

一、我国关于BIM技术的应用与研究

基于BIM技术的应用软件大约在2004年就已进入我国。有的国际软件开发商为此专门组织编写了教材, 还实行捆绑销售, 即, 在售出传统的CAD软件时, 附送一套基于BIM技术的应用软件。但可以说, 应用的道路并不平坦。迄今为止, 虽然已经在一些工程中得到应用, 但应用的主要是建筑专业设计软件, 即使这类软件的应用, 距离普及还有很长的路要走。根本原因有, 一是, 设计人员接受三维模型设计并不容易, 似乎需要花更长的时间;另外国外软件厂商的产品对我国规范的支持程度差, 例如, 尚不能从三维模型自动生成符合我国规范要求的二维设计图纸, 尚不能按照我国规范要求进行结构的设计计算。

鉴于BIM技术的重要性, 我国“十五”科技攻关计划中开始了对BIM技术相关研究的支持, 研究课题的名称为“基于IFC国际标准的建筑工程应用软件研究”, 重点放在对BIM数据标准IFC和应用软件的研究上。通过该研究, 将IFC标准的平台部分等同采用为行业标准和国家标准, 开发了基于IFC的结构设计和施工管理软件, 从而积累了对BIM技术的认识, 为进一步开展研究奠定了基础。在国家“十一五”科技支撑计划中, 对BIM技术研究给予了进一步的支持, 研究课题“基于BIM技术的下一代建筑工程应用软件研究”即是专门为此设置的, 其中包含了基于BIM技术的建筑设计、节能设计、成本预测、施工优化、施工安全分析等下一代建筑工程软件的研究子课题, 与“十五”科技攻关计划相比, 从研究的广度和深度上都有了进一步的拓展。目前该研究课题正在进行当中。

二、实现基于BIM的项目全过程实际成本快速预算、核算与成本控制

BIM (建筑信息模型) 的建立通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息, 在这里, 信息的内涵不仅仅是几何形状描述的视觉信息, 还包含大量的非几何信息, 如材料的耐火等级、材料的传热系数、构件的造价、采购信息等。实际上, 就是通过数字化技术, 在计算机中建立一座虚拟建筑, 一个建筑信息模型就是提供了一个单一的、完整一致的、逻辑的建筑信息库。

1. 在进行成本核算时, 核算员通常要先将建筑师的纸质图纸数字化, 或将其CAD图纸导入成本预算软件中, 或者利用其图纸手工算量。上述方法增加了出现人为错误的风险, 也使原图纸中的错误继续扩大。

2. 如果使用建筑信息模型来取代图纸, 所需材料的名称、数量和尺寸都可以在模型中直接生成。而且这些信息将始终与设计保持一致。在设计出现变更时, 如窗户尺寸缩小, 该变更将自动反映到所有相关的施工文档和明细表中, 预算员使用的所有材料名称、数量和尺寸也会随之变化。

3. 通过自动处理烦琐的数量计算工作, 建筑信息化可以帮助预算员利用节约下来的时间从事项目中更具价值地工作, 如确定施工方案、套价、评估风险等, 这些工作对于编制高质量的预算非常重要。例如, 某一处商用项目的冬季施工。预算员需要知道, 一部分混凝土基础在施工时需要采取保温和降水措施。只有专业的预算员才能将这种专业知识考虑在内, 编制精确的成本预算。这种施工方面的知识, 而不是“计算”, 才是专业预算员在成本预算流程中创造的真正价值。

4. 利用建筑信息模型算量有助于快速编制更为精确的成本核算, 并进行更新。成本预算的第一步是算量――建筑信息模型中可计算的信息将帮助您毫不费力地完成算量工作。建筑信息模型解决方案虽然无法自动生成成本预算, 但与基于图纸的传统系统相比, 其最大的优势就是可以尽量减少手动算量。材料数量越精确, 成本核算才能越精确。减少花在算量上的精力就意味着, 预算员可以更有效地利用节约下来的时间和自己的专业知识完成更具价值的预算工作。同时, 建筑师可以利用其建筑模型中的信息轻松对预算数量进行复核, 从而实现与设计流程同步的成本核算。

三、BIM的应用

BIM是一种全新的理念, 它涉及到从规划、设计理论到施工、维护技术的一系列创新和变革, 是建筑业信息化的发展趋势。BIM的研究对于实现建筑生命期管理, 提高建筑行业设计、施工、运营的科学技术水平, 促进建筑业全面信息化和现代化, 具有巨大的应用价值和广阔的应用前景。

目前, BIM的应用在欧美发达国家正在迅速推进。如美国已推出国家BIM标准, 行业规定房屋建筑设计必须应用BIM技术, 推行集成项目交付IPD管理模式。同时行业的大力推进, 使得BIM工程师、BIM经理和BIM咨询公司等新型的职业和商机应运而生。与欧美发达国家相比, 我国BIM应用起步并不晚, 但由于建筑企业和项目管理模式及水平的限制, 致使其推广应用会更为艰难。然而, 国家政府的重视, 行业发展的需求, 将极大地促进BIM更深层次的研究和广泛的推广应用。目前, 我国BIM应用的主要推力表现在以下几方面。

1. 国家支持的BIM研究成果应用

我国BIM技术的基础性研究得到国家的大力支持, 并取得了卓有成效的研究成果。如清华大学完成的国家“十五”科技攻关计划课题研究成果“基于IFC的建筑工程4D施工管理系统”, 成功应用于国家体育场、青岛海湾大桥、广州西塔等多个大型、复杂工程, 专家评价属国内首创, 填补了国内空白, 达到了国际先进水平, 并荣获2009年华夏建设科学技术一等奖。清华大学和中国建筑科学研究院承担的国家“十一五”科技支撑项目课题“建筑设计与施工一体化信息共享技术研究”, 着重BIM的基础性研究, 已经完成了基于IFC的BIM体系架构建立, 开发了面向设计与施工的BIM建模系统、BIM数据集成管理平台及BIM数据库。他们承担的另一国家“十一五”科技支撑项目课题“基于BIM技术的下一代建筑工程应用软件研究”, 侧重于BIM应用软件的研究, 即将推出基于BIM技术的建筑设计、建筑成本预测、建筑节能设计、建筑施工优化、建筑工程安全分析以及建筑工程耐久性评估等一系列应用软件。这些成果目前正在实际工程中示范应用, 其进一步推广将大力推进BIM的应用进程。

2. 行业BIM标准的制定

IFC (Industry Foundation Classes) 是BIM的数据表达与交换的标准。“十五”期间, 我国建筑业已经开始了推广应用IFC标准的工作。2007年推出了《建筑对象数字化定义》行业标准, 《工业基础类平台规范》即将出版。“十一五”科技支撑项目成果“建筑施工管理IFC数据描述标准”已经完成, 中国BIM标准也正在编制中。这些相关标准的制定是BIM应用的基础和保障。目前, 我国正在进行着世界最大规模的基本建设。工程项目的规模日益扩大, 结构形式愈加复杂, 尤其是超大型工程项目层出不穷, 使企业和项目都面临着巨大的投资风险、技术风险和管理风险。然而, 当前的管理模式和信息化手段都无法适应现代化建设的需要。应用BIM技术, 从根本上解决建筑生命期各阶段和各专业系统间信息断层问题, 从设计、施工技术到管理全面提高信息化水平和应用效果, 已成为建设企业的迫切需求。国家体育场、青岛海湾大桥、广州西塔等工程项目成功实现4D施工动态集成管理。上海中心项目工程总承包招标, 明确要求应用BIM技术。上海金融交易广场和广联达信息大厦项目都已规划面向建筑生命期的BIM应用整体方案, 并在方案设计阶段就引入了BIM技术。这些大型工程项目的首当其冲, 引起了设计、施工企业的广泛关注, 势必对我国建筑业BIM技术的广泛应用起到重要的示范作用。

四、结束语

中国铁路BIM技术研发和应用框架 第10篇

中国铁路总公司 (简称总公司) 高度重视BIM技术在铁路行业的研发和推广应用工作。2013年4月20日和5月24日, 卢春房副总经理2次主持召开会议, 研究加快铁路工程建设信息化推进工作, 制定了“以铁路工程设计、建设、运营全生命周期管理为目标, 以标准化管理为抓手, 以BIM技术为核心, 建立统一开放的工程信息化平台和应用”的总体规划, 明确了由卢春房副总经理、何华武总工程师负责领导铁路工程建设信息化推进工作, 王同军副总工程师全面负责日常工作, 总公司工程管理中心承担具体组织推进工作。虽然铁路行业BIM技术应用还处于起步阶段, 但在总公司的统一部署下, BIM研究和应用工作正在快速向前推进。

1 BIM技术的国内外现状

BIM是从美国建筑业发展起来的, 逐渐扩展到欧洲、日韩等发达国家和地区。从应用领域上看, 国外已经将BIM技术应用在建筑工程的设计、施工, 以及建成后的维护和管理阶段, 相应的应用软件已经日趋成熟, 其应用价值和应用潜力都得到了验证。

目前, 美国BIM研究与应用都走在世界前列。根据相关调查, 美国2012年工程建设行业采用BIM的比例从2007年的28%增长至2009年的49%, 直至2012年的71%。

2011年5月, 英国内阁办公室发布了“政府建设战略”文件, 明确要求到2016年, 政府要全面实现协同的3D-BIM, 并将实现全部文件的信息化管理。同时制定了明确的阶段性目标, 到2012年7月, 在多个部门确立试点项目, 运用3D-BIM技术来协同交付项目。

新加坡2011年由建筑管理署发布了新加坡BIM发展路线规划, 规划明确推动整个建筑业在2015年前广泛使用BIM技术。为了鼓励早期的BIM应用者, 建筑管理署成立了一个600万新币的BIM基金项目, 任何企业都可以申请。同时从2013年起, 强制要求提交建筑BIM模型, 从2014年起要求提交结构与机电BIM模型, 并且最终要求在2015年前实现所有建筑面积大于5 000 m2的项目都必须提交BIM模型。同时鼓励新加坡的大学开设BIM课程, 为毕业学生组织密集的BIM培训课程, 为行业专业人士建立了BIM专业学位。

在我国, 2007年BIM进入中国建筑设计领域, 从上海世博会国家电网馆工程、天津中钢大厦工程到深圳机场扩建等大型工程, 均采用BIM技术设计。目前, 中国建筑设计研究院、北京市建筑设计研究院、上海现代建筑设计集团、中国电子工程设计院、中国航空规划建设发展有限公司等为代表的一些大型设计单位正在纷纷成立BIM团队开展BIM应用研究, 编制企业级BIM实施标准和指南。2011年5月, 住房和城乡建设部 (简称住建部) 发布的《2011~2015建筑业信息化发展纲要》中, 明确指出:在施工阶段开展BIM技术的研究与应用, 推进BIM技术从设计阶段向施工阶段的应用延伸, 降低信息传递过程中的衰减;研究基于BIM技术的4D项目管理信息系统在大型复杂工程施工过程中的应用, 实现对建筑工程有效的可视化管理等。

2012年1月, 住建部“关于印发2012年工程建设标准规范制订修订计划的通知”宣告了中国BIM标准制定工作的正式启动, 其中包含五项BIM相关标准:《建筑工程信息模型应用统一标准》、《建筑工程信息模型存储标准》、《建筑工程设计信息模型交付标准》、《建筑工程设计信息模型分类和编码标准》、《制造工业工程设计信息模型应用标准》。

2 我国铁路行业BIM研发和应用现状

2013年12月, 中国铁路BIM联盟 (简称铁路BIM联盟) 在北京正式成立。铁路BIM联盟由总公司工程管理中心、中国铁道科学研究院、中国中铁二院工程集团有限责任公司、铁道第三勘察设计院集团有限公司、中铁第一勘察设计院集团有限公司、中铁第四勘察设计院集团有限公司、中国中铁四局集团有限公司、中建交通建设集团有限公司8家单位共同发起成立, 目前共有24家会员单位参加。铁路BIM联盟的成立为铁路BIM技术研究和应用提供了组织支撑。各单位正以铁路BIM联盟为依托, 共同推进中国铁路BIM事业向前发展。

为了推进BIM技术在铁路行业的研发和应用, 总公司研究立项铁路工程信息化总体课题, 分9部分20个子课题, 全面涵盖铁路工程建设信息化全生命周期主要技术和标准研究。其中, 2013年立项的科研课题包括“基于BIM技术的铁路隧道施工图交付标准”、“铁路工程建设信息化统一平台数据关键技术标准研究”和“基于BIM技术的铁路隧道建设管理信息化技术研究”。目前依托这三项总公司立项的科研项目, 各单位相继开展了隧道、桥梁、路基、站房、四电集成等多个专业的BIM应用和标准规范的研究工作。

(1) 标准规范制定。铁三院对国内外BIM应用、BIM标准研究制定情况进行了深入调研, 开展了中国铁路BIM技术标准的研究工作, 主要内容包括:铁路BIM标准体系的基础理论及方法论, 铁路BIM标准体系的总体框架及主要内容, 中国铁路BIM技术标准和实施标准。中铁二院依托“基于BIM技术的铁路隧道施工图交付标准”科研项目, 完成了《铁路工程信息模型应用统一标准》、《基于BIM技术的铁路隧道施工图交付标准》和《基于施工图的隧道地质交付标准》初稿的编制, 已经进入审查阶段。

(2) 隧道BIM应用研究。中铁二院依托宝兰客专石鼓山隧道, 利用达索平台开展隧道三维设计, 完成了施工细度的全隧模型建立, 包括洞门模型、明洞模型、暗洞模型、附属洞室模型、辅助坑道模型和防排水模型。中建交通根据中铁二院建立的隧道BIM模型, 开展了施工阶段的BIM应用研究, 主要工作包括:设计模型转施工模型、建立临建工程模型、开挖模型、各类辅助设备族、三维地质模型等。中铁一院开展了清凉山隧道的BIM应用研究工作, 主要包括:建立隧道内部模型、专用洞室模型、洞口模型、桥隧相连模型等。

(3) 桥梁BIM应用研究。中铁二院以北盘江特大桥和新白沙沱长江大桥为基础, 开展了桥梁专业的BIM应用研究工作。在北盘江特大桥项目中, 主要开展了参数化建模、二维工程图、碰撞检查、工程量统计、三维协同设计、设计库管理、施工仿真和运维管理研究工作。在新白沙沱长江大桥项目中, 开展了参数化建模、钢梁制作一体化技术和结构数字化预拼装等研究工作。中铁二院完成了全桥的BIM建模工作, 并与中铁山桥厂开展了基于BIM技术的钢梁制造一体化技术研究, 摸索了BIM模型数据直接进数控机床, 指导钢梁制作的技术路线。施工单位大桥局与清华大学合作, 在本项目基础上开展基于BIM的4D施工动态管理研究。

(4) 路基BIM应用研究。中铁二院以西成客专江油北站路基为基础, 基于Civil3D软件平台完成了路基三维模型的建立工作;同时以Open Inventor开发包为基础, 完成了路基桩、锁口护壁、托梁、挡土板等结构的建模软件。中铁二院与中铁二局、中铁天宝合作, 以西成客专江油北站路基三维模型为基础, 开展了连续压实等数字化施工试验, 完成了三维设计数据与施工设备接口、数字化施工反馈数据与BIM模型的关联、现场连续压实试验、数字化施工工艺研究等工作, 解决了BIM设计与施工衔接中的关键技术, 取得了阶段成果。

(5) 测绘BIM应用研究。启动BIM与GIS技术相融合研究, 在三维GIS平台上, 提供精细的三维工程场景, 供BIM三维设计成果的集成和展示。同时基于三维GIS技术, 开发了集三维场景的发布与展示、施工现场视频接入和演示、压实施工步骤模拟、视频循环播放等功能的路基BIM应用三维GIS平台, 该平台已在西成客专江油北站得以成功应用。

(6) 地质BIM应用研究。基于达索平台开展三维地质模型的建立工作。建模过程主要根据地质调绘资料及已有的纵横断面来构建地层面, 用建立好的地层面经过布尔运算剖切体得到地质体。先后完成了成贵线千斤磅隧道、宝兰线石鼓山隧道的三维地质建模工作。

(7) 站房BIM应用研究。选择兰州西新客站开展了BIM施工应用研究, 主要内容包括:完成车站站房、站台、屋顶钢结构BIM模型的建立, 可直接用于出深化蓝图、工程量统计和施工模拟等, 利用BIM模型开展综合布线碰撞检测, 避免了错漏碰缺。同时与兰州铁路局共同开展了如何在运营维护方面充分利用BIM模型的研究工作。中铁二院选择海西线东方站开展BIM设计研究, 探索了基于BIM技术的铁路站房三维建模标准和施工图交付标准, 并配合编写铁路工程信息模型应用统一标准和基于施工图的站房工程交付标准。

(8) 四电集成BIM应用研究。中铁一院四电集成各专业经过前期构件开发、工程模型创建等过程的研究及应用, 已将方向转向分析、仿真等方面, 在BIM应用平台进行隧道四电设备协同布设、区间信号机布设仿真、信号设备导通模拟等工作。

综上所述, 铁路行业的各大设计院、施工单位已在各个方面开展了形式多样的BIM应用研究工作, 并在多个专业取得了重大突破。

3 铁路行业BIM研发和应用的重点和难点

铁路行业的BIM应用尚处于起步阶段。与建筑业相比, 铁路行业具有专业众多、施工工序繁杂等特点, BIM应用和推广的难度更大。国际上也缺乏铁路行业BIM标准。同时, 铁路BIM辅助设计软件支撑不到位, 虽然国内外出现了多个BIM设计软件, 如国外的欧特克、达索、奔特力, 国内的广联达、理正、鲁班等, 但这些软件的模型底层编码及数据存贮格式都是按照建筑物的相关规范进行编写的, 均不完全符合中国铁路行业的规范要求, 需要投入更多的力量开展研发和试点应用工作。

根据目前开展的BIM应用研究来看, 铁路行业BIM下一步工作的重点和难点主要有以下五个方面:

第一, 铁路BIM标准的制定。中国铁路BIM标准框架及相关标准的研究及制定工作应与国际标准和国家标准 (指导意见) 接轨, 根据Ominiclass、IFC规范, 参考建筑行业BIM标准, 结合铁路行业的特点, 借助中国铁路BIM联盟, 组织设计、施工单位开展中国铁路BIM标准框架及相关标准的研究及制定工作, 实现各阶段协同工作, 信息有效传递。

第二, 铁路BIM设计软件研发或二次开发。目前BIM设计软件厂家众多, 各单位应用不统一, 数据交互困难, 需要根据各厂家设计软件在铁路工程建设领域的适用情况进行比选, 也要组织厂家针对行业特点对设计软件进行研发优化, 逐步适应铁路工程建设领域的实际需求。可以联合软件厂商与设计单位, 针对铁路BIM应用特点, 共同成立研发中心, 研究专业编码、存储方式、传输、识别、读取、展示等功能的实现方式, 通过针对铁路行业特点的二次开发, 满足设计需要的同时, 为建设施工和运营维护时数据有效传递打下基础, 真正实现全寿命周期的数字化管理。

第三, 建立基于IFC的数据集成管理平台。建立面向建设项目全生命周期工程信息管理的统一的数据平台, 可基于BIM工程数据库进行信息存储、管理和高效的访问, 并基于信息模型技术实现建设过程中BIM数据积累、管理和共享, 提供BIM数据存储、维护、管理以及三维几何模型和材料、进度等工程信息的浏览与查询。

第四, 深入开展BIM应用试点。由于BIM是一种新的理念, 所带来的影响不只是集中于技术层面, 利用试点项目积累经验并起到示范作用, 通过试点培训建设、设计、施工和运营单位BIM研发和管理技术人才, 系统总结试点项目经验教训, 为在更大的范围内应用BIM技术提供技术、管理和人才支撑。

第五, 完善制度保障和政策引导。为了促进铁路行业BIM技术的顺利发展, 需要结合国外的经验和铁路行业的特点, 尽快制定BIM技术应用的相关规范及合同范本, 并对现行的铁路建设法规、规范及合同范本等进行补充和完善, 以有效地引导建筑信息模型的开发和应用工作。同时应根据BIM推进工作的需要, 制定相关支持政策和奖励措施, 尽可能地为各单位提供支持和帮助。

4 结束语

在总公司的统筹部署下, 通过不断完善工作机制, 创新工作方法, 切实加强统筹协调, 充分发挥中国铁路BIM联盟的力量, 最大限度整合产、学、研、用各方优质资源, 形成工作合力, 抓住铁路加快发展的难得历史机遇, 一定能迅速形成中国铁路BIM技术体系并应用于工程实践, 促进铁路建设水平再上新台阶。

摘要:综述国内外BIM技术研究和应用现状, 从标准规范制定、隧道、桥梁、路基、测绘、地质、站房、四电集成BIM应用研究等8个方面详细分析我国铁路行业BIM研发和应用情况, 提出铁路行业BIM研发和应用的重点和难点。

BIM技术应用 第11篇

中国二十冶集团有限公司 上海市 201900

摘要:BIM技术是国际上的一种新型建筑信息技术,根据建筑工程项目的各项相关信息数据建立三维空间实体模型,通过三维模型所具有的真实信息,在建筑施工中对工程进行可视化的指导,是符合我国现代建设的先进技术。文章以某施工工程为例,具体分析BIM技术在山地异形结构施工中的应用。

关键词:BIM技术;山地异性结构;建筑施工

BIM技术通过构建三维空间实体模型,能够对整个建筑工程进行可视化的指导,实现施工工程资源的合理配置,提升施工工程效率。但由于我国BIM技术应用研究刚刚起步,在具体实际操作和应用上存在一些问题,因此,需要有关人员对其进行进一步的研究,文章通过分析其在山地异型结构施工中的应用,对BIM在结构施工中的应用进行研究。

一、BIM技术概述

BIM技术是指建筑信息模型技术,是建筑设计信息化的体现,实现了对建筑工程各种信息化数据的传递,充分分析了建筑结构模型中各个构件之间存在的逻辑关系,是现代化建筑施工必备的一种信息技术。在具体的建筑工程中对BIM技术的应用表现为:施工初期对材料、工程属性、建筑构造等信息的评估;施工阶段对数据库的设计、施工设备的管理、施工成本的核算等;施工后期对建筑生命周期的数据评估等。BIM技术的主要原理是三维立体设计以及数据化管理。这种技术具备大型的数据库信息,是基于CAD技术对建筑工程的数字化描述,能够对建筑工程施工环节的各个信息进行存储,对建筑周期的运行数据进行管理,从而实现建筑工程数据信息的精细化、全面化处理应用。

二、山地异性结构工程建筑施工概况及施工难点

(一)山地异性结构工程建筑施工概况

该山地异性结构工程建筑处于山脊线的山坳中,在建筑工程的西边存在一个水库。建筑工程的主要结构为钢筋混凝土框架剪力墙结构,基础形式为独立基础,一些区域的建筑基础是人工挖孔灌注桩。在具体施工中结合依山的特点,并结合地形形成等高线状的跌落式建筑群体。该建筑围绕山脊来组织和设计建筑群体,从山顶到山底都结合建筑形体进行空间设计

(二)山地异性结构工程建筑施工难点

第一,山地建筑施工。工程在山坡上,建筑通常无规律,具体施工需要根据山形结构来对建筑的内部空间进行设计和安排。另外,建筑的空间层次存在多重交叉性矛盾,受地形的起伏影响,工程施工在排水、管线布置以及防水方面存在难度。第二,异型结构施工。山地异形结构使施工工程功能较为复杂,造型设计也颇为奇特,建筑的总体设计没有呈现一个平面形状。在施工中需要一些异型混凝土石头,这些石头主要应用在斜墙和斜柱上,这种倾斜的角度是无规律可循的,由此加大了施工的难度。第四,工期紧张。该地区属于山地地形,在施工时间上历时较久,一般需要耗费一年多的时间,且需要从上往下的分层次施工,工程功能复杂、所需要的施工工序繁多。

三、BIM技术在山地异型结构施工工程中的应用

(一)三维实体建模

基于工程本身造型的独特以及功能的复杂,传统的二维图纸很难满足现场施工,同时,由于施工本身的复杂性,需要不同专业单位之间的配合,因此,为了解决这些困难,需要构建一个较为直观的建筑模型。第一,BIM技术能够利用三维空间模型来构建直观的建筑模型。三维建筑实体模型的构建以一种数据库的形式存在,体现了所有施工项目所需要的数据,能够对工程量进行统计,也能够对实体几何参数和空间位置等参数进行提取和修改,对施工施工的进行具有重要的辅助作用。第二,三维实体模型的构建能够对建筑构件的尺寸进行控制,从而对工程局部构件的参数进行控制,实现工程的优化设计,提升了工作效率。第三,三维模型能够协助施工方施工,具体表现为对工程设计结果的实时模拟和预演,从而让施工方清晰的看到工程建筑的每一处角落及工程细节,在一定程度上减少了返工,节约了成本。

(二)可视化施工

可视化施工能够帮助建筑施工方有效的对工程设计进行模拟,从而直观化、形象化的展现施工的具体情况,便于有关人员对施工的及时指导。三维虚拟漫游的设置能够对施工项目进行完整的展示,从而提升工程指导工作的实时性和及时性。

(三)异形结构施工

BIM技术中的三维坐标能够将建筑图纸上21个石头形状窗洞的位置以石头形状的形式进行标识,并在软件的应用基础上构建三维模型,利用三维模型对石头的形状变化、窗洞口留的位置、斜墙、斜柱等一些复杂区域的三维坐標进行测量和计算,之后根据这些测量计算对施工工程进行有效控制。三维坐标的应用实现了平面化的空间结构测量,降低了测控难度。利用计算机软件能够实现和其他测控方法的结合利用,继而将平面化的空间结构测量转化为立体结构的空间测量。同时,在施工时能够对图纸进行随意切割,并实现在任何角度以及任何位置上对图纸的自动生产,从而随时对施工现场进行掌控,便于有关人员对工程科学化、序化管理。

(四)现场整合

由于山地异型结构的复杂,在具体的施工中遇到了很多难点,比如施工的工序、现状施工情况的控制、机械设备的使用以及材料的获取等。这些问题对施工工程产生了消极影响,BIM技术能够充分调动物理、几何等信息,并利用各种三维模型的构建来实现对信息的优化整合。利用该技术对施工工程的整合主要体现在以下几个方面:第一,对施工现场的指导。用过技术对模型的建立能够对施工现场进行及时有效的指导;第二,对施工现场的跟踪。该技术能够集合全球定位系统、激光扫描、移动通讯等技术来对施工现场进行跟踪;第三,对施工人员的施工工作进行指导。

(五)4D的施工模拟

BIM技术能够在施工工程结束后反推出每十天的施工进展,并利用软件来进行施工计划的设计,并在融入时间信息的同时建立利于施工模拟的4D模型,从而对施工工程全过程进行预演,及时发现和解决施工问题。另外,在施工现场可以利用BIM技术安装摄像头,对摄像记录下的施工工程以照片的形式进行播放,从而形成完整的施工图像,加强对工程的动态监督。

总结:

BIM技术在山地异性结构施工的应用对工程的顺利完成具有重要的现实意义,能够加强对施工全过程的指导,提升施工效率,节约施工成本。但现阶段我国BIM技术的应用存在一些局限性因素,比如BIM技术仅局限于建筑、结构专业,没有对其强大的功能进行充分应用,同时也仅仅局限在施工设计阶段,没有对建筑生命周期进行集成化的管理。因此,需要有关人员不断加强对其在山地异型结构施工中应用的研究。

参考文献:

[1]吴伟,原波,曹雪菲,钟启勇. BIM技术在山地异型结构施工中的应用[J]. 建筑技术,2013,01:25-27.

[2]刘占省,赵明,徐瑞龙. BIM技术在我国的研发及工程应用[J]. 建筑技术,2013,10:893-897.

[3]冯向花,冯景武. 浅析BIM技术在山地异型结构施工中的应用[J]. 江西建材,2015,02:62.

[4]纪博雅,戚振强. 国内BIM技术研究现状[J]. 科技管理研究,2015,06:184-190.

作者简介:

第一作者:郑帅帅(1989-10-02)男 山西石楼县人 民族:汉 职称:助理工程师 学历:大学本科 研究方向:工程管理;

基于BIM的虚拟施工技术应用探究 第12篇

传统的CAD技术在很大程度上提高了出图效率,但它是通过点、线、面等几何图形简单地表示建筑设计,各个建筑构件之间并没有相互的联系和制约,所以归根结底CAD软件只是一种画图工具,它所产生的二维图形数据的后续利用十分有限,无法给设计师提供更多的帮助,以便协助设计师完成整体工程设计。可见,传统CAD技术已无法满足实际工程的需要,为解决这一问题BIM技术应运而生。

BIM技术的产生预示着建筑设计从二维设计跨入三维全生命周期,为建筑施工领域带来了第二次革命。对于整个建筑行业来说,BIM所引发此次技术性革命,更重要的是改变了项目参与各方的协作方式,改变了人们的工作协同理念,BIM理念正逐步深入人心。

1 何为BIM

1.1 BIM含义

究竟什么是BIM呢?首先来看下美国国家BIM标准(2006)[1]中对其的定义:“A Building Information Model(BIM)is a digital representation of physical and functional characteristics of a facility.As such it serves as a characteristics of a facility.As such it serves as a shared knowledge resource for information about a facility forming a reliable basis for decisions during its life-cycle from inception on-ward”。即建筑信息模型(BIM),是对建筑项目的物理和功能特性的数字表达,为建筑物自诞生起到整个全生命周期完结过程中进行决策提供了可信赖的信息共享知识资源。

此外,美国国家建筑科学院给了BIM以下三个定义[2]:

(1)BIM—Building Information Model,是描述建筑的结构化数据集(a structured dataset describing a building)。

(2)BIM—Building Information Management,是为提高质量和效率的工作与沟通式商业结构(business structures of work and communication that increase quality and efficiency)。

(3)BIM—Building Information Modeling,被理解为一种过程———创建建筑信息模型的行为(the act of creating a Building Information Model),是建筑信息模型化。该定义在建筑行业使用的最为广泛,即强调动词Modeling———模型化,而不是名词Model———模型。即一个团队的工作就是使用最新的软件技术建立一个虚拟三维信息模型,包括景观、结构、管线系统和组织施工(本文中所说的BIM即指第三种定义)。

自从2002年Autodesk公司提出BIM概念至今,对于BIM定义尚未统一。例如,认为BIM是虚拟施工(virtual construction),即建筑信息模型与施工进度计划相链接,将空间信息与时间信息整合在一个可视化的4D(3D+Time)模型中,可以直观精确地反映整个施工过程。此外,还有BIM是参数化建模(parametric Modeling)、虚拟建造(virtual building)、非现场建造(offsite construction)、数字沟通(digital communication)、4D(construction scheduling)、5D(cost modeling)、n D(performance modeling)等等。

虽然对于BIM具体定义众说纷纭,但是我们始终需要明确一点,BIM并非某一种具体软件,而是区别于传统设计的另一种解决方法。

通常意义上所理解的BIM,是对建筑物理和功能特征的数字式表达。它是以三维数字技术为基础,集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型,该模型是对工程项目相关信息详尽、真实的表达,为建筑物整个生命周期提供可信赖的信息共享知识资源;BIM理念是建立涵盖建筑工程全生命周期的信息库,并实现各个阶段、不同专业之间的信息集成和共享。自2002年以来,国际建筑业便兴起了以围绕BIM为核心的建筑信息化的研究,它基于IFC(Industry Foundation Classes)标准,用于相互协作的共享数字式信息描述模型,是建筑生命周期各种信息的集成,其基本前提是为土木建筑建造过程中的不同参与者(如建筑师、结构师、建造师等)提供相互协作的平台,方便对数据信息进行及时更新或修改等处理,加强设计协调性和施工可行性。总之,BIM关注建筑,但不止于建筑[3],作为建筑界的第二次革命,BIM不仅带来现有技术的进步和更新换代,它也间接影响了生产组织模式和管理方式,并将更长远地影响人们思维模式的转变。

1.2 BIM特征

BIM即是过程,亦是模型,但归根结底是信息,是存储信息的载体,是创建、管理和使用信息的过程。近些年来的理论研究和工程实践证明,信息的有效利用是BIM给建筑业带来的主要价值之一。它具有以下特征[4]:

1)模型信息的完备性:除对工程对象进行3D几何信息和拓扑关系的描述之外,还包括完整的工程信息描述,如建筑材料、结构类型、工程性能等设计信息;施工工序、进度、成本以及人力、机械、材料资源等施工信息;工程安全性能、材料耐久性能等后期维护信息;对象之间的工程逻辑关系等。

2)模型信息的关联性:信息模型中的对象是可识别且相互关联的,系统能够对模型的信息进行统计和分析,并生成相应的图形和文档。如果模型中的某个对象发生变化,与之关联的所有对象都会随之更新,以保持模型的完整性和健壮性。

3)模型信息的一致性:在建筑生命期的不同阶段模型信息是一致的,相同信息无需重复输入,并且信息模型能够自动演化,模型对象在不同阶段可以简单地进行修改和扩展而无需重新创建,避免了信息不一致的错误。

应用BIM技术试图把建筑设计、施工、维修、拆除贯穿于建筑的全生命周期;在建造之前模拟和体验建筑的过程和最终成果;完美的可视化成为不同行业直观共享的信息平台;为信息完整性提供了便利和直接用于管理的所有建筑数据;在建筑行业,支持可持续设计、可整合和节约社会资源。可见,研究和开发土木建筑施工技术的数字化和集成化,尤其是虚拟现实技术(Virtual Reality,VR)和计算机仿真技术在建筑行业的广泛使用,将促使建筑业发生着根本性的变革。

2 虚拟施工

我们知道现代的建筑施工过程是一项十分复杂的活动,尤其是近些年来随着计算机应用技术的迅速发展,促使各种异型曲面的建筑设计如同雨后春笋般涌现,增加人们视觉美感的同时,却给建筑项目施工方带来了挑战,应用传统的建筑施工技术已经无法满足当代建筑的迫切需求。因此伴随着VR及计算机仿真等技术的推广应用,在建筑业中提出了虚拟施工[5](Virtual Construction,简称VC)这一全新概念。

2.1 虚拟施工概念

虚拟施工通俗地理解是实际建造过程在计算机上的虚拟仿真实现,以便发现实际施工中存在的或者可能出现的问题。该技术采用参数化设计、虚拟现实、结构仿真、计算机辅助设计等技术,在高性能计算机硬件等设备及相关软件本身发展的基础上协同工作,对施工中的人、财、物信息流动过程进行全真环境的三维模拟,为各个参与方提供一种可控制、无破坏性、耗费小、低风险并允许多次重复的试验方法,可以有效地提高施工水平,消除施工隐患,防止施工事故,减少施工成本与时间,增强施工过程中决策、控制与优化的能力,增强项目施工企业的核心竞争力。

虚拟施工技术利用虚拟现实技术构造一个虚拟施工环境,再虚拟环境中建立周围场景、建筑结构构件及机械设备等三维模型,形成基于计算机的具有一定功能的仿真系统,让系统中的模型具有动态性能,并对系统中的模型进行虚拟装配,根据虚拟装配的结果,在人机交互的可视化环境中对施工方案进行修改,据此来选择最佳施工方案进行实际施工。通过将BIM理念应用于具体施工过程中,并结合虚拟现实等技术的应用,可以在不消耗现实材料资源和能量的前提下,让设计者、施工方和业主在项目设计策划和施工之前就能看到并了解施工的详细过程和结果,避免不必要的返工所带来的的人力物力消耗,为实际工程项目施工提供经验和最优的可行方案。

要想实现建筑模型中的虚拟施工模拟,需通过专业的建筑虚拟现实软件,结合部分编程技术,实现具有较强人机交互能力、模拟建筑施工过程,以选择合理的设计方案以及合理的施工方案。通过虚拟施工技术能集中的发现施工方案中的瑕疵,便于指导施工,可有效提高施工水平、消除隐患、减少施工成本与时间。虚拟施工方案设计方法的实现过程如图1。

参考文献

[1]美国国家BIM标准NBIMS的BIM简介[J].美国国家建筑科学研究院,2006.

[2]邱闯.基于建筑信息模型(BIM)的工程建设管理革命[J].联合建设管理先锋,2011(1).

[3]星竹.虚拟技术实现建筑梦想[J].勘察设计,2011.

[4]张建平.BIM技术的研究与应用[J].施工技术·资讯,2011.

[5]张利,石毅,张希黔.虚拟施工技术应用实践和研究开发展望[J].工业建筑,2003(33):49-51.

[6]赵昂.BIM技术在计算机辅助建筑设计中的应用初探[D].重庆:重庆大学,2006:1-112.

[7]李玉娟.BIM技术在住宅建筑设计中的应用研究[D].重庆:重庆大学,2008:1-93.

[8]姜学智,李中华.国内外虚拟现实技术的研究现状[J].辽宁工程技术大学学报,2004,23(2):238-240.

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