BIM技术不仅仅是建立一个模型,更重要的是使用BIM模型在每个阶段解决一些问题。BIM技术的应用可以贯穿建筑的全生命周期(图1.1),从方案设计阶段开始,BIM模型建立并应用于每个环节,同时将每个环节的信息整合归档并保存下来。一个BIM模型,记录了一个建筑的全生命周期信息。在信息记录管理方面,BIM技术实现了人类历史的突破,第一次完整地记录了建筑的全部信息。将BIM技术扩展,每一个建筑都是一个BIM模型,整合城市的所有BIM模型,这将为智慧城市提供最强有力的数据支撑。BIM不是一个软件,更不是一个简单的3D模型,而是模型建立以及应用的全过程。
BIM技术正在飞速发展,人们出于各种需求应用BIM技术来解决工程中的问题。过去几年,在全球范围内,人们在建筑全生命周期内对建筑过程出现的问题进行了大量探索,应用BIM技术解决如下主要问题:
1)BIM模型维护
根据项目建设进度建立和维护BIM模型,实质是使用BIM平台消除信息孤岛,汇总各项目参与方所有建筑工程信息,并以三维模型进行整合和储存,以备项目全过程中项目相关方随时共享。目前业内主要采用“分布式”BIM模型(如设计、施工、进度、成本、制造、操作等模型)方法,建立符合工程项目现有条件和用途的BIM模型。即BIM模型多由设计单位、施工单位或者运营单位根据各自工作范围单独建立,后通过统一标准合成。当然,业主也可以委托独立BIM咨询服务商,统一规划、维护和管理整个工程项目的BIM应用,以确保BIM模型信息的准确性、安全性和时效性。
图1.1
2)可视化设计
传统的设计工作基于CAD平台,即使用平立剖三视图表达和展现设计成果。这种方式易造成信息割裂,尤其在项目复杂、工期紧时,更易出错。而BIM的出现,使得设计师可以利用三维可视化工具进行设计,更能使设计师使用三维思考方式来完成建筑设计;同时,也使业主(最终用户)真正摆脱技术壁垒限制,有力地弥补了与设计师之间的交流鸿沟,业主可随时直接获取项目信息。
3)协同设计
传统的“协同设计”主要基于CAD平台,并不能充分实现专业间的信息交流(这是因为CAD通用文件格式仅是对图形的描述,无法加载附加信息,导致专业间数据不具有关联性)。而BIM的出现,将使“协同”不再是简单的文件参照。基于BIM的协同设计作为一种新兴设计方式,是数字化建筑设计技术与快速发展的网络技术相结合的必然产物,它可使分布在不同地理位置、不同专业的设计人员,通过网络协同展开设计工作。而且协同范畴可从单纯设计阶段扩展到建筑全生命周期,从而带来项目综合效益的大幅提升。
4)性能化分析
利用BIM技术,设计师在设计过程中赋予所创建的建筑模型以大量的建筑信息(几何信息、材料性能、热工属性等),只要将BIM模型导入相关性能化分析软件,就可以得到相应分析结果,使得原本CAD时代需要专业人士花费大量时间输入大量专业数据的工作,如今可自动轻松完成,从而大大降低了设计难度和设计周期,提高了设计质量。
5)工程量统计
BIM模型作为一个富含工程信息的数据库,可提供造价管理所需的真实工程量数据。基于BIM模型数据信息,计算机可快速对各种构件进行个数、长度、面积、体积计算,同时进行三维空间位置分析,并自动进行归类统计,形成工程量清单。应用BIM技术进行工程量统计,可大大减少烦琐的人工操作和潜在错误。通过BIM模型获得的工程量数据,可用于设计前期的成本估算、方案比选,设计期的限额设计、成本比较,以及开工前预算和竣工后结算。
6)管线综合
随着建筑物规模和使用功能复杂程度的增加,设计方、施工方甚至业主,对于机电管线综合出图的要求越加强烈。在CAD时代,设计方主要由建筑或者机电专业牵头,将所有图纸打印成硫酸图,然后各专业将图纸叠在一起进行管线综合。如此机械、低效的工作方式,导致管线综合成为建筑施工前最让业主放心不下的技术环节。而应用BIM技术,通过搭建各专业BIM模型,设计师能够在虚拟三维环境中快捷地发现设计中的碰撞冲突,不仅可以大幅提高工作效率和质量,还可以及时排除施工中可能遇到的碰撞冲突,显著减少由此产生的变更申请单,大大提高施工现场的作业效率,降低因施工协调造成的成本增加和工期延误。
7)施工进度模拟(www.xing528.com)
建设工程项目管理工作中常用于表示进度计划的甘特图,专业性强,但可视化程度低,无法清晰描述施工进度以及各种复杂关系(尤其是动态变化过程)。通过将BIM与施工进度计划相链接,即把空间信息与时间信息整合在一个可视的4D模型中,可直观、精确地反映整个施工过程,进而可缩短工期、降低成本、提高质量。此外,借助4D模型,将增加施工企业投标竞标的优势,因为BIM可协助评标专家快速地了解投标人对投标项目的主要施工控制方法、施工安排是否均衡、总体计划是否合理等,从而对投标人的施工经验和实力作出有效评估。
8)施工组织模拟
通过BIM可对项目重点及难点部分进行可见性模拟,按月、日、时进行施工安装方案的分析优化,验证复杂建筑体系(如施工模板、玻璃装配、锚固等)的可施工性,从而提高施工计划的可行性。对项目管理方而言,可直观了解整个施工安装环节的时间节点、安装工序及疑难点;而施工方也可进一步对原有安装方案进行优化和改善,从而提高施工效率和施工方案的安全性。
9)数字化建造
BIM结合数字化制造,可显著提高建筑行业生产效率。通过数字化建造,可自动完成建筑物构件的预制,这不仅可减小建造误差,增强可掌控性,还可大幅提高生产率。通过BIM模型进行预拼装,可以大幅缩短工期,节约人力、节约场地。BIM模型直接用于制造环节,可促使设计人员在设计阶段就考虑数字化建造问题。而与参与竞标的构件制造商一起共享构件模型,便于它编制更为统一和准确的投标文件,从而有助于缩短招标周期。
10)物料跟踪
在BIM出现之前,建筑行业可借助较为成熟的物流行业管理技术(如RFID无线射频识别电子标签),把建筑物内各个设备构件贴上标签,记录其状态信息、过程信息,以对其跟踪管理。但RFID本身无法进一步获取构件更详细的信息(如生产日期、生产厂家、构件尺寸等),而BIM模型恰可详细记录这部分信息。于是BIM与RFID形成互补,从而有效缓解了建筑行业对日益增长的物料跟踪所带来的管理压力。
11)施工现场配合
BIM集成建筑物完整信息,日渐成为一个便于施工现场各方交流的沟通平台,可方便协调方案,论证项目可实施性,及时排除风险隐患,减少由此产生的工程变更,从而缩短施工时间,降低无谓损耗,提高施工效率。
12)竣工模型交付
BIM竣工模型能将建筑物空间信息和设备参数信息有机地整合起来,能与施工过程记录信息发生关联,甚至可集成包括隐蔽工程资料在内的竣工信息。这不仅为后续物业管理带来便利,并且可在未来的翻新、改造、扩建过程中,为业主提供有效详实的历史信息。
13)维护计划
在建筑物使用期间,其结构(如墙、楼板、屋顶等)和设备、设施都需要不断进行维护。而BIM模型结合运营维护管理系统,可充分发挥空间定位和历史数据记录的优势,对于设施、设备的适用状态提前作出判断,从而合理制订维护计划,分配专人专项维护工作,以降低建筑物在使用过程中出现突发状况的概率。
14)资产管理
传统建筑施工和运营信息的割裂,使得建筑物资产信息需在运营初期依赖人工操作来录入,这很容易出现人为错误。而BIM中包含的完整建筑信息能被顺利导入资产管理系统,从而大大减少系统初始化在数据准备方面的时间及人力投入。另外,通过BIM模型来记录和查看此建筑中的资产设施,管理起来更加方便快捷。
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