BIM在建筑全生命周期中的应用.

东南大学建筑设计研究院有限公司ARCHITECTS&ENGINEERS.,LTDOFSOUTHEASTUNIVERSITYBIM在建筑全生命周期中的应用黄文胜Content12关于BIMBIM在不同阶段的应用3BIM应用趋势与价值1关于BIM4BIM=BuildingInformationModeling建筑信息模型所谓BIM，是指通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，在这里，信息的内涵不仅仅是几何形状描述的视觉信息，还包含大量的非几何信息，如材料的耐火等级、材料的传热系数、构件的造价、采购信息等。实际上，BIM就是通过数字化技术，在计算机中建立一座虚拟建筑，一个建筑信息模型就是提供了一个单一的、完整一致的、逻辑的建筑信息库。BIM基本概念5BIM应用不仅仅局限于设计阶段，而是贯穿于整个项目全生命周期的各个阶段：设计、施工和运营管理。BIM电子文件，能够在参与项目的各建筑行业企业间共享。建筑设计专业可以直接生成三维实体模型；结构专业则可取其中墙材料强度及墙上孔洞大小进行计算；设备专业可以据此进行建筑能量分析、声学分析、光学分析等；施工单位则可取其墙上混凝土类型、配筋等信息进行水泥等材料的备料及下料；开发商则可取其中的造价、门窗类型、工程量等信息进行工程造价总预算、产品定货等；而物业单位也可以用之进行可视化物业管理。BIM在整个建筑行业从上游到下游的各个企业间不断完善，从而实现项目全生命周期的信息化管理，最大化地实现BIM的意义。6传统工作方式带来的问题在传统设计中，各个专业的设计协调过程是相对复杂的过程，存在识图理解及重建过程，缺乏真实立体空间的直观性，对于复杂空间来说，各专业间所带来的冲突在二维图纸上很难反映出来，协调设计耗费了大量时间。7BIM设计平台使三维设计协同成为可能，工作方式由传统的抽象二维图形过渡到具体的三维空间，对应目前的审核体制，二维图形只是三维模型的副产品，可轻松的从模型中得到，而模型的联动性对于设计修改来说极其便捷。BIM改变工作方式协同设计8BIM使建筑、结构、给排水、暖通、电气等各个专业基于同一个模型进行工作，各专业设计自己的模型，其它专业不需要等待提资，就可以立刻看到其他人的修改，并能直观的看到设计中的问题，及时沟通解决，从而在真正意义上实现三维集成协同设计。BIM改变工作方式协同设计9BIM数据管理平台Autodesk产品其他产品Buzzsaw项目协同管理Design施工现场管理三维管线综合预制件加工施工方案优化NavisworksRevitInventor3dsMaxNavisworksNavisworks现场信息手机RFID4维施工模拟Navisworks进度信息ProjectP3设备管理应急预案优化Ecotect3dsMaxNavisworksOlive手机RFID运营方案优化物业管理ArchibusDesignReviewTectonTectonConstructionFacilityManagementRACRSTRMEBIM数据库结构专业建筑专业水暖电专业可视化设计可持续设计结构分析设计协调精细化设计EcotectIESGBSPKPMEtabsRobotMaya3dsMaxNavisworks工程计价软件Navisworks激光测绘信息Inventor2BIM在不同阶段的应用设计方案设计参数化设计三维设计三维表现性能模拟碰撞检测管线综合工程量统计施工4D施工模拟钢结构深化设计幕墙深化设计机电深化设计数字加工标准机电库材料跟踪施工3D配合3D激光扫描竣工模型运营运营信息集成设施及资产管理设备运营维护设计13BIM可从概念设计开始，全程参与设计整个过程，直观的体量模型对于推敲建筑与城市环境的关系尤为重要，同时可用于性能分析以得出合适的建筑方案。方案设计14方案设计BIM三维模型真实表达内部建筑物的空间关系与构建组成，表达更为直观。15参数化设计上海中心大厦嘉定保利剧院绍兴东方山水16参数化设计上海中心大厦17通过脚本编写建筑形态，不再依靠手工人为的改动模型，使设计更加理性化参数化设计FunctionGenerateVstrike(ByvaldblR1,ByvaldblA1,ByvaldblA3,ByvaldblL4,ByvaldblZ,ByRefdblAngle,ByvalintS3)DimdblL1,dblA2,dblL3,dblL5,dblR2,dblL2,dblSL3,dblA4,dblA5,dblL6dblL1=dblR1-dblL4dblA2=180-dblA3-dblA1dblL3=Sin(dblA3*pi/180)*dblL4/Sin(dblA2*pi/180)dblL5=Sin(dblA1*pi/180)*dblL3/Sin(dblA3*pi/180)dblR2=dblR1-dblL3dblL2=dblL5+dblR2'6OutputsdblSL3=(dblR1*dblA1*pi/180+dblR2*dblA2*pi/180)/intS3'23SegmentsdblA4=3*(dblSL3*180/dblR2/pi)dblA5=95/2-dblA4dblL6=4*dblSL3*Sin(dblA5*pi/180)/Sin(dblA4*pi/180)DimarrPoint0,arrPoint1,arrPoint2,arrPoint3,arrPointA,arrPointB,arrPointC,arrPointD,arrPointEarrPoint0=Array(-(dblL5+dblR2)*Cos(60*pi/180),-(dblL5+dblR2)*Sin(60*pi/180),dblZ)arrPoint1=Array(0,0,dblZ)'DefinetheWP1keypointarrayarrPoint2=Array(dblL4,0,dblZ)'DefinetheWP2keypointarrayarrPoint3=Array(-(dblL3*Cos(dblA1*pi/180)-dblL4),dblL3*Sin(dblA1*pi/180),dblZ)'DefinetheWP3keypointarrayarrPointA=Array(-(dblR1-dblL4),0,dblZ)arrPointB=Array(-(dblR1*Cos(dblA1*pi/180)-dblL4),dblR1*Sin(dblA1*pi/180),dblZ)arrPointD=Array(-(dblL5+dblL6)*Cos(60*pi/180),-(dblL5+dblL6)*Sin(60*pi/180),dblZ)arrPointE=Array(-(dblR2*Cos((60-dblA4)*pi/180)+dblL5*Cos(60*pi/180)),-(dblR2*Sin((60-dblA4)*pi/180)+dblL5*Sin(60*pi/180)),dblZ)DimarrPlanearrPlane=Rhino.WorldXYPlaneRhino.command_cplaneworldtopRhino.command_cplane_3point&dblL4&,0,&dblZ&&-(dblL3*Cos(dblA1*pi/180)-dblL4)&,&dblL3*Sin(dblA1*pi/180)&,&dblZ&_enterarrplane=Rhino.ViewCPlaneRhino.addarcarrplane,dblR1,dblA1'DefinearcAB18自动生成每层轮廓线及表皮幕墙参数化设计19通过参数修改，控制扭曲角度，生成不同的幕墙形状，通过风洞模拟，确定最终的形态。参数化设计20最终的幕墙模型及效果参数化设计21参数化设计嘉定保利剧院22参数化设计通过数理逻辑关系参数化三个圆筒之间的空间关系，通过参数控制设计修改。23参数化设计参数化使设计修改更加容易，通过参数变化使模型能够联动。数字修改可避免人为修改所带来的差错，使模型更加准确。24参数化设计绍兴东方山水25通过参数控制椭球体关键尺寸和旋转轮廓线参数化设计26表皮模型控制尺寸参数参数化设计27根据表皮生成钢结构模型参数化设计28由三维生成的平面图，可直接作为施工图。三维设计29三维表现模型渲染虚拟现实动画导出30三维表现根据模型自动渲染，节省设计时间。模型渲染31三维表现渲染的室内效果32三维表现渲染的室内效果33性能模拟光环境模拟疏散模拟风环境模拟烟气模拟能耗模拟通过BIM系统的信息整合优势，针对兰州全年气候数据的归纳分析和可视化解读，我们可以获知项目环境对建筑设计而言的大量有价值的信息。日照条件最佳朝向主导风向温度变化湿度变化雨雾日期节能策略……朝向信息逐月主导风向适宜节能策略整合气候信息建筑无形资产34性能模拟兰州西客站信息整合输入兰州地域信息，北纬36.0东经103.09。对太阳高度角日轨图进行全面的分析。得出我们本地块最佳朝向的结果。角度偏移10度为最佳。日轨球面投影图立体日轨投影图日轨正投影图最佳朝向分析图日轨Waldram投影图35性能模拟兰州西客站光环境模拟日轨图兰州全年气候数据的归纳分析和可视化解读，兰州地处内陆，属温带季风性气候但大陆性特点明显。降水少，日照多，气候干燥，年平均气温10.3℃。年温差、日温差均较大，夏季热，最高温约30℃左右，冬季寒冷，最低温约-10℃左右。年平均日照时数为2446小时，无霜期为180天，年平均降水量327毫米，主要集中在6~9月。对建筑能耗分析有很大的帮助36性能模拟兰州西客站光环境模拟气象整合37性能模拟兰州西客站光环境模拟太阳辐射分析全年中过热期和欠热期太阳辐射热量通过兰州当地焓湿图分析空气中显热、潜热及焓的状态。分析出湿度数据，得出通州冬季较为干冷，夏季较为干热。大部分数据区域落在黄色舒适性区域以外。舒适性时段为一年的6月份，其余时段要到达舒适环境需要建筑材料及设备的辅助。给后期建筑设计提供节能依据。38性能模拟兰州西客站光环境模拟气象焓湿图39性能模拟兰州西客站光环境模拟根据太阳高度角全真模拟，场地5月1日全天日照模拟。40性能模拟兰州西客站光环境模拟根据太阳高度角全真模拟，场地下午17：00分全年日照模拟。41性能模拟兰州西客站疏散模拟疏散软件采用典型水力计算模型和行为模型，综合考虑了人与人，人与建筑之间的相互作用，能够较准确的反应火灾时人员疏散的真实情景，动态疏散分析对于暴露于火场中的人员疏散至关重要。为评估着火区人员的安全疏散性，必须知道火场中人员的分布及疏散路径、烟气的蔓延时间及必需疏散时间。如果将必需疏散时间与火灾/烟气蔓延时间进行比较，就可以确定在某一时刻人员是否可在环境变得不可耐受前撤出危险区。42性能模拟兰州西客站疏散模型疏散模拟43性能模拟兰州西客站疏散动画，疏散人数1万人。疏散模拟44性能模拟疏散路径疏散模拟疏散时间45性能模拟风环境模拟建筑外维护风压图2M高度速度流场图CFD是英文ComputationalFluidDynamics(计算流体动力学)的简称。它是伴随着计算机技术、数值计算技术的发展而发展的。简单地说，CFD相当于“虚拟”地在计算机做实验，用以模拟仿真实际的流体流动情况。而其基本原理则是数值求解控制流体流动的微分方程，得出流体流动的流场在连续区域上的离散分布，从而近似模拟流体流动情况。可以认为CFD是现代模拟仿真技术的一种。建筑外环境对建筑内部居者的生活有着重要的影响，采用CFD可以方便地对建筑外环境进行模拟分析，从而设计出合理的建筑风环境。而且，通过模拟建筑外环境的风流动情况，还可进一步指导建筑内的自然通风设计。46性能模拟风环境模拟10M高度速度流场图20M高度速度流场图47性能模拟风环境模拟流线轨迹48性能模拟风环境模拟风速场90s-7.1m平面温度分布图90s-Y轴剖面温度分布图90s-X轴剖面温度分布图90s-1m高平面烟气可见度49性能模拟烟气模拟Disney项目对空间进行火灾模拟，模拟灾害时空间温度及烟气扩