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浅谈BIM技术及其应用

  摘要: 文章从BIM(建筑信息模型)的发展历程讲起,对BIM技术的概念及特征作了详细阐述。接着介绍了国内外BIM技术的研究和应用现状,将BIM与CAD技术对建筑行业的影响作比较,并指出BIM技术的价值和前景。

 

引言

  现代大型建设项目一般具有投资规模大、建设周期长、参建单位众多、项目功能要求高以及全寿命周期信息量大等特点,建设项目设计以及工程管理工作极具复杂性,传统的信息沟通和管理方式已远远不能满足要求。实践证明,信息错误传达或不完备是造成众多索赔与争议事件的根本原因,而BIM技术通过三维的共同工作平台以及三维的信息传递方式,可以为实现设计、施工一体化提供良好的技术平台和解决思路,为解决建设工程领域目前存在的协调性差、整体性不强等问题提供可能。

  1 BIM的内涵

  1.1:BIM概念的提出 美国乔治亚技术学院的查克·伊斯曼(Chuck Eastman)博士于30年前提出BIM概念:“建筑信息模型综合了所有的几何模型信息、功能要求和构件性能,将一个建筑项目整个生命周期内的所有信息整合到一个单独的建筑模型中,而且还包括施工进度、建造过程、维护管理等的过程信息。”这是对BIM最早的定义。

  McGraw Hill(麦克格劳·希尔)在市场调研报告中对BIM的定义为:“BIM是利用数字模型对项目进行设计、施工和运营的过程”。

  美国国家BIM标准对BIM的定义为:BIM是一个三维数字化技术,是集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型,BIM是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。

  总的来说,BIM是一个建设项目(或设施)物理和功能特性的数字表达,属于共享的知识资源;在建设项目全寿命周期,BIM模型的信息可为所有决策提供可靠的依据;在项目不同阶段,不同参与方可以在BIM中插入、提取、更新和修改信息,在共同的模型中实现协同作业。

  1.2:BIM技术的特性 完整的建筑信息模型,是对工程对象的全面描述,能够连接建筑项目设计、施工和运营维护等阶段的数据、过程和资源,可被建设项目各参与方普遍使用。BIM模型一般具有以下特征:

  1.2.1:模型信息的完备性 除了对工程对象进行3D几何信息和拓扑关系的描述,还包括完整的工程信息描述,如设计信息、施工信息、维护信息以及对象之间的工程逻辑关系等。一方面,通过建立数字化的模型和工作流程,使设计过程变得可视化、可模拟和可分析计算,实现各个专业之间的信息充分利用,提高建筑信息的复用率。另一方面,由于BIM模型包含了建筑物构件、设备的全部信息,能为项目的概预算提供了数据支持,提高了效率和精度,同时又为业主进行成本控制和后期运营维护提供有价值的参考意见。

  1.2.2:模型信息的关联性 信息模型中的对象是可识别且相互关联的,系统能够对模型的信息进行统计和分析,并生成相应的图形和文件。如果一个对象模型发生变化,所有与它相关联的对象将被更新,以保持模型的完整性和健壮性。关联性设计不仅提高设计的效率、减少图纸修改的工作量,而且解决了图纸之间长期存在的错误和遗漏问题。

  1.2.3:模型信息的一致性 在建筑全寿命期,各个阶段都在共同的模型中进行信息共享,不需要重新输入相同的信息。而且信息模型能够自动演化,在不同阶段模型对象可以简单地进行修改和完善,而无需重新创建,可解决大型建设项目一系列复杂数据之间的一致性和共享问题。

  以上特性使得BIM技术能够实现满足建筑生命期协同设计和协同管理的要求。应用BIM对建设项目进行实体对象实施过程的集中管理,可以克服传统的管理模式和技术在很多方面存在的问题,实现如有效的信息传输、累计方式等多方面根本性的变化。

  2 对比BIM与CAD技术

  2.1:2DCAD技术概述 在工程设计中,CAD应用系统发挥了巨大的作用,大大提高了绘图精度、工作效率和设计质量,缩短了设计周期。在工程施工中,出现了投标报价、概算预算、合同管理、网络计划、材料管理、人事工资以及财务会计等软件系统,不同程度地提高了工作效率。但是用二维的图纸表达三维的建筑,必然要将本来完整的图纸割裂成平、立、剖等多个不同侧面,引入了大量重复信息,效率低下,方案比选和管道碰撞检查也变得复杂抽象。总的来说,二维CAD软件系统存在以下不足:

  ①各专业协作设计缺少一个统一的技术平台;②2维设计禁锢了设计师的空间想象力和创造力;③设计修改工作量巨大;④图纸审查和细节检查复杂抽象;⑤项目各参与方缺少信息交流平台,存在信息断层。

  这些问题严重阻碍了我国建筑设计以及项目管理水平的整体提升。

  2.2:BIM相对2DCAD的革新

  2.2.1:BIM是数字化数据库的设计模式,即以数据库的方式来替代传统的图纸模式。这样,能够使建设工程中的信息快捷、准确地查询、删除、更新和保存。

  2.2.2:BIM提供项目参与方三维的信息共享平台,促进更有效的互动。在传统方式上非专业人员想更全面了解设计理念是非常困难的,这就造成实际存在的信息断层。三维的BIM模型表达形式更直观、易读,连接了传统模式上分散的设计成果。降低了非专业人士对项目的理解难度,提升了不同专业间、不同参与方对项目的协同能力,同时提高设计精度。

  2.2.3:BIM可实现建筑项目全寿命周期的信息构建。传统的设计过程一般是设计师构思一个三维的空间,再用二维的平、立、剖面图表达出来,最后由实施人员根据不同的二维图纸将设计还原成三维实体空间。多次转换中间就存在很多信息的丢失,常常呈现出的建筑和最初的构思差别很大。而BIM创建和实际建筑一致的三维模型,各项目参与方基于同一模型进行信息沟通,可实现建设项目全寿命期中动态的高效的信息创建、管理和共享。

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