BIM技术特征及应用

(1)参数化

BIM几乎不用以CAD为基础的技术,它的核心技术是参数化建模技术。操作的对象不再是点、线、圆这些简单的几何对象,而是墙体、门、窗、梁、柱等建筑构件,如图2-2所示。BIM将设计模型(几何形状与数据)与行为模型(变更管理)有效结合起来,在屏幕上建立和修改的不再是一堆没有建立起关联关系的点和线,而是由一个个建筑构件组成的建筑物整体。BIM立足于在数据关联的技术上进行三维建模,模型建立后,可以随意生成各种平、立、剖二维图纸,并保持视图之间实时、一致的关联,如果修改了平面图,相关的修改马上就可以在立面图、剖面图、效果图、明细统计表以及其他相关图纸上表达出来,杜绝了图纸之间不一致的情况,这样可以减少设计引起的错误,提高设计工作效率,保证设计质量。

图2-2　CAD与BIM的区别

(2)多维化

相比CAD设计软件,BIM最大的特点就是摆脱了几何模型的束缚,开始在模型中承载更多的非几何信息,例如,材料的耐火等级、材料的传热系数、构件的造价与采购信息、重量、受力状况等一系列扩展信息。建筑信息模型中的基本构件元素叫作族,它不仅包括了构件的几何信息,还包括了构件的物理信息和功能信息。表2-1为一个梁族参数表,这个梁族的参数有3D描述参数、空间位置参数、物理量参数、标识参数、材质参数、受力分析模型等,这些参数信息都是以此型钢为载体,以数据库的形式储存的,并且可以贯穿于整个项目周期。随着建设过程的延伸,有关建筑产品的信息会不断被以结构化的形式保存,实现建设过程信息的连续流动。正是BIM构件信息的多元化特征使其除了具有一般3D模型的功能外,还可以模拟建筑设施的一些非几何属性,如能耗分析、照明分析、冲突检查等。

表2-1　族参数表

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(3)可协作性

由于BIM内含的信息覆盖范围包括了项目的整个建设周期,模型必须包含相当多的建筑元素才能满足项目各参与方对信息的需求。从理论上说,BIM系统实现方法有两种,一种是使用单一中央数据库的综合模型,另一种是使用联合数据库的分类模型。从计算机实现的角度来看,使用单一中央数据库的综合模型困难较大,统一的中央数据库需要包含建筑模块、结构分析模块、预算模块、能耗分析等评估模块以及一些辅助决策模块等,这样一个高度集成的系统需要耗费大量的资源进行维护,特别是对大型建设项目而言,统一的数据库不仅难以管理而且风险很大,可操作性不强。而使用联合数据库的分类模型则可以有效克服上述弊端,让不同专业的组织参与方通过一个模型进行交流,如图2-3所示,从设计准备到扩初设计再到施工图设计的各阶段,不同的组织参与方通过基本模型获取所需的信息来完成自己的专业模型,然后把他们的成果通过IFC格式交换反馈到信息模型当中,传递到下一个阶段以供使用和参考,这种系统可行性强,而且模型在整个生命周期中可以充分利用。事实上,目前使用的BIM系统大都采用联合数据库的分类模型,而最终的信息集成则依靠专门的集成软件来实现。

图2-3　BIM的分布式数据库模型

(4)标准化

BIM的核心是数据的交换与共享,而解决信息交换与共享的核心在于标准的建立,有了统一的数据表达和交换标准,不同系统之间才能有共同语言,数据的交换和共享才能实现。基于这种思想,国际协同工作联盟IAI(International Alliance for Interoperability)制定了建筑业国际工业标准IFC(Industry Foundation Classes)。IFC是一个计算机可以处理的建筑数据表示和交换标准,其目标是提供一个不依赖于任何具体系统的,适合于描述贯穿整个建筑项目生命周期内产品数据的中性机制,可以有效地支持建筑行业各应用系统之间的数据交换和建筑物全生命周期的数据管理。IFC标准使不同的建筑软件能协同工作,保证数据的一致性。应用软件开发商只需遵循这套规范对建筑产品数据进行描述,或是为系统提供标准的数据输入输出接口,就可以实现与其他同样遵循IFC标准的应用系统之间的数据交换。2002年,IFC正式被接收成了国际标准(ISO标准),它目前已成为国际建筑业事实上的工程数据交换标准。

(5)跨组织性

正是BIM的上述技术特征,BIM能将异构的、没有联结的建设项目各参与方通过一个共享的数字化基础平台联结在一个协作环境中。有学者通过实证研究表明BIM应用在明显改变单个组织活动方式的同时,也会对项目其他参与方之间的沟通方式、权责关系以及整个行业的市场结构带来巨大变革,且BIM的成功应用往往需要企业内部各部门、项目各个参与方乃至全行业各类从业人员的共同努力。