BIM技术的20种典型应用详解

纵观国内外建筑行业的发展脉络,BIM已然成为不可或缺且正在持续优化生产力的重要工具。而使研究成果真正转化成生产力则突出反映在BIM技术的应用上,因此,详细分析BIM技术的典型应用,可为BIM技术的应用针对性、技术拓展性提供参考。

01、BIM模型维护

02、场地分析

场地分析是研究影响建筑物定位的主要因素,是确定建筑物的空间方位和外观、建立建筑物与周围景观联系的过程。在规划阶段,场地地貌、植被、气候条件都是影响设计决策的重要因素,往往需要通过场地分析对景观规划、环境现状、施工配套及建成后交通流量等各种影响因素进行评价及分析。

传统场地分析存在诸如定量分析不足、主观因素过重、无法处理大量数据信息等弊端,通过BIM结合地理信息系统(GIS),对场地及拟建的建筑物空间数据进行建模,通过BIM及GIS软件的强大功能,迅速得出令人信服的分析结果,帮助项目在规划阶段评估场地的使用条件和特点,从而做出新建项目最理想的场地规划、交通流线组织关系、建筑布局等关键决策。

03、建筑策划

04、方案论证

05、可视化设计

3Dmax、Sketchup这些三维可视化设计软件的出现有力弥补了业主及最终用户因缺乏对传统建筑图纸的理解能力而造成的和设计师之间的交流鸿沟,但由于这些软件设计理念和功能上的局限,使得这样的三维可视化展现不论用于前期方案推敲还是阶段性效果图展现,与真正的设计方案之间都存在相当大的差距。

BIM的出现使得设计师不仅拥有三维可视化的设计工具,所见即所得,更重要的是通过工具的提升,使设计师能使用三维的思考方式完成建筑设计,同时也使业主及最终用户真正摆脱技术壁垒限制,随时知道自己的投资能获得什么。可视化即“所见所得”的形式,对于建筑行业来说,可视化的真正运用在建筑业的作用是非常大。对于一般简单的东西来说,想象也未尝不可,但现在建筑业的建筑形式各异,复杂造型不断推出,光靠人脑去想象不太现实。

所以BIM提供了可视化的思路,让人们将以往的线条式构件形成一种三维的立体实物图形;现在建筑业也有设计方面出效果图的事情,但这种效果图是分包给专业效果图制作团队进行识读设计制作出的线条式信息制作出来的,并不是通过构件的信息自动生成,缺少同构件间的互动性和反馈性。

然而BIM提到的可视化是一种能够同构件之间形成互动性和反馈性的可视,在BIM模型中,由于整个过程都是可视化,可视化结果不仅可用来效果图展示及报表生成,更重要的是,项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。

06、协同设计

协同设计是一种新兴的建筑设计方式,可使分布在不同地理位置的不同专业设计人员通过网络的协同展开设计工作。协同设计是在建筑业环境发生深刻变化、建筑传统设计方式必须得到改变的背景下出现的,也是数字化建筑设计技术与快速发展的网络技术相结合的产物。现有协同设计主要是基于CAD平台,并不能充分实现专业间的信息交流,这是因为CAD的通用文件格式仅仅是对图形的描述,无法加载附加信息,导致专业间的数据不具有关联性。

BIM的出现使协同已经不再是简单的文件参照,BIM技术为协同设计提供底层支撑,大幅提升协同设计的技术含量。借助BIM的技术优势,协同范畴也从单纯设计阶段扩展到建筑全生命周期,需要规划、设计、施工、运营等各方的集体参与,具备了更广泛的意义,从而带来综合效益的大幅提升。

07、性能化分析

08、工程量统计

在CAD时代,由于CAD无法存储可以让计算机自动计算工程项目构件的必要信息,需要依靠人工根据图纸或CAD文件进行测量和统计,或使用专门造价计算软件根据图纸或CAD文件重新进行建模后由计算机自动进行统计。前者不仅需要消耗大量人工,且比较容易出现手工计算带来的差错;后者同样需要不断根据调整后的设计方案及时更新模型,如果滞后,得到的工程量统计数据也往往失效。

BIM是一个富含工程信息的数据库,可真实提供造价管理需要的工程量信息,借助这些信息,计算机可以快速对各种构件进行统计分析,大大减少繁琐的人工操作和潜在错误,非常容易实现工程量信息与设计方案的完全一致。通过BIM获得的准确工程量统计可用于前期设计过程的成本估算、在业主预算范围内不同设计方案的探索或不同设计方案建造成本的比较,以及施工开始前的工程量预算和施工完成后的工程量决算。

09、管线综合

随着建筑物规模和使用功能复杂程度的增加,无论设计企业还是施工企业甚至是业主,对机电管线综合的要求愈加强烈。在CAD时代,设计企业主要由建筑或机电专业牵头,将所有图纸打印成硫酸图,然后各专业将图纸叠在一起进行管线综合,由于二维图纸的信息缺失及缺失直观的交流平台,导致管线综合成为建筑施工前让业主最不放心的技术环节。

利用BIM技术,通过搭建各专业的BIM模型,设计师能够在虚拟三维环境下方便发现设计中的碰撞冲突,从而大大提高管线综合的设计能力和工作效率。这不仅能及时排除项目施工环节中可以遇到的碰撞;显著减少由此产生的变更申请单,更大大提高施工现场的生产效率,降低由于施工协调造成的成本增长和工期延误。

10、施工进度模拟

施工模拟技术可在项目建造过程中合理制定施工计划、4D精确掌握施工进度,优化使用施工资源及科学进行场地布置,对整个工程施工进度、资源和质量进行统一管理和控制,缩短工期、降低成本、提高质量。此外借助4D模型,施工企业在工程项目投标中将获得竞标优势,BIM可协助评标专家从4D模型中很快了解投标单位对投标项目主要施工控制方法、施工安排是否均衡、总体计划是否基本合理等,从而对投标单位的施工经验和实力作出有效评估。

11、施工组织模拟

施工组织是对施工活动实行科学管理的重要手段,决定了各阶段的施工准备工作内容,协调了施工过程中各施工单位、各施工工种、各项资源间的相互关系。施工组织设计是用来指导施工项目全过程各项活动的技术、经济和组织的综合性解决方案,是施工技术与施工项目管理有机结合的产物。

12、数字化建造

制造行业目前的生产效率极高,其中部分原因是利用数字化数据模型实现了制造方法的自动化。同样,BIM结合数字化制造也能提高建筑行业的生产效率。通过BIM模型与数字化建造系统的结合,建筑行业也可采用类似方法实现建筑施工流程的自动化。建筑中的许多构件可异地加工,然后运到建筑施工现场,装配到建筑中(如门窗、预制混凝土结构和钢结构等构件)。通过数字化建造,可自动完成建筑物构件的预制,这些通过工厂精密机械技术制造出来的构件不仅降低了建造误差,且大幅提高构件制造的生产率,使得整个建筑建造工期缩短并容易掌控。

BIM模型直接用于制造环节还可在制造商与设计人员之间形成一种自然的反馈循环,即在建筑设计流程中提前考虑尽可能多地实现数字化建造。同样与参与竞标的制造商共享构件模型也有助于缩短招标周期,便于制造商根据设计要求的构件用量编制更为统一的投标文件。同时标准化构件间的协调也有助于减少现场发生的问题,降低不断上升的建造、安装成本。

13、物料跟踪

随着建筑行业标准化、工厂化、数字化水平的提升,以及建筑使用设备复杂性的提高,越来越多的建筑及设备构件通过工厂加工并运送到施工现场进行高效组装。而这些建筑构件及设备是否能够及时运到现场,是否满足设计要求,质量是否合格,将成为整个建筑施工建造过程中影响施工计划关键路径的重要环节。

在BIM出现以前,建筑行业往往借助较为成熟的物流行业管理经验及技术方案(如RFID无线射频识别电子标签)。通过RFID可以把建筑物内各设备构件贴上标签,实现对这些物体的跟踪管理,但RFID本身无法进一步获取物体更详细的信息(如生产日期、生产厂家、构件尺寸等),而BIM模型恰好详细记录了建筑物及构件和设备的所有信息。此外BIM模型作为一个建筑物的多维度数据库,并不擅长记录各种构件的状态信息,而基于RFID技术的物流管理信息系统对物体的过程信息都有非常好的数据库记录和管理功能,这样BIM与RFID正好互补,从而可以解决建筑行业对日益增长的物料跟踪带来的管理压力。

14、施工现场配合

15、竣工模型交付

16、维护计划

在建筑物使用寿命期间,建筑物结构设施(如墙、楼板、屋顶等)和设备设施(如设备、管道等)都需要不断得到维护。一个成功的维护方案将提高建筑物性能、降低能耗和修理费用,进而降低总体维护成本。BIM模型结合运营维护管理系统,可以充分发挥空间定位和数据记录的优势,合理制定维护计划,分配专人专项维护工作,以降低建筑物在使用过程中出现突发状况的概率。对一些重要设备还可以跟踪维护工作的历史记录,以便对设备的适用状态提前作出判断。

17、资产管理

18、空间管理

空间管理是业主为节省空间成本、有效利用空间、为最终用户提供良好工作生活环境而对建筑空间所做的管理。BIM不仅可以用于有效管理建筑设施及资产等资源,也可帮助管理团队记录空间的使用情况,处理最终用户要求空间变更的请求,分析现有空间的使用情况,合理分配建筑物空间,确保空间资源的最大利用率。

19、建筑系统分析

建筑系统分析是对照业主使用需求及设计规定衡量建筑物性能的过程,包括机械系统如何操作和建筑物能耗分析、内外部气流模拟、照明分析、人流分析等涉及建筑物性能的评估。BIM结合专业的建筑物系统分析软件避免重复建立模型和采集系统参数。通过BIM可验证建筑物是否按照特定的设计规定和可持续标准建造,通过这些分析模拟,最终确定、修改系统参数甚至系统改造计划,以提高整个建筑的性能。

20、灾害应急模拟

利用BIM及相应灾害分析模拟软件,可在灾害发生前模拟灾害发生的过程,分析灾害发生的原因,制定避免灾害发生的措施,以及发生灾害后人员疏散、救援支持的应急预案。当灾害发生后,BIM模型可提供救援人员紧急状况点的完整信息,有效提高突发状况应对效率。此外楼宇自动化系统能及时获取建筑物及设备状态信息,通过BIM和楼宇自动化系统的结合,使得BIM模型能清晰呈现出建筑物内部紧急状况的位置,甚至到紧急状况点最合适的路线,救援人员可由此做出正确的现场处置,提高应急行动成效。

THE END
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