中国建筑业发展历程及BIM技术在未来建筑中的应用

1中国建筑业发展历程及BIM技术在未来建筑中的应用原始建筑的制造，是人类征服自然、改造自然的一个重要成就。当原始人类基于住在树上和自然岩洞的生活经验，使用粗制石斧采伐枝干，借助树木构筑一个简陋的窝棚；或摹拟自然在黄土断崖上用木棍、石器掏挖一个人工横穴，则不但反映了自觉的营造观念，同时也产生了最原始的人为的居住形式——巢居和穴居。因此，可以说“巢”和“穴”是建筑发生的两个主要渊源。独木橧巢多木橧巢干阑式建筑原始建筑的制造，是人类征服自然、改造自然的一个重要成就。当原始人类基于住在树上和自然岩洞的生活经验，使用粗制石斧采伐枝干，借助树木构筑一个简陋的窝棚；或摹拟自然在黄土断崖上用木棍、石器掏挖一个人工横穴，则不但反映了自觉的营造观念，同时也产生了最原始的人为的居住形式——巢居和穴居。因此，可以说“巢”和“穴”是建筑发生的两个主要渊源。夯土建筑在中国产生于四千多年前的新石器时代。在公元前16世纪至公元前11世纪的殷商时代就有成熟的夯土技术，到汉代民居建筑使用夯土墙的更多，而且在夯土城墙中开始使用水平方向的木骨墙筋，称为“纴木”，这种做法上至汉长安城，下至南北朝、唐、宋，最晚到元代还在使用。唐长安的皇城、宫墙均为夯土墙，城内的里坊也用夯土墙分隔，到了北宋夯土技术又有进步。夯土防水性能不佳，古人便用石块垒出墙基，大大提高了墙体的防水、防渗性能。这种施工工艺多用于城墙施工及石材产地房屋建筑。我国的藏族、羌族聚居地区也常常采用垒石工艺建筑。这种施工工艺还流传到了日本等地。山西平遥古城四川羌族村寨日本古迹我国是世界砖瓦的发祥地。新石器时代的仰韶文化时期，我们的祖先就已懂得了用盘泥法做成木柱泥墙，再经火烧，使之形成坚实一体的“红烧土房”。中国在春秋战国时期陆续创制了方形和长形砖，秦汉时期制砖的技术和生产规模、质量和花式品种都有显著发展，世称“秦砖”。秦兵马俑龙纹秦砖西周前期发明以及使用瓦，东周春秋时期瓦被普遍使用。到了秦汉形成了独立的制陶业，并在工艺上作了许多改进，如改用瓦榫头使瓦间相接更为吻合，取代瓦钉和瓦鼻。西汉时期工艺上又取得明显的进步，使带有圆形瓦当的筒瓦，由三道工序简化成一道工序，瓦的质量也有较大提高，因称“汉瓦”。瓦屋面与天久长汉瓦明八达岭长城唐代建筑中国是最早应用木结构的国家之一。根据实践经验采用梁、柱式的木构架木结构建筑，扬木材受压和受弯之长，避受拉和受剪之短，并具有良好的抗震性能。现存最早木构建筑——山西应县木塔（建于1056年辽代）20世纪50年代末，中国建筑施工现代史上第一次大发展。北京人民大会堂北京火车站进入21世纪，中国建筑施工技术已逐渐步入世界领先行列。北京现代建筑进入21世纪，中国建筑施工技术已逐渐步入世界领先行列。上海现代建筑进入21世纪，中国建筑施工技术已逐渐步入世界领先行列。广州现代建筑进入21世纪，中国建筑施工技术已逐渐步入世界领先行列。福州现代建筑美国第一栋绿色建筑－索拉娜屋顶太阳能光伏电池美国绿色建筑的年增长率为18%，日本也在10%以上我国还没有真正意义上的绿色设计、施工企业，绿色产品的生产尚处于起步阶段1.绿色建筑增加使用寿命与自然和谐共存向零排放挑战友好的利用3Rs友好的设计3Rs友好的施工3Rs2.3R建筑日本竹中工务店（Takenaka）提出具体的发展原则，即“3Rs”原则：reduce,reuseandrecycle。17新技术的产生计算机技术网络技术现代通信技术建筑智能化技术：理想城市的追求前所未有的挑战建筑技术电气科技信息技术互联网。。。新建筑电气技术的产生《理想国》“城市让生活更美好”《建筑十书》人们的理想生活vs.不堪重负的城市设计、建设能力工业化发展积极稳妥推进城镇化十八大提出今后一段时间到2020年内涵、特征“城镇化”是指农村生产要素不断向城市迁移与聚集的历史过程。具体表现为：（1）绝大多数农村人口逐渐进入城镇生活并与市民融为一体；（2）非农产业不断向城镇聚集并成为了地方经济发展的支柱；（3）农村的地域自然景观、产品产业结构、生产生活方式、社会组织体系、行政管理制度等等也随着城镇化的发展而变化，使整个社会形态由传统的乡村社会向现代的城市社会转型。城镇化的重要标志：（1）城镇人口增加；（2）城镇数量增加；（3）城镇用地面积扩大；（4）城镇产业结构升级。城镇化是“五个过程的统一”：第一，城镇化是城市人口比重不断提高的过程；第二，城镇化是产业结构转变的过程；第三，城镇化是居民消费水平不断提高的过程；第四，城镇化是城市文明不断发展并向广大农村渗透和传播的过程；第五，城镇化过程是人的整体素质不断提高的过程城镇化水平的度量：城市化水平（%）=城镇人口/总人口*100%城市化发展曲线表明，中国未来20年内还将保持城镇化加速发展，每年将有10-20亿平方米的新建建筑面积，作为建筑行业我们是否应该做点什么？201149%2030时间城镇化率给未来留下怎样的城市？中国正处于城市化高潮时期@@理想城镇化城镇化是区域经济社会发展所自然形成的中心；城镇化是工业化发展的必然结果；城镇是人们追求幸福生活的自觉选择；城镇得以健康、顺利、持续发展壮大的条件城镇得以健康、协调、持续发展壮大的条件楼兰古城消失的启示：宜居的生态环境充分就业机会健全的公共服务完善的基础设施我们需要建造城市IndustryChallenges行业挑战今天的建筑行业现状建筑师视角行业需求ImageCourtesyofPhilRead,Autodesk25南京青奥中心，总建筑面积约为49万平方米，总投资约40亿元。地上总建筑面积35万平方米，地下总建筑面积10万平方米，绿化面积30000平方米。南京青奥中心建成后首先用于第二届世界青年奥林匹克运动会会议中心及接待酒店使用。264层会议中心建筑面积约8平方米，其中包括专用会议室7700平方米、多功能区6000平方米、通用会议区14000平方米、会前服务区20000平方米、配套服务区33000平方米。2004年普利兹克建筑奖的获奖者扎哈·哈迪德设计27南京青奥会议中心的施工难度超过“鸟巢”中建八局三公司承建，钢结构主体，2万个构件，57万个螺栓，总计4万多吨，成本约1.4万元/吨，总计5.6亿元。于2013年5月结构主体施工完成，预计2013年年底全部建成。2829303132风力影响标志性意义低能源消耗室内环境质量可持续性材料节约用水可持续性场地开发安全复杂形体IndustryChallenges行业需求建筑师需要三维设计工具帮助思考获取信息设计分析提交成果IndustryChallenges建筑师视角IndustryChallenges建筑师视角“中国建筑师的数量是美国建筑师的十分之一，在五分之一的时间内设计了五倍数量的建筑。这就是说，中国建筑师效率是美国同行的2500倍。”——库哈斯，荷兰建筑大师，2000年Pritzker建筑奖得主西雅图公共图书馆新CCTV总部大楼广州歌剧院竞标方案IndustryChallenges建筑师视角“欧美的建筑师觉得非常奇怪，为什么中国设计一栋高楼，或者非常超高的高塔，就是加起施工图也只有一个月就能够完成，是什么原因能够具有这样的高速，后来发现中国设计师用各种绘图软件拼凑出一个新的房子，做的也就是绘图设计，因此开始对这种粗杂的，非常不精细的设计态度产生怀疑。”但不可否认现代技术在中国的盛行。——日本建筑大师矶崎新谈于2004年“中国当代建筑文化论坛”迪斯尼总部大楼日本京都音乐厅南京佛手湖国际会议中心进入21世纪，中国建筑施工技术已逐渐步入世界领先行列。北京现代建筑MakingBIMWorkforYOU让BIM为你工作BIM的出现BIM的定义BIM的应用ImageCourtesyofPhilRead,Autodesk39建筑信息模型BIM建筑业第二次技术革命——40什么是BIMBIM全称：BuildingInformationModeling建筑信息模型通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息：•三维几何形状信息•非几何形状信息，如建筑构件的材料、重量、价格、进度和施工等等集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据为设计师、建筑师、水电暖铺设工程师、开发商乃至最终用户等各环节人员提供“模拟和分析”411975年，ChuckEastman，“BIM之父”，“BuildingDescriptionSystem”系统；20世纪80年代后，芬兰学者，“ProductInformationModel”系统；1986年，美国学者RobertAish，“BuildingModeling”；2002年由Autodesk公司提出建筑信息模型(BuildingInformationModeling，BIM),是对建筑设计的创新；学术研究，无法实践应用；进入21世纪，BIM研究和应用得到突破性进展；随着计算机软硬件水平的迅速发展，全球三大建筑软件开发商，都推出了自己的BIM软件。BIM思想的由来42手图到二维、三维地信息改革从2D、3D的传统建模到4D、5D的信息建模方式摒弃传统设计中资源不能共享、信息不能同步更新、参与方不能很好的相互协调、施工过程不能可视化模拟，检查与维护不能做到物理与信息的碰撞预测等问题。BIM的发展从2DCAD过渡到以BIM技术为核心的多种建筑3DCAD，将是未来计算机辅助建筑设计的发展趋势。BIM概念建筑业的三个技术时代：手工时代、电子时代、信息时代CAD技术的应用是第一次技术革命，第二次技术革命以信息化为特征建筑信息模型，BuildingInformationModeling，简称BIM•建筑信息+建筑模型＝建筑信息模型，还原建筑本来的三维流程•建筑信息：系统信息几何信息技术信息物理信息时间信息量价信息制造信息施工信息运营信息其他信息•建筑模型：建筑模型结构模型机电模型场地模型装修模型分析模型竣工模型运营模型其他模型BIM原理创建建筑数字模型，录入相关信息，应用于建筑工程项目的各专业、各阶段、各产品建筑信息模型应用层：P-BIM数据层：建筑信息基础层：P-ModelBIM流程规划建筑设计结构设计室内设计机电设计造价制造物流施工营销(租/售)运营拆改扩移采购物流数字物真实物数字物信息真实物信息信息流协同工作平台假设一个超级建筑工程企业，所有专业、阶段、产品都由企业自己完成，可得下面的项目流程表:BLM，BuildingLifecycleManagement，建筑全生命周期管理BIM方法P-BIM:ProfessionBIM，专业BIMPhaseBIM，阶段BIMProductBIM，产品BIM•专业BIM：规划、建筑、室内、结构等专业的BIM应用•阶段BIM：方案、深化、施工图、施工等阶段的BIM应用•产品BIM：墙、板、柱、设备、管线等构件的BIM应用，所有建材、设备等都是工业产品，数字化制造、建造•P-BIM01C01工程深化设计P-BIM应用技术研究•P-BIM01C02数字化加工制造P-BIM应用技术研究•P-BIM01C03虚拟建造P-BIM应用技术研究•P-BIM01C04工程造价管理P-BIM应用技术研究•P-BIM01C05施工计划进度管理P-BIM应用技术研究•P-BIM01C06施工质量安全管理P-BIM应用技术研究•P-BIM01C07施工现场实时监管P-BIM应用技术研究1980199020002010设计信息创建共享管理甩图板工程行业效益/竞争力结构数据方案数据暖通数据工程量估算施工图数据…….BIM数据库没有实质联系的数据孤岛彼此关联/多专业自动施工图纸可持续设计BIM出现并非偶然，而是顺应整个设计制造行业发展潮流而生！MakingBIMWorkforYOUBIM的出现BUILDINGINFORMATIONMODELINGARCHITECTSSTRUCTURALENGINEERSMEPSYSTEMSENGINEERSBUILDERSOWNERSMakingBIMWorkforYOUBIM的定义BIM-BuildingInformationModeling-建筑信息模型通过仿真模