建筑信息模型(BIM)技术的应用
pangying 发布于 2014-04-17 浏览 366人次
建筑信息模型( B u i l d i n g I n f o r ma t i o n Mo d e l i n g，o r BI M) 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。BI M是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达( N I S T 2 0 0 6 ) 。作为建筑信息技术新的发展方向，几年来，BI M 从一个理想概念成长为今日的应用工具，给整个建筑行业带来了多方面的机遇与挑战。设计师通过运用新式工具，改变了以往方案设计的思维方式;承建方由于得到新型的图纸信息，改变了传统的操作流程；管理者则因使用统筹信息的新技术，改变其前前后后工作日程、人事安排等一系列任务的分配方法。作为一项新的计算机软件技术，BI M 是继计算机辅助设计( Co mp u t e r Ai d e d De s i g n o
r CAD)之后的新生代，通过支持BI M 技术或相关软件得以实现( Au t o d e s k 2 0 0 7 ) 。同时BIM 从CAD扩展到了更多的软件程序领域,如工程造价、进度安~( I n n o v a ya 2 0 0 7 ) ，还蕴藏着服务于设备管理等方面的潜能。BI M 给建筑行业( A r chi t e ct U r e，E n g i n e e r i n g，a n d Co n s t r u c t i o n o r AEC)的软件应用，增添了更多的智能工具，实现了更多的职能工序。
BI M 是建筑工程信息化历史上的一个革新。在实际应用上，BIM 的信息技术可以帮助所有工程参与者提高决策效率和正确性。比如，建筑专业完全是从三维考虑和推敲建筑内外的方案，而2 D图纸信息仅通过映像截取就可轻松获得。结构专业则可在其参数化的信息中，取墙体材料强度及墙上孔洞大小，进行计算。施工单位则可取其墙上参数化的混凝土类型、配筋等信息，进行水泥等材料的备料及下料。预算造价单位则可取门窗类型及制造商的产品数据库等综合信息，进行造价总预算,产品定货等。物业单位则可以用
之进行可视化物业管理。这些过程在BI M支持下，将大大地减少信息传递过程中的丢失及重建。
1 设计类B I M软件
BI M 的技术是通过建筑业应用软件程序来实现的，这些软件类别包括建筑设计、工程设计、施工管理、预算、设备管理等。
当前，BI M 设计软件的市场有三家主流公司，分别是Au t o d e s k公司，Be n t l e y 公司和Gr a p h i s o f t ／Ne me t s c h e k AG 公司。Au t o de s k Re v i t的三个系列，Re vi t Ar c hi t e c t ur e，Re vi t St r u c t u r e，a nd Re vi t ME P( Re v i t 2 0 0 8 ) 分别对应于建筑、结构以及设备几个不同的专业领域。参数化建筑图元是Re v i t 的核心，而参数化修改引擎提供的参数更改技术，使用户对建筑设计文档任何部分的更改都能够自动放映到其他视图，引起关联变更。建筑软件以墙柱、楼板、屋顶，门窗等构件为基本图元构件；结构软件以梁、板、柱为主；设备软件的基本图元构件比较多，大致规划成机械、电、泵、消防等几个系统( Re v i t ME P 2 0 0 8 ) 。每一种图元都被分成“族一类型一实例”的等级，最终落实搭建BI M模型的是“实例”。能够在整个项目中自动协调在任何时刻、任何地方所作的任何变更，从而确保设计和文档保持协调、一致与完整。另外，Au t o d e s k还提供其它一些基于3 D并带参数设计的软件，如Au t o CAD Ar c h i t e c t u r e 2 0 0 8 ，Au t o CAD ME P 2 0 0 8 。在北美地区，Au t o d e s k Re v i t在建筑师圈中占据明显优势( Khe ml a n i 2 0 0 7 ) 。Be nt l e y提倡利用Mi c r o s t a t i o n做平台，从CAD平稳向BI M 过渡Gr a p hi s o f t ( Ne me t s c h e k AG) 的Ar c h i CAD是专门为建筑师服务的专业设计软件。它
的特色之处在于使用“几何设计语言”，简单参数化程序设计语言。用户可以通过它创建智能化建筑构件。
此外，一种新的基于3 D的软件可以用来做冲撞检测。这种程序可以根据各种不同的设计原则，让计算机自动地检测构件对象间的相互影响。比如，可以测试并显示出消防水管是否在梁上穿洞而过，可以提示出空调管道是否与天花板位置相互冲突。由于B I M 软件的使用，这种冲撞检测应用程序在AEC行业中开始变得越来越重要了。I nno v a ya ( I nn ov a ya 2 0 07 ) 和Na v i s wo r k s( Na v i s wo r k s 2 0 0 7 )都提供该种应用软件。
2 施工类B I M软件
随着BI M设计软件的发展，相应出现了更多的应用程序去开拓“BI M”中“I ”的用途。BI M从3 D模型的创建职能发展出4 D( 3 D+时间或进度) 建造模拟职能5 F ~ 5 D( 3 D+开销或造价) 施工的造价职能，让建筑师、工程师、承建公司能够更加轻松地预见到施工的开销花费与建设的时间进度。I n n o v a y a 是最早推出BI M施工软件的公司之一，支持Au t o d e s k公司的BI M设计软件及Sa ge Ti mb e r l i n e 预算，Mi c r o s o f t P r o J e c t 及P r i ma v e r a施工进度。I n n o v a y a的重头产品，Vi s u a l E s t i ma t i n g和Vi s u a l S i mu l a t i o n，针对辅助施工阶段工作任务。具体来说，I nn o v a ya Vi s u a l E s t i ma t i n g支持BI M 模型的自动计算并显示工程量，还可以将设计构件与预算数据库连接，以完成工程造价。工程造价是个复杂的过程，包括分析设计，根据施工需要对构件进行项目分类并集合，设定装配件、物料的定量和变量，编制数据库，再将工程项目的数据信息择录载入这些产品数据库，最终使它们价格化。当前的B I M 设计软件程序不能精确统计到施工装配件上的细节，诸
如一个“墙”构件上的钉子、龙骨、石膏板等。因此，B I M 在设计与施工间存在着一道沟堑，而I n n o v a y a Vi s u a l E s t i ma t i n g的作用便体现于此。它可以结合设计模型，综合处理施工类的装配件与物料，进行分类集合、择录工作，直接为工程造价所使用。很重要的一点是，被Vi s u a l E s t i ma t i n g量化的信息，都能在三维空间中与构件直接链接。使用者通过简单的点选，即可看到有哪些构件、具体在什么位置、花费了多少开销，并可以随着设计的深入及时更新，真正实现5 D施工( Khe ml a n i 2 0 0 6 ) 。US Co s t S u c c e s s De s i gn E x c h a n g e 和Wi n e s t 也支持
R e v i t，但这些应用程序尚未达到I n n o v a y a自动化、可视化和精细化的程度。对于进度策划的需求，由I nno v a ya Vi s u a l S i mu l a t i o n ( 可视化模拟建造) 给BIM 的使用者提供程序工具。作为一个计划和施工分析的新型工具，Vi s u a l S i mu l a t i o n可以将MS Pr o j e c t 或者Pr i ma v e r a 活动计划与3 DB I M 模型衔接。因此，项目进度计划可以通过3 D构件在施工进度安排下的建造过程表现出来——这就是4 D( 3 D+时间)施工或4 D模拟的概念。由这个方式产生出的任务可以自动地关联到B I M构件上，并且还无需手写表格即可快捷完成( Ru n d e l l a n d S t o we 2 0 0 6 ) 。一旦调整进度图表，则与其相关的BI M构件的施工安排也将相应地更改，并在4 D摸拟建造时体现出来。这是因为任务和构件是关联的，所以任务时间的改变，意味着构件的摸拟建造过程也将改变。类似的软件还有Na v i s wo r k s 公司的Ti me l i n e r 。
3 B I M在建筑工程生命周期中的应用
BI M 为真正实现BLM( Bundi ng Li f e c y c l e Ma n a g e me n t ) 的理念提供了技术支撑。建筑工程生命周期主要包括建筑物进行设计、施工、运营使用乃至拆除的完整过程。概括地讲，B I M是将规划、设计、施工、运营等各阶段的数据，全部逐渐累积
于一个数据结构，其中既包含着三维模型的信息也存储着具体构件的参数数据。BIM 的数据由建筑行业软件程序产生、输入并支援，用以共享和交换项目的信息并协助建设项目过程中的整合操作基于数字化设计信息的创建，与相关技术产品接口，可以改变建设工程信息的管理过程和共享过程，从而实现BL M。
从前期设计阶段，BI M 便开始建立一个贯穿始终的数据库档案。随着项目展开，B I M 的数据信息跟随方案自动积累与更新，设计的方案随着计划的调整而改变。这就使得项目的前期设计工作在有限的时间得到更多的预选方案。BI M 的前期设计数据进入到概念设计阶段，将开始逐步地扩充起来。由于不同软件程序只存取同一组信息数据，设计的数据可以在项目参与者间循环，因此大大提高了数据的有效利用率。有了BI M共享基础，在作建筑设计的同时，建筑师就可以便捷地计算出方案的绿色指
标、经济指标、概预算等数值，反过来再影响方案的设计进行改良。接下来，这些数据将继续在扩初设计中得以细致化、完善化。最终基于BI M 的扩初设计，通过截取BI M 模型就完成了布图，使用提取工具就完成了文案的编制，呈交一套完整的产品设计。这个阶段的工作新颖之处体现在，基于
BI M的设计产品都是BI M模型创作的副产品，都是从详尽的数据库中得来的，图纸输出或是文档编制并没有本质的不同，只是出于不同的目的，从不同的角度，用不同的格式来查看项目模型的数据而已。B I M 的数据传承到施工阶段，承建公司用来做工程量化、进度编排、工程造价等动工前的准备，用以安排采购、下包、后勤等工作任务。施工阶段中的BI M数据库也随着工作安排的展开而得以补充。如设计变更信息、实际采购信息、设备租赁信息、人力资源信息等都会被存储到BI M数据库中。最终完成的工程项目实体与BI M 模型的数据是完全对应的，每项物质零件都有其准确的电子数据信息存档备案。BI M信息传递的最终阶段是建筑物投入运营使用的阶段。理论上，一套完整的建设数
据可以协助进行设备管理。如三维的图形信息，可以虚拟安置设备；构件的参数数据，定是作为修建改造工程的基本信息，潜力无限( NBI MS 2 0 0 7 ) 。
4 B I M优化建设过程及参与方的受益
B I M 协助整合项目的工作内容，能够优化整个建设过程。作为设计工具，BIM整合了设计师的各项工作。设计师绘图工作不再分图面进行，设计内容与编档内容关联映射，极大地提高设计生产率和设计质量。作为数据载体，BI M 整合了来自各方信息的管理工作。因为减少了人们在不同软件系统上输入相同项目信息时而发生不必要的数据错误，并通过使用电脑对项目数据多次复用，所以设计信息不会在转交、传递或调整中遗漏丢失，减少重建信息劳动消耗作为交流平台，BI M 整合了信息资源，支持同步共享。作为智能工具，BI M 整合了计算机科技与建筑技术的发展，实现了数字技术的高效益。
在一个完整AECI程项目周期中使用BI M 技术，可以给所有的参与者带来巨大的效益。对设计师来说，越到深层次的设计阶段，BI M 设计软件使用起来便越感得心应手。比如，初步设计所要求的图文档案进度，与设计工作的深度是同步的，无论是2 D图纸还是经济指标文档，无论是HVAC的流量分析还是结构系统的强度报告，都是模型创建过程的副产品。只要按照所需，编写简单的参数值，一切相关文档都可以被轻松地统计并编排出来。对承建方来说，B I M对安全施工、降低无谓消耗等方面，能
做出巨大贡献。b e a u 作BI M模型可以用于各系统构件的三维冲撞检测；用于联带进度图表的四维模拟建造，进行施工管理计划。由此，B I M能够帮承建方和施工者们降低风险，减少变更，制定更完善的项目计划，提高程序的合理与交流的便利，还支持进度安排的方案具有可选性，使得整个项
目施工过程能在最短的时间内得出最佳的成果。更新的还有升级了工程造价的五维概念，将工程造价的过程也通过BI M模型完成，进而优化施工的过程。资方能够在基于BI M 的过程中，更容易更直观地理解自己的项目，有更多的机会参与到设计中来，并能更有力地掌控设计方案与资金开销满足自己的要求，减少变动调整以节省资金，花费同样的钱收获高质量的产品和高效率的交付。