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BIM的模型构架是什么?BIM全周期实施规划是什么?

2019-3-7 10:43| 查看: 341| 评论: 0

  BIM模型(Building Information Model)是设施所有信息的数字化表达,是一个可以作为设施虚拟替代物的信息化电子模型,是共享信息的资源,也是Building Information Modeling和Building Information Management的基础。
  人们常以为BIM模型是一个单一的模型,但到了实际操作层面,由于项目所处的阶段不同、专业分工不同、实现目标不同等多种原因,项目的不同参与方还必须拥有各自的模型,例如场地模型、建筑模型、结构模型、设备模型、施工模型、竣工模型等。这些模型是从属于项目总体模型的子模型,但规模比项目的总体模型要小。
  所有的子模型都是在同一个基础模型上生成的,这个基础模型包括了建筑物最基本的构架:场地的地理坐标与范围、柱、梁、楼板、墙体、楼层、建筑空间等,而专业的子模型就是在基础模型的上面添加各自的专业构件形成的,这里专业子模型与基础模型的关系就相当一个引用与被引用的关系,基础模型的所有信息被各个子模型共享。

  BIM生态系统
  BIM应用是与计算机和网络系统密切相关的,如何从软硬件的角度搭建起BIM应用系统的框架是BIM应用的必要条件,但是无论从纵向的全生命周期来说,还是横向的各行各业的项目参与方来说,BIM应用的广泛性都给BIM系统应用框架的搭建提出了很高的要求,必须保证在设施全生命周期中的BIM应用充分实现信息交换。目前建筑业的信息表达与交换的国际标准技术是IFC标准,如何在系统中直接传递、交换IFC数据,那就需要设置一个BIM服务器,BIM服务器与BIM知识库一起组成一个以IFC格式为网络的数据集成与应用平台。
  用户进行相关应用时可通过BIM服务器提取所需的信息,同时也可以对模型中的信息进行扩展,然后将扩展的模型信息重新提交给服务器,这样就实现了BIM数据的存储、管理、交换和应用。再进一步,如果BIM服务器实现以集成BIM为基础,就可以实现对象级别的数据管理以及权限配置,能支持多用户协作和同步修改。

  BIM全周期实施规划
  采用BIM技术,不仅可以实现设计阶段的协同设计,施工阶段的建造全过程一体化和运营阶段对建筑物的智能化维护和设施管理,同时还能打破从业主到设计、施工运营之间的隔阂和界限,实现对建筑的全寿命周期管理。
  在2010年美国宾夕法尼亚州立大学的计算机集成化施工研究组经研究写成的《BIM项目实施计划指南》第二版中,发表了【BIM技术的25种常见的应用图】,如下:

  这25种应用跨越了设施全生命周期的四个阶段,即规划阶段(项目前期策划阶段)、设计阶段、施工阶段、运营阶段。我国通过借鉴上述对BIM应用的分类框架,结合目前国内事实现状,归纳得出项目四阶段中的20种BIM典型应用,如下:

  建筑业的工序在国内外实质上大同小异,BIM的应用也是如此,但有些应用二者的划分尺度不一样,如前者的“3D协调”与后者的“管线综合”类似,但后者的描述过于狭窄,好像仅限于管线的碰撞分析,而结构梁柱引起的净空高度不够等其他构建协调优化问题就不管了,所以前者的描述较为全面。

  以下就项目前期策划阶段、设计阶段、施工阶段和运营阶段中BIM的应用进行一个概括性介绍:
  一、项目前期策划阶段
  项目前期策划阶段对整个建筑工程项目的影响很大,美国HOK建筑师事务所麦克利米曾提出著名的麦克利米曲线图:

  图表表明在项目前期的优化对于项目的成本和功能影响是最大的,而优化设计的费用是最低的;而在项目后期优化对于成本和功能影响在逐渐变小,而优化设计的费用却逐步增高。出于上述原因,在项目的前期应当尽早应用BIM技术。
  BIM技术应用在项目前期的工作有很多,包括现状建模与模型维护、场地分析、成本估算、阶段规划、规划编制、建筑策划等。
  1.投资估算
  应用BIM系统强大的信息统计功能,在方案阶段可运用数据指标等方法获得较为准确的土建工程量及土建造价,同时可用于不同方案的对比,可以快速得出成本的变动情况,权衡出不同方案的造价优劣,为项目决策提供重要而准确的依据。BIM技术可运用计算机强大的数据处理能力进行投资估算,这大大减轻了造价工程师的计算工作量,造价工程师可节省时间从事更有价值的工作如确定施工方案、评估风险等,进一步能细致考虑施工中许多节约成本等专业问题,这些对于编制高质量的预算来说非常重要。
  2.现状模型
  根据现有的资料把现状图纸导入到基于BIM技术的软件中,创建出道路、建筑物、河流、绿化以及高程的变化起伏,并根据规划条件创建出本地块的用地红线及道路红线,并生成面积指标。
  3.总图规划
  在现状模型的基础上根据容积率、绿化率、建筑密度等建筑控制条件创建工程的建筑体块各种方案,创建体量模型。做好总图规划、道路交通规划、绿地景观规划、竖向规划以及管线综合规划。
  4.环境评估
  根据项目的经纬度,借助相关的软件采集此地的太阳及气候数据,并基于BIM模型数据利用相关的分析软件进行气候分析,对方案进行环境影响评估,包括日照环境影响、风环境影响、热环境影响、声环境影响等评估。某些项目还需要进行交通影响模拟。

  二、设计阶段
  BIM在建筑设计的应用范围非常广泛,无论在设计方案论证,还是在设计创作、协同设计、建筑性能分析、结构分析,以及在绿色建筑评估、规范验证、工程量统计等许多方面都有广泛的应用。
  1.设计方案论证
  BIM三维模型展示的设计效果十分方便评审人员、业主对方案进行评估,甚至可以就当前设计方案讨论施工可行性以及如何削减成本、缩短工期等问题,可最修改方案提供切实可行的方案。由于是用可视化方式进行,可获得来自最终用户和业主的积极反馈,使决策的时间大大减少,促成共识。
  2.设计创作
  由于在BIM软件中组成整个设计的就是门、窗、墙体等单个3D构件元素,则设计过程就是不断确定和修改各种构件的参数,而这些建筑构件在软件中是数据关联、智能互动的。而最终设计成果的交付就是BIM模型,所有平、立、剖二维图纸都可以根据模型随意生成,由于图纸来源都是同一个BIM模型,所以所有图纸和图表数据都是互相关联的,也是实时互动的,从根本上避免了不同视图不同专业图纸出现的不一致现象。
  3.协同设计
  BIM技术使不同专业的甚至是身处异地的设计人员都能够通过网络在同一个BIM 模型上展开协同设计,使设计能够协调进行。以往各专业各视角之间不协调的事情时有发生,即使花费了大量人力物力对图纸进行审查仍然不能把不协调的问题全部改正。有些问题到了施工过程才能发现,给材料、成本、工期造成了很大的损失。应用BIM技术以及BIM服务器,通过协同设计和可视化分析就可以及时解决上述设计中的不协调问题,保证了后期施工的顺利进行。
  4.绿色建筑评估
  BIM模型中包含了用于建筑性能分析的各种数据,只要数据完备,将数据通过IFC、gbXML等交换格式输入到相关的分析软件中,即可进行当前项目的节能分析、采光分析、日照分析、通风分析以及最终的绿色建筑评估。
  5.工程量统计
  BIM模型信息的完备性大大简化了设计阶段对工程量的统计工作,模型的每个构件都和BIM数据库的成本库相关联,当设计师在对构件进行变更时,成本估算都会实时更新。
  在用二维CAD技术进行设计时,绘图的工作量很大,设计师无法花很多时间对设计方案进行静心推敲。应用BIM技术,只要完成了设计构想,确定了BIM模型的最后构成,马上就可以根据模型生成各种施工图,而且由于BIM技术的协调性,后期调整设计的工作量是很小的,这样设计质量和图纸质量都得到了保障。

  三、施工阶段
  BIM技术在施工阶段可以有如下多个方面的应用:3D协调/管线综合、支持深化设计、场地使用规划、施工系统设计、施工进度模拟、施工组织模拟、数字化建造、施工质量与进度监控、物料跟踪等。
  1.碰撞综合协调
  在施工开始前利用BIM模型的可视化特性对各个专业(建筑、结构、给排水、机电、消防、电梯等)的设计进行空间协调,检查各个专业管道之间的碰撞以及管道与结构的碰撞。如发现碰撞及时调整,这样就较好地避免施工中管道发生碰撞和拆除重新安装的问题。
  2.施工方案分析
  在BIM模型上对施工计划和施工方案进行分析模拟,充分利用空间和资源整合,消除冲突,得到最优施工计划和方案。特别是对于新形式、新结构、新工艺和复杂节点,可以充分利用BIM的参数化和可视化特性对节点进行施工流程、结构拆解、配套工器具等角度的分析模拟,可以改进施工方案实现可施工性,以达到降低成本、缩短工期、减少错误和浪费的目的。
  3.数字化建造
  数字化建造的前提是详尽的数字化信息,而BIM模型的构件信息都以数字化形式存储。例如像数控机床这些用数字化建造的设备需要的就是描述构件的数字化信息,这些数字化信息为数控机床提供了构件精确的定位信息,为建造提供了必要条件。
  4.施工科学管理
  通过BIM技术与3D激光扫描、视频、图片、GPS、移动通讯、RFID(二维码等射频识别技术)、互联网等技术的集成,可以实现对现场的构件、设备以及施工进度和质量的实时跟踪。另外通过BIM技术和管理信息系统的集成,可以有效支持造价、采购、库存、财务等的动态精确管理,减少库存开支,在竣工时可以生成项目竣工模型和相关文件,有利于后续的运营管理。并且业主、设计方、预制厂商、材料供应商等可利用BIM模型的信息集成化与施工方进行沟通,提高效率减少错误。
  总的来说,应用BIM技术可以为建筑施工带来新的面貌。

  四、 运营阶段
  在运营维护阶段BIM可以有如下这些方面的应用:竣工模型交付;维护计划;建筑系统分析;资产管理;空间管理与分析;防灾计划与灾害应急模拟。
  竣工模型交付与维护计划:施工方竣工后对BIM模型进行必要的测试和调整再向业主提交,这样运营维护管理方得到的不只是设计和竣工图纸,还能得到反映真实状况的BIM模型,里面包含了施工过程记录、材料使用情况、设备的调试记录以及状态等资料。BIM能将建筑物空间信息、设备信息和其他信息有机地整合起来,结合运营维护管理系统可以充分发挥空间定位和数据记录的优势,合理制定运营、管理、维护计划,尽可能降低运营过程中的突发事件。
  1.资产管理
  通过BIM建立维护工作的历史纪录,可以对设施和设备的状态进行跟踪,对一些重要设备的适用状态提前预判,并自动根据维护记录和保养计划提示到期需保养的设备和设施,对故障的设备从派工维修到完工验收、回访等均进行记录,实现过程化管理。另外如果基于BIM的资产管理系统能和诸如停车场管理系统、智能监控系统、安全防护系统等物联网结合起来,实行集中后台控制与管理,则能很好地解决资产的实时监控、实时查询和实时定位,并且实现各个系统之间地互联、互通和信息共享。
  2.防灾模拟
  基于BIM模型丰富的信息,可以将模型以IFC等交换格式导入灾害模拟分析软件,分析灾害发生的原因,制定防灾措施与应急预案。灾害发生后,将BIM模型以可视化方式提供给救援人员,让救援人员迅速找到合适救灾路线,提高救灾成效。
  3.空间管理
  应用BIM技术可以处理各种空间变更的请求,合理安排各种应用的需求,并记录空间的使用、出租、退租的情况,实现空间的全过程管理。

来自:大风号

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