BIM技术在建筑工程领域应用的现实意义

1关于发挥BIM技术在建筑工程领域应用的现实意义摘要：作为工程技术人员，我们应该对BIM技术未来在建筑工程领域的广泛充满期待，本人结合自己的工程实践及计算机工程技术背景，通过本文对BIM技术特点及BIM的受益者两个角度分析总结自己对BIM的概念性认识。目前建筑业作为国民经济支柱产业一直保持着高速、稳定的发展势头，规模逐年扩大，但目前仍存在着生产方式粗放、生产效率较低、能耗过高、技术和管理手段相对落后等问题。建筑业高速发展的现状与相对落后的管理与生产水平之间的矛盾日益突出。关键词：BIM技术、BIM技术的作用、建筑工程领域1.BIM是什么BIM是Buildinginformationmodeling的缩写，中文字面理解就是建筑信息模型化。本质上是对传统建筑学、工程学及土木工程的进行革新的一种新工具。通过对建筑工程的智能模型过程，帮助我们实现建筑工程的全生命周期（规划、设计、施工、运营、回收）信息化、数据化管理。在这个过程中由计算机应用程序直接解释的建筑或建筑工程信息模型，并通过计算机数字展示方式来协助数字信息交流及合作。在BIM整个建模过程中，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。最终集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据。1.1BIM的基本原理BuildingInformationModeling简称BIM，通常被译为“建筑信息模型”。建筑信息模型包含了建筑项目全寿命周期内的大量信息，例如建筑项目的模型、功能需求、构件性能以及施工进度、施工过程、成本管理、维护管理等过程信息。BIM能够比较直观的反映建设项目的功能和特性，项目的各个参与方均可以看到项目有关的信息资源，在整个寿命周期内，根据工程项目的实际情况，在不同的项目阶段，允许不同的参与方在建筑信息模型中添加、删除以及修改信息，在共有的知识平台上更快更好更有效率地完成协同作业。1.2BIM的作用1.2.1解决信息化的问题2推动现代CAD技术的应用；建立单一工程数据源；不但能够达到集成化管理建筑生命周期各阶段的工程性能、质量、安全、进度和成本的目的，而且建筑项目生命周期的长效管理可以得到加强，还可以对其总成本、能源消耗、环境影响等进行数据分析、实现目标的预测和风险控制。进行工程设计方面的三维设计；从而实现专业间、部门间以及单位间的信息共享、虚拟设计、能耗分析、智能设计、碰撞检测以及成本预测等。1.2.2施工及管理的应用在管理方面，集成项目交付IPD（IntegratedProjectDelivery）管理的实现，有效地链接起施工现场及建筑物的3D模型与施工进度，在与场地布置信息和施工资源集成一体后，建立起相关的4D施工信息模型。动态集成管理及施工过程的可视化模拟在施工阶段的建设项目工程进度、人力、材料、设备、成本和场地布置等方面得到实现。通过网络使项目各参与方能够信息共享，并协同工作，实现图纸、文档的提交，校对、审核、审批、使用，以及施工成本、进度、质量、安全的监控和管理2.发挥BIM技术在工程管理中的作用2.1BIM技术使设计项目的进度管理更准确可控设计项目的进度管理基本采用节点工期管理的模式，在约定的节点时间交付相应设计阶段的设计成果，即方案阶段交付方案设计图纸，初设阶段交付初步设计图纸，施工图设计阶段交付最终施工图纸。这种传统的节点管控的方式，很难实现过程管控，不到节点时间，无法看到设计人员工作进展程度。到了节点时间，若项目组成员中出现生病、请假的特殊情况，就会造成无法按照约定时间交付的违约现象。BIM经理具有模型管理的最高权限，他可以时时查看和调出项目组中任何专业、任何一个成员的最新工作成果，为过程管控的开展提供技术保障。2.2碰撞检测，减少变更和返工进度损失BIM技术强大的碰撞检查功能，十分有利于减少进度浪费。大量的专业冲突浪费了大量进度，大量的废弃工程、返工同时也造成了巨大的材料、人工浪费。当前的产业机制造成设计和施工的分家，设计院为了效益，尽量降低设计工作的深度，交付成果很多是方案阶段成果，而不是最终施工图，里面充满了很多深入下去才能发现的问题，需要施工单位的深化设计，由于施工单位技术水平有限和理解问题，特别是当前三边工程较多的情况下，专业冲突十分普遍，返工现象常见。利用BIM系统实时跟进设计，第一时间反映出问题，第一时间解决问题，带来的进度效益和其他效益都是十分惊人的，特别是中国当前的产业机制下。2.3建筑施工安装阶段的作用传统的质量管控方式较为抽象，没有将问题具体细化，给后期的施工埋下了质量隐患。3但是有了BIM技术之后，就能通过三维表达方式实现以往二维表达无法准确表达的内容，将施工当中可能出现的问题细致地表达出来，最终起到降低工程质量风险的作用。建筑施工的进度管理一直是保证工程质量的关键因素之一，严谨的进度计划有利于工程总体经济效益的充分发挥。传统模式下用来描述项目进度的图很难清晰地演绎实际中的施工进度。我们通过将BIM与施工进度计划相结合，建立3D+时间进度要求的信息模型，模拟项目施工动态过程，并标记出施工进程与时间。2.4竣工验收交付使用阶段的作用在完成了施工之后，一般就要进行竣工验收了。竣工验收是业主检查所建工程是否达到了设计需求，保证整个项目及时发挥作用的关键工作，同时，也有利于企业的长远发展，对企业的总体提升作用是十分明显的。BIM能在工程验收前检测指标，避免因不符合要求而另增费用、耽误工期。3.我对BIM技术应用的理解3.1工程对象的数据化随着计算机技术的广泛应用，对于建筑工程领域也会产生深远的影响。最最基础的就是基础数据库的建设，就是将所有的建筑工程信息进行数字化，建立基础的数据源管理对象。尤其是大数据技术的广泛应用，对建筑工程对象的数据化提供了可行的实现手段。大数据库包含建筑生命周期中大量重要的信息数据，在建筑全过程中动态变化调整，并及时准确地调用系统数据库中包含的相关数据。工程对象的数据化主要从下面三个方面考虑：3.1.1对象的属性用于定义工程对象的特质：如工程对象名称、结构类型、建筑材料、工程性能等设计信息；施工工序、进度、成本、质量以及人力、机械、材料资源等施工信息；工程安全性能、材料耐久性能等维护信息。3.1.2对象的关系主要描述工程对象之间的工程逻辑关系，对象之间相互关联性。用于在建模过程中，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档。如果模型中的某个对象发生变化，与之关联的所有对象都会随之更新，以保持模型的完整性和健壮性。3.1.3对象的一致性主要是保证工程对象信息的一致性考虑。这样在建筑生命期的不同阶段模型信息是一致的，同一信息无需重复输入，而且信息模型能够自动演化，模型对象在不同阶段可以简单地进行修改和扩展而无需重新创建，避免信息不一致的错误。3.2工程数据的模型化（可视化）可视化就基本的就是：“所见即所得”。模型三维的立体实物图形可视；项目设计、4建造、运营等整个建设过程可视；方便进行更好的沟通、讨论与决策。模型化可以确保各项目信息出现“不兼容”现象。如管道与结构冲突，各个房间出现冷热不均，预留的洞口没留或尺寸不对等情况。使用有效BIM协调流程进行协调综合，减少不合理变更方案或问题变更方案。在模型化的过程中，可以从三个层面分别考虑。设计层面：需要考虑可视化设计、协调设计、绿色设计、三维管线设计、工程量统计、结构分析。施工层面：施工现场管理、施工进度模拟、施工组织模拟、三维管线综合施工、数字化构件加工。运营层面：物业虚拟销售、设施设备信息管理、物业管理、运营（消防、灾难、防疫）应急预案。通过空间分析、体量分析、效果图分析，最终实现工程数据的可视化表现。3.3工程模型的场景化（共享化）3.3.1绿色节能场景目前我们的建设工程，之前主要是从施工角度、功能性方面考虑较多，对于绿色节能环保，最近几年政府的推动下，开始引起关注。而通过BIM的模型，可以针对绿色节能场景，整体计算建筑工程的自然采光、照明效果、所需空调通风量、冬、夏季需要的空调电力消耗，最终进行整体的能量分析计算，通过设计、施工、运营三个环节的分析、统计、纠正而最终达到绿色节能的效果。3.3.2结构分析场景对于建筑工程的机构，除了几何结构外，同时具有建筑或工程的数据。这些数据提供程序系统充分的计算依据，使这些程序能根据构件的数据，自动计算出查询者所需要的准确信息。此处所指的信息可能具有很多种表达型式，诸如建筑的平面图、立面、剖面、详图、三维立体视图、透视图、材料表。利用工具软件创建3D模型，完成结构条件图，对结构进行分析，得出合理的结构施工图。从工序上分析，BIM模型和进度计划软件（如MSProject，P3等）的数据集成，实时监控施工进度，实时调整现场情况。另外也可以进行可建性分析，进行安全、施工空间、对环境影响等全面的可建性模拟分析。冲突碰撞检查分析。建造前期对各专业的碰撞问题进行模拟，生成与提供可整体化协调的数据，解决传统的二维图纸会审耗时长、效率低、发现问题难的问题。3.3.3造价管理场景造价分析、估算、决算的过程，通过BIM模型，借鉴制造业的“零库存”的生产管理方式，限额领料施工，最大程度发挥业主资金的效益。53.3.4设施运营场景我们重来都是重视建筑工程建设，很少考虑后续的设施运营。但从建筑工程的全生命周期考虑，实际上在运营阶段需要我们考虑到更多，而且BIM可以在此阶段大展手脚。例如：能耗、折旧、安全性预测；物业使用、维护、调试手册；物业变化前的原始信息；建筑使用情况或性能；入住人员与容量；建筑已用时间；建筑财务方面的信息；数字更新记录（完工情况、承租人或部门分配、家具和设备库存）；可出租面积；租赁收入；部门成本分配的重要财务数据。另外对于应急场景，如地震、火灾、防疫，对于人员的逃生、消防人员疏散等日常紧急情况的处理方式，BIM的模型模拟就可以发挥其演习功能。4.谁会从BIM技术应用中受益4.1工程建设主体工程主体主要包括：建筑设计师、土木工程师、结构工程师、水电暖铺设工程师、建筑施工人员。BIM提供工程全部信息，将项目各阶段主要参与方都集中，做出项目空间三维复杂形态的表达。4.1.1设计阶段根据3D模型自动生成和更新各种图形和文档，自动协调更改关联变更相应的信息，实现不同专业设计之间的信息共享。各专业CAD系统可从信息模型中获取所需的设计参数和相关信息，不需要重复录入数据，避免数据冗余、歧义和错误。实现各专业之间的协同设计。某个专业设计的对象被修改，其他专业设计中的该对象会随之更新。实现虚拟设计和智能设计。实现设计碰撞检测、能耗分析、成本预测等。4.1.2施工阶段实现动态、集成和可视化的4D施工管理。将建筑物及施工现场3D模型与施工进度相链接，并与施工资源和场地布置信息集成一体，建立4D施工信息模型。实现建设项目施工阶段工程进度、人力、材料、设备、成本和场地布置的动态集成管理及施工过程的可视化模拟。实现项目各参与方协同工作。项目各参与方信息共享，基于网络实现文档、图档和视档的提交、审核、审批及利用。项目各参与方通过网络协同工作，进行工程洽商、协调，实现施工质量、安全、成本和进度的管理和监控。实现虚拟施工。在计算机上执行建造过程，虚拟模型可在实际建造之前对工程项目的功能及可建造性等潜在问题进行预测，包括施工方法实验、施工过程模拟及施工方案优化等。4.2开发商及最终用户对于开发商，主要是考虑建筑工程的业务需求。在建筑工程的前期需求阶段，通过BIM技术解决开发商关心的核心问题“业主想要的与设计、施工交付的结果一致”。在设计、施工、运营阶段，进一步通过BIM技术进行结果的验证和修订。而作为最终用户（如：6业主、租户、物业管理），是最终的建筑工程的使用者、运营者。如何正确、高效使用、运维管理整个建筑工程，通过BIM使空间信息与实时数据（建筑工程信息总览、水力平衡系统、机械通风系统、感测系统、照明系统、电梯系统、温度分布系统、视频监控系统）融为一体，物业管理人员可以通过3D平台更直观、清晰的了解楼宇信息、实时数据等相关节能情况，最终通过BIM运维管理平