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BIM设计技术的应用价值及未来趋势

BIM设计技术的应用价值及未来趋势

打印 0条评论来源:上海环境卫生工程设计院

导读:


随着城市的建设和发展,城市对节能和智能化要求越来越高,绿色建筑和智慧城市是建筑业未来的发展方向,建筑工业化是大势所趋,而BIM技术则是实现建筑业由传统向工业化转型的关键技术。BIM技术是建筑业难得的信息技术,近几年被广泛研究和使用,其重要性正在日益增强。同时,随着大数据、人工智能、云计算、5G网络技术和区块链等技术的飞速发展,BIM技术的发展即将进入革命性的新阶段,必将成为未来建筑业发展的新趋势。


作者简介✦   



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叶其军


本科,工程师。现任上海环境院工程所项目工程师。


一、BIM概念的重新解读


BIM的概念:BIM即“建筑信息模型”,是指在建设工程及设施全生命周期内,对其物理和功能特性进行数字化表达,并依此设计、施工、运营的过程和结果的总称,简称模型。——《建筑信息模型应用统一标准》


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BIM不是一个单一的软件,而是一个集成各专业、各平台、各软件功能的高层次平台,负责各专业、各平台的人员在同一个平台上操作,实现数据信息的流转和交换,各专业、各部门之间的协同作业是该系统运转的核心。


BIM打通了项目设计、项目招标、项目施工及项目运维四个环节的信息壁垒,使建筑在其生命周期内持续积累数据信息,通过共享信息提高建筑行业的生产经营效率。


二、BIM在设计阶段的应用价值体现


设计院在以往设计阶段中存在的诸如图纸冗繁、错误率高、变更频繁、协作沟通困难等缺点,都将被BIM技术所解决。BIM所带来的价值优势远大于传统的CAD模式。在项目建设的设计阶段,通过BIM技术,建筑师们可以在三维可视化的空间角度及逻辑思维下进行思考,并能让业主随时了解到自己的投资可以收获什么样的成果。


BIM技术在设计阶段的应用主要可总结为以下几点:方案比选、协同设计、碰撞检查、性能分析、管线综合、出施工图。


(一)设计方案比选


1、痛点场景:


传统设计阶段中,设计院为客户提供的设计方案可比选范围小,且无法直观的全方位审查设计成果,针对客户提出的要求修改难度高且工程量大。


2、BIM价值:


通过BIM三维可视化技术,可以快速通过立体模型,依据业主需求设计多套方案以供比较选择。后期修改时,协调修改便捷,可将设计思路与业主随时进行沟通交流,最终实现设计方案最优效果。


(二)各专业协同设计


1、痛点场景:


各专业设计人员分别参与不同设计工作,不考虑其他专业设计因素,最终施工图未有效结合,导致后续施工过程缺乏协调性而二次拆改,造成大量时间及成本的浪费。


2、BIM价值:


BIM技术的协同设计是指建立统一的设计标准,包括图层、颜色、线型、打印样式等,在此基础上,所有设计专业人员在一个统一的平台上进行设计,建立各自专业的三维设计模型,实时在平台上进行汇总整合分析,从而减少传统设计流程中各专业之间(以及专业内部)由于沟通不畅或沟通不及时导致的错、漏、碰、缺,真正实现所有图纸信息的单一性,实现一处修改其他自动修改,提升设计效率和设计质量。


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(三)碰撞检查


1、痛点场景:


传统机电管线系统的设计以平面图为主,且在设计完成时,设计图纸还留有很多以示意为主的表达,必须等到施工阶段才由施工者自行判断决定解决冲突问题。另外,土建设计师在设计墙体时,经常没有为机电、工艺设备等专业预留孔洞,导致安装管道时要现场重新打孔穿管,甚至将墙体推倒重砌。


2、BIM价值:


利用BIM技术建立各专业三维设计模型,同步将这些模型整合到一起,提前找出各专业在空间上的设计冲突,形成碰撞数据报告,并集中各专业设计人员进行会审,提供解决方案。利用BIM模型可提前确认好土建专业需预留预埋的情况,安装各专业管道时可提前做翻弯处理等。在施工之前解决设计冲突打架的情况,确保设计方案的可实施性和图纸的可建造性,减少返工。


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(四)性能模拟分析


1、痛点场景:


过去的工程项目,如果想要进行模拟分析的话,需要花费很多时间、精力与成本。首先需要对建筑二维图纸进行转换生成简单模型,随后赋予整体模型基础参数,由于对数据收集的匮乏,仅仅只能做一些表面工作的动漫或者漫游,不具有项目指导性意义。


2、BIM价值:


性能模拟分析主要包括结构分析、能耗分析、光照分析、安全疏散分析等。建筑性能模拟在过去一直是建筑师或者设计师的一个梦想,因为工具及技术的原因很难达成真实有效的模拟。现在可以通过BIM技术配合相关软件对建筑项目中周边环境的地理信息、环境信息、自然气象信息等等进行集成与分析,模拟项目的热能传递、日照、风向甚至是自然灾害等状况。同时,还可以对项目的设备设施的能耗、负荷等进行模拟分析,得出建筑设备所需的能耗数值、能效信息,调整设计方案,实现绿色建筑设计。并且,使用BIM技术可以三维立体地动态查看,使设计分析更加准确、快捷与全面。


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(五)导出施工图


1、痛点场景:


在传统的二维平面图纸中,一张图纸需要修改相应信息,必将连带影响其他多张图纸信息的变动,费时费力,出错率高,容易改不到位,这种问题在一定程度上影响了工程项目的设计质量。


2、BIM价值:


BIM技术的出图基于唯一的BIM模型数据源,任何对工程设计的实质性修改都将反映在BIM模型中,软件可以依据BIM模型的修改信息自动更新所有与该修改相关的二维图纸,由BIM模型到二维图纸的自动更新将为设计人员节省大量的图纸修改时间,在很大程度上提高了设计质量。


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在工程设计阶段通过BIM技术的应用,设计模型、土建设计、结构设计、机电设计、三维审图、能耗分析等方面带来诸多便捷。通过BIM相关三维设计软件进行模型建立、图纸输出并进行工程量统计,不仅满足了设计阶段的应用,还为后期施工及运营维护提供了全信息模型。通过BIM技术在工程设计阶段的应用,使得设计工作效率成倍提高、工程量自动计算、设计成果直观形象、实现方案多样化、解放生产力,可使设计人员更专注于设计本身。


三、 现阶段BIM设计发展怎么样?


BIM的概念自1970年代以来一直在发展,概念范围不断扩大后进入中国,随市场规模和科技发展,中国已成为全球最大BIM服务市场。


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中国政府近年来高度重视并支持BIM产业,从2013年开始,BIM技术在中国进入了一个快速发展的时期。近年来,国务院、建设部以及全国各省市政府等相关单位,频繁颁发关于工程建设项目要求强制应用BIM技术的文件。根据住房城乡建设部关于印发推进建筑信息模型应用指导意见:到2020年末,甲级勘察、设计单位以及特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现BIM技术与企业管理系统和其他信息技术的一体化集成应用。到2020年末,新立项项目勘察设计、施工、运营维护中,集成应用BIM技术的项目比例达到90%。


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根据上海市住房和城乡建设管理委员会项目报建系统的报建项目数据,2020年本市新增报建项目2026个,应用BIM技术的项目数量达777个,总投资10757.94亿元,其中政府投资201个,投资额1591.36亿元;社会投资576个,投资额9166.65亿元。大型项目应用BIM技术的理念与需求持续快速在社会层面普及与深入发展。随着BIM技术应用的推进,越来越多社会企业开始有意识并重视BIM技术投资以获得项目层面和企业层面的应用价值,诸如提升企业形象、打造企业核心竞争力等。


结合“十四五”规划和长三角战略,基础设施建设和发展方兴未艾,且业态有新的方向,而BIM技术是计算机技术、信息传输技术、图形展示技术与传统土木工程相结合的一种新兴技术,目前正在高速发展阶段,还远没有达到成熟的程度。


虽然BIM技术在其发展过程中,各方面的不断尝试已经显露了强大的优势和无数可能,但也存在不少问题,一是BIM技术应用过程容易出现“两张皮”现象,BIM技术仍然是信息孤岛,与设计、质量控制等总体上还处于两张皮状态,能够被施工利用的数据也不多,海量的施工数据的存储、利用尚未变成现实,在提升养护管理水平上也还没有实质性的进展,协同工作能级有待提升;二是BIM技术的应用仍然没有形成正向收益,需要不断烧钱来支撑。形成这种困难的根本原因,是高高在上的IT技术与脚踏实地的土木工程之间,仍然未达到一种协调的状态。


四、BIM技术未来发展的趋势


BIM的发展必将给建筑业带来新的革命。随着BIM研究和应用的深入,建筑业的分工将进一步细化,并能够实现三维环境下的协同设计、管理、运维。BIM技术的成熟,将形成内容完整、应用广泛、性能更优的建筑信息模型。


未来将实现高水平的虚拟现实技术,实现建筑工程全生命周期管理。随着通信技术和计算机技术的不断发展,建筑工程业的效率势必不断提高,未来BIM技术的发展预计将有以下四大发展趋势:


(一)移动端的应用


随着互联网和移动智能终端的普及,人们可以随时随地获取信息。在建筑施工领域,施工监理人员等在未来将配备这些移动设备,可以在工作现场进行指导。


BIM作为大数据的载体,借助信息管理系统为企业运营和项目管理提供有价值的决策依据。相信随着科技的不断发展进步,BIM终将成为土木工程领域高效率增长的引擎,再次焕发建筑业的无限活力。


(二)无线传感器网络的普及


将监控、无线传感器放置在建筑物的各个角落,对建筑物内的湿度、空气质量、温度等进行监控,结合供暖、通风、供水等控制信息,工程师可以充分了解建筑物的综合情况,从而使设计和施工决策方案更加有效合理。


(三)数字化云计算应用


数字化、云计算的应用通过一种激光扫描桥梁、道路等工程区域信息,可以获得早期的一手数据。设计师可以在这种浸入交互式的三维空间中进行工作。结构分析、能耗分析都需要用云计算强大的计算能力来处理和分析。甚至渲染和分析过程可以达到实时的计算,帮助设计师实时在诸多不同的设计和解决方案之间进行比较,择优而立。


(四)扁平化协同模式


扁平化协同模式要建设完善的BIM实施,必须通过制定协同工作流程来保障和协同,可以将原设计师、工程师、承包商、业主的协同变成扁平化的管理风格,实现成果共享,各方参与,使得BIM可以在项目生命周期内实现总价值的最大化。


五、结论


BIM的应用与发展壮大,已经改变并将继续改变土木工程传统的生产和施工模式,为建筑工业化转型提供强大的动力。当前中国正处于世界范围内的新科技革命、产业变革和经济转型的历史交汇点上,对建筑产业现代化的转型推动力加强,建筑行业需要以全新视角审慎分析当前的转型经营环境,迭代经营思维,在管理实践中大力创新,因势利导,重新研究、锚定企业新的战略选择,谋篇布局、先发制人。


(责任编辑:何雯丽)



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[责任编辑:Susan]

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