建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM),是以三維數字技術為基礎,集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型,是對該工程項目相關信息的詳盡表達。BIM技術的使用可提升項目生產效率、提高建筑質量、縮短工期、降低建造成本。
BIM的概念最早誕生于CharlesEastman1974年的一篇論文中,但是當時只是提出了概念,并沒有引起太多反響。Building model第一次出現在Ruffle和Aish1986年的論文中。20世紀90年代到21世紀初期,建筑領域幾乎都是以CAD為主流的時代,特別是 AutoCAD,幾乎成為中國外建筑圖紙的標準格式。2002至2008年間BIM發展比較緩慢,2010年前后,隨著BIM的流行,再到2012年左右的行業普及,前前后后經歷了20年的時間。
BIM技術主要具有三維可視化、信息集成化、信息關聯性、信息一致性、可協同性等特點。BIM軟件從內到外劃分為模型創建工具、模型輔助工具、模型管理工具及企業級管理系統四個主要層次。
BIM技術的發展趨勢包括數字化轉型、云計算和大數據、AI與自動化應用虛擬現實和增強現實、5D BIM和工作流程集成、可持續性和綠色建筑、建筑工業化和模塊化建造等方向。
定義
建筑信息模型BIM(Building Information Modeling)是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為模型的基礎,進行建筑模型的建立,通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息,包括三維幾何形狀信息,如建筑構件的材料、性能、價格、重量、位置、進度等,使建筑工程在其整個進程中顯著提高效率、大量減少風險,以支持項目生命周期建設、運營管理。它具有可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性五大特點。
國際BIM聯盟(BuildingSMART International)對BIM的定義是:BIM是英文短語的縮寫,它代表三個不同但相互聯系的功能。
建筑信息模型化(Building Information Modeling):是生成建筑信息并將其應用于建筑的設計、施工以及運營等生命期階段的商業過程,它允許相關方借助于不同技術平臺的互操作性,同時訪問相同的信息。
建筑信息模型(Building Information Model):是設施的物理和功能特性的數字化表達,可以用作設施的相關參與方共享的信息知識源,成為包括策劃等在內的設施全生命期的可靠的決策基礎。
建筑信息管理(Building Information Management):是通過利用數字模型中的信息對商業過程進行的組織和控制,目的是提高資產全生命期信息共享的效果,其好處包括集中而直觀的溝通、方案的早期比選、可持續性、有效的設計、專業集成、現場控制、竣工資料等,從而可用于有效地開發資產從策劃到退役全生命期的過程和模型。
建筑信息模型元素包括工程項目的實際構件、部件(如梁、柱、門、窗、墻、設備、管線、管件等),以及建造過程、資源等組成模型的各種內容。模型由元素組成。
模型細度術語定義參考了美國BIM Forum協會的細度規范(Levelof Development Specification)。在這個規范的2015版中,給出的說明是:LOD定義并說明處于不同發展層次的不同建筑系統的模型元素的特性。
歷史沿革
BIM的概念最早誕生于CharlesEastman1974年的一篇論文中,但是當時只是提出了概念,并沒有引起太多反響。Building model第一次出現在Ruffle和Aish1986年的論文中。
而building information model一詞最早出現在Van Nederveen和Tolman1992年的論文中。BIM并沒有在1992年首次提出時就開始流行,而是大約10年后才開始興起。20世紀90年代到21世紀初期,建筑領域幾乎都是以CAD為主流的時代,特別是 AutoCAD,幾乎成為中國外建筑圖紙的標準格式。這段時間計算機軟硬件條件的日益成熟以及建筑領域信息需求的增長,為BIM興起奠定了重要基礎。2002年,CAD行業龍頭歐特克公司發布了 BIM 白皮書,其他公司也紛紛開始投入、關注并開發BIM軟件。而在2002年,Autodesk也收購了創立于1996年的Autodesk Revit,此舉對日后的BIM軟件市場影響巨大。至此BIM開始得到推廣與應用。
2002至2008年間BIM發展比較緩慢,而后到2012年有了明顯提升。2012年以后,BIM高水平論文呈井噴狀態,大幅上升。而且從圖中可以看出,中國BIM相關高水平SCI論文貢獻量也很大,僅次于美國。
2010年前后,隨著BIM的流行,很多業內公司也加速了BIM布局。就拿歐特克來說,2007至2012年間,Autodesk繼續強化建模軟件Revit,并多方收購模型應用軟件,包括Robobat、Ecotect、HorizontalGlue和Qontext等,此后發布了面向云端的產品BIM360,并推出基于Revit的Dynamo可視化編程插件。
英國NBS機構發布的National BIM Report 2018顯示,Autodesk也占領了英國大部分市場,特別是Revit,成為44%的英國用戶的首選。整體上來看,從1992年BIM概念第一次誕生,到2002年左右的行業興起,再到2012年左右的行業普及,前前后后經歷了20年的時間。
特點
BIM通常應具備以下四個特征:采用智能化(計算機可以識別的)與數字化的方式來表示建筑構件;構件中內含的信息可以表達構件的屬性和行為,支持數字化分析工作;模型中所有的信息可以達到一致關聯;模型的數據庫將作為建設過程中產品信息的唯一來源。總的來說,BIM技術主要具有以下幾個特點:
三維可視化
現階段的二維施工圖紙僅僅是一系列抽象表達的集合,可視化需要通過工程人士的專業語言識別后利用三維工具重新建立,而且圖紙和三維模型并不能實時關聯。而BIM技術將建筑對象以三維立體圖形的方式進行展示。不同于建筑業中的效果圖,BIM技術的可視化能夠在同構件之間形成互動和反饋。BIM技術可視化可方便效果圖的展示及報表的生成。與此同時,在整個項目的全生命周期中有關建筑的活動都可以在可視化的狀態下進行。
參數化
參數化建模是指通過參數而不是數字建立和分析模型,改變模型中的參數值就能建立和分析新的模型。BIM技術的參數化設計分為兩個部分:“參數化圖元”和“參數化修改引擎”。“參數化圖元”是指BIM中的圖元是以構件的形式出現,這些構件之間的不同是通過參數的調整反映出來的,參數保存圖元作為數字化建筑構件的所有信息。“參數化修改引擎”是指參數更改技術使用戶對建筑設計或文檔部分做的任何改動,都可以自動在其他相關聯的部分反映出來。參數化設計的本質是在可變參數的作用下,系統能夠自動維護所有的不變參數。
模擬性
BIM技術的模擬性包括建筑物性能分析、施工仿真、施工進度模擬、運維仿真等。其中,建筑物性能分析是基于BIM技術建筑師在設計過程中賦予所創建的虛擬建筑模型大量建筑信息(幾何信息、材料性能、構件屬性等),然后將BIM模型導入相關性能分析軟件,就可得到相應分析結果。建筑物性能分析主要包括能耗分析、光照分析、設備分析、綠色分析等。施工仿真包括施工方案模擬、優化;工程量自動計算;消除現場施工過程干擾或施工工藝沖突等。施工進度模擬是通過將BIM技術與施工進度計劃相連接,把空間信息與時間信息整合在一個可視的4D模型中,直觀、精確地反映整個施工過程。運維仿真包括設備的運行監控、能源運行管理及建筑空間管理等。
優化性
工程建設過程是一個需要不斷優化的過程,沒有完整、全面、準確、及時的信息,就不能在一定時間內做出判斷并提出合理的優化方案。BIM技術及其配套的各種優化工具提供了對復雜項目進行優化的可能。
協調性
協調是工程建設工作的重要內容,也是難點問題。BIM技術應用的協調性主要包括設計協調;整體進度規劃協調;成本預算、工程量估算協調;運維協調等。借助即時建筑信息模型BIM(修改具有可記錄性),在一個數據源的基礎上,可以大幅減少矛盾和沖突的產生,這是BIM最重要的特點和在實踐中發揮廣泛作用的價值體現。
完備性
BIM信息的完備性體現在應用BIM技術可對工程對象進行3D幾何信息和拓撲關系的描述及完整的工程信息描述。信息的完備性使得BIM模型具有良好的條件來支持可視化、優化分析、模擬仿真等功能。
可出圖性
運用BIM技術,除能夠進行建筑平面圖、立面圖、剖面圖及詳圖的輸出外,還可以出碰撞報告以及構件加工圖等。
一體化
幾何信息與材料、結構、性能信息等設計階段信息,建造過程信息和運維管理信息, 對象與對象之間、對象與環境之間的關系信息,由不同參與方建立、提取、修改與完善, 將支撐對項目全生命周期的管理,也是BIM技術未來的主要發展方向。
主要形式
BIM尺寸已經從區分二維或三維建模幾何的需要演變而來。這是建模發展的一部分,從繪圖板到第一個2D CAD系統,再到3D建模包。在此建模中添加更多方面可以幫助項目團隊了解他們打算建模的信息。4D通常被稱為“建模計劃信息以對施工序列進行建模”。5D被稱為“增加財務成本”。除此之外,國際上幾乎沒有達成共識,可以說成本根本不是一個“維度”——它只是一個進一步的信息領域。
2D BIM
2D BIM是一種數字幾何模型,它構成了與更多信息相關的X軸和Y軸。早期的CAD系統是2D模型,其中平面圖和剖面圖可以在計算機上比在繪圖板上手動更快、更準確地開發。
3D BIM
3D BIM是一種數字幾何模型,它構成了與更多信息相關的X、Y和Z軸。3D建模工具可以從3D模型生成不同細節級別的幾何信息的2D視圖;可以生成明細表,報告3D模型中不同類型的對象;可以組合多個3D模型來報告任何幾何沖突。
4D BIM
4D BIM正在將調度信息添加到模型施工序列中。添加時間維度使項目團隊能夠更好地可視化施工的順序。4D BIM是該行業向前邁出的一大步,最初是通過使用新的建模工具實現的,它展示了設計和施工團隊之間通過協調和共享3D模型進行的協作。
5D BIM
5D BIM是將成本維度加入到建筑信息模型中,實現項目成本的管理和控制。 通過將項目的材料和資源信息與模型關聯,可以實時監測項目成本的變化,并進行成本分析和優化。
6D BIM
6D BIM將設施管理添加到信息集中。基于6D BIM技術,結合5D BIM提供的各階段資源消耗信息,以建筑全生命周期視角綜合進行碳排放考量。
7D BIM
7D BIM正在向信息集中添加可持續性信息。
8D BIM
8D BIM被一些人認為是將健康和安全信息添加到信息集中。
主要工具
BIM常用軟件
模型創建工具
BIM軟件從內到外劃分為四個主要層次:模型創建工具、模型輔助工具、模型管理工具及企業級管理系統。 BIM基礎建模工具是創建BIM模型的基礎軟件,常見的有Autodesk Revit系列、Bentley Open 設計系列BIM軟件等。在BIM工作過程中,還需要對鋼結構、幕墻等專業進行專項建模工具。BIM技術并不是指特定的一種或一類軟件,而是一種將建筑包含的所有信息進行整合并進行調用的理念,從某種意義上可以將其理解為“建筑信息數據庫”,而眾多的軟件只是建立和調用這個數據庫的工具。
模型輔助工具
在BIM軟件體系中,還有一類基于 BIM 模型的應用和功能拓展, 如VR展示、結構分析計算、算量提取等。模型展示工具通常用于BIM模型成果的展示, 常見的軟件工具有Fuzor、Lumion、Twinmotion、Enscape等。
模型管理工具
除BIM的基礎模型和模型輔助工具外,還有針對BIM工作的模型管理工具,包括BIM資源管理工具、BIM模型整合工具、BIM協作管理工具。BIM資源庫是基礎建模的基礎庫,BIM模型中常用的門、窗、梁、管線接頭等基礎圖元,可以在BIM資源庫中管理,作為BIM模型資源。BIM模型整合工具是基本的BIM管理應用工具,一般情況下,BIM模型整合工具需要整合各專業的BIM模型成果,需要具有較強的模型及信息的兼容性。BIM協作管理是基于BIM系統工作的一類軟件。該軟件用于管理各參與BIM工作的人員的模型權限、模型的修改版本等模型文件信息,以確保在BIM工作過程中項目各參與人員的信息對稱。企業級管理系統通常針對企業層級的BIM應用。例如,施工企業BIM管理系統通常整合BIM的施工進度模擬、施工成本、施工安全與質量等一系列的功能。
BIM信息集成
BIM的核心是信息。依據信息的維度,BIM模型中的信息可劃分為1D~6D共計6個維度。1D信息多以文字性描述為主;2D信息通常以圖紙文件為主;3D信息多以立體模型為主;4D信息通常包含項目的建造時間信息;5D信息主要是在施工進度的基礎上整合成本與造價的信息,可以利用BIM模型直觀地看到動態的成本變化;6D信息通常在運營階段整合溫度、濕度、壓力、能耗等傳感器信息,實時顯示建筑物的物理性能、狀態。
在模型創建階段,由于BIM模型創建軟件具有多樣性,因此為解決BIM軟件之間數據互換的難題,一些組織和機構提出BIM的數據交換標準。經ISO組織認證的BIM數據交換標準主要分為三類:IFC(Industry Foundation Class,工業基礎類)、IDM(Information Delivery Manual,信息交付手冊)、IFD(International Framework for Dictionaries,國際字典框架)。
實施流程
模型創建
BIM模型的建立
BIM模型有一定的優勢,與二維圖紙不同,其能把整個工程以三維的方式體現出來,這一模型比較直觀,可以作為工程施工的重要依據,存在于整個項目期。
基于BIM模型的優化
BIM模型對接工作進行合理安排,使用BIM模型顯示出整個施工進度,從而確保工程進度和計劃的一致性。 BIM技術也能對現場辦公區、材料區以及生活區進行合理的規劃安排,對其進行三維圖紙的繪制,使施工用地面積得到最大限度利用,合理地安排工作人員,同時確保施工現場設備和材料的便利性,合理規劃施工現場。
BIM技術的管理體系搭建
為了提升工程質量,BIM技術應用于施工質量控制中,對工程質量有很大程度的影響,但是施工質量控制中應用BIM技術還存在一定不足,需要對其存在的問題進行解決。
BIM建模工作
從業單位:在建筑設計院、建筑公司、造價咨詢公司、BIM咨詢公司從事安裝BIM建模工作。
土建專業具備能力:地上17層、地下2層的高層建筑、結構專業全流程BIM建模工作。
安裝專業具備能力:地上33層、地下2層的高層排水管、強電、弱電、消防、通風、供暖專業BIM全流程建模工作。
模型審核
BIM技術在施工質量控制中的應用是將BIM模型圖導入魯班iBan 移動客戶端,完成與施工現場實際情況對比,具體如下。
圖紙審查
工程通過建模發現圖紙在設計中,不管是住宅樓還是辦公樓,都存在一定問題,在施工前需要對相應的問題作出一定處理,這能夠進一步提升圖紙審核的能力。
凈高檢查
工程對地下車庫的入口坡度、車庫凈高等檢查工作需要BIM技術協助,從而發現其存在的質量問題,并對問題進行解決,這將使返工頻率有所降低,也能避免耽誤工期,同時提升施工的質量,保證施工任務能夠順利完成。
方案編制
工程通過BIM技術對施工管理工作進行模擬,在施工過程中能夠進行現場指導管理。
質量控制
通過使用魯班iBan移動終端,管理人員可以在手機上安裝BIM應用程序對施工現場進行監督,也可以完成現場的拍照工作,一部分存在問題的照片就會自動傳輸到PDS系統中。
資料管理
BIM技術將工程項目整個周期的資料都存儲在BIM模型中,從而實現資料的追溯性,如果在后期發現工程中存在質量問題,可以通過BIM模型調取資料,找出問題的原因,將責任落實到個人。
BIM設計分析評測工作
從業單位:在建筑設計院、BIM咨詢公司從事BIM智能分析評測工作。
具備能力:地上17層、地下2層的高層建筑結構、節能、綠色建筑、日照分析評測工作。
模型應用
避免圖紙設計問題的影響
BIM技術應用工程之后,建立了BIM模型,將相關的信息都錄入模型中,建立它們的關聯性,項目有所改變時,只需要簡單改變模型的參數,與其相關的參數就會自動更正。
全程監控質量的控制點
BIM技術在施工現場能夠實時監控施工質量控制點,這將能夠進一步對比施工現場和BIM模型,從而快速地發現施工過程中存在的問題。
有效提升技術交底效率
交底工作運用了BIM技術,對施工方案的工藝可以進行有效的可視化預演,從各個方面向現場施工人員進行詳細的技術交底工作,這能夠在一定程度上提高技術交底的效率。
方便后期追溯質量問題
BIM技術應用于檔案資料管理,將有助于資料的追溯。施工完成之后,一旦發現質量問題,要通過BIM模型調閱資料進行查閱,了解問題的原因,將責任落實到相關負責人,從技術層面上實現責任終身制。
BIM算量工作
從業單位:在建筑公司、造價咨詢公司從事BIM土建造價工作。
土建專業具備能力:地上17層、地下2層的高層建筑、結構專業BIM鋼筋、圖形、計價全流程造價工作。
安裝專業具備能力:地上33層、地下2層的高層排水管、強電、弱電、消防、通風、供暖專業BIM算量、計價全流程造價工作。
BIM工程管理控制工作(土建和安裝專業的工期、造價、質量、安全、施工、合同、物資控制管理)
從業單位:在建筑公司、造價咨詢公司、BIM咨詢公司從事管理控制工作。
具備能力:地上17層、地下2層的高層建筑、結構、安裝專業全流程管理控制工作。
標準規范
BIM基礎標準
數據存儲和交換標準:IFC (Industry Foundation Classes)
建筑產品數據表達標準IFC(ISO 16739)
最新的版IFC4在內容上完善了屬性的表達、增加了對4D、GIS等應用 模型的支持,數據格式上升級為ifcXML4、并新增了mvdXML
數據字典:IFD (International Framework for Dictionaries)
面向對象信息框架( ISO 12006-3)
更名為buildingSMART數據字典bsDD(buildingSMART 數據 Dictionary) ,可全面支持IFC4
信息交付標準: IDM (Information Delivery Manual )
信息交付手冊IDM(ISO 29481),自2010年至今,各國組織編寫了大 量IDM以適應各類應用需求
工程建設國家標準:住建部標準定額司發布2012年工程建設國家標準 制定計劃:
《建筑工程信息模型存儲標準》
《建筑工程設計信息模型分類和編碼標準》
《建筑工程設計信息模型交付標準》
BIM應用標準
2012年5月,美國建筑科學研究院 NIBS(National Institute of Building Science)發布了美國國家BIM標準第二版(NBIMS v2),較第一版,形成了較為完整的BIM標準體系。
2012年,英國建筑業委員會( AEC (UK) Committee )發布 了“英國建筑業BIM協議第二版”( AEC (UK) BIM Procotol v2.0), 規定了BIM實施方針。并基于該規范分別發布了針對Autodesk Revit、Bentley ABD、Graphisoft ArchiCAD等BIM軟件的具體版本。
2012年3月,芬蘭buildingSMART發布了“通用BIM需求” (Common BIM Requirements)。
2013年12月,挪威公共建筑機構Statsbygg發布了“Statsbygg BIM手冊1.21版”(Statsbygg - BIM Manual 1.21)。
日本建筑學會于2012年7月發布了日本BIM指南,從BIM團隊建設,BIM數據處理,BIM設計流程,應用BIM進行預算、模擬等方面為日本的設計院和施工企業應用BIM提供了指導。
新加坡建筑管理署(Building and Construction Authority,BCA)于2011年發布了新加坡BIM發展路線 規劃,明確推動建筑業在2015年之前廣泛使用BIM技術,并于2012年發布了《新加坡BIM指南》,建筑管理署要求所有政府施工項目都必須使用BIM模型。
中國
2015年6月,上海市住房和城鄉建設管理委員會發布了《上海市建筑信息模型技術 應用指南(2015 版)》,緊隨其后,上海市 BIM 技術應用推廣聯席會議辦公室于2015年7月發布《上海市推進建筑信息模型技術應用三年行動計劃(2015―2017)》。
2016年8月,住房和城鄉建設部發布《2016—2020年建筑 業信息化發展綱要》,明確提出“十三五”時期,要全面提高建筑業信息化水平,著力增強BIM、大數據、智能化、移動通信、云計算、物聯網等信息技術集成應用能力,建筑 業數字化、網絡化、智能化要取得突破性進展,并初步建成一體化行業監管和服務平臺。
為實現發展綱要中的建設目標,住房和城鄉建設部于2017年5月4日發布第1534號公告,批準《建筑信息模型施工應用標準》為國家標準,編號為GB/T 51235—2017,該標準是中國第一部建筑信息模型方面的工程建設標準,填補了中國BIM技術應用標準的空白。
2017年上海市住房和城鄉建設管理委員會對《上海市建筑信息模型技術應用指南(2015版)》進行 了重新修訂,深化和細化了相關應用項和應用內容,最終形成了《上海市建筑信息模型技術應用指南(2017版)》。北京市在《北京市住房和城鄉建設委員會關于開展建設工程質量管理標準化工作的指導意見》中明確,要推動BIM技術的全面普及,充分利用BIM技術強化工程建設預控管理。
2018年12月26日頒布《建筑信息模型設計交付標準》,編號為GB/T51301—2018, 該標準于2019年6月1日起實施。此外,還有兩項BIM國家標準正在編制當中,其中1項為《建筑信息模型存儲標準》,執行標準1項——《制造工業工程設計信息模型應用標準》。各省市為貫徹執行國家推動建筑業信息化的政策,相繼出臺了符合各地方性實際的文件。
相關標準
BIM標準
《建筑信息模型(BIM)技術應用標準》主要內容包括實施要求、勘察設計階段應用、施工圖審查、深化設計階段應用、施工實施階段應用、裝配式建筑應用、施工監理應用、交付標準、運維階段應用、協同管理平臺等。
ISO19650是一整套關于在建筑資產的全生命周期中,運用建筑信息建模(BIM)停止信息管理的國際規范和規范族。
政策背景
2020年7月3日,住房和城鄉建設部聯合國家發展和改革委員會、科學技術部、工業和信息化部、人力資源和社會保障部、交通運輸部、水利部等十三個部門聯合印發《關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》。
2020年8月28日,住房和城鄉建設部、教育部、科技部、工業和信息化部等九部門聯合印發《關于加快新型建筑工業化發展的若干意見》。
為深入貫徹國務院辦公廳《關于促進建筑業持續健康發展的意見(國辦發〔2017〕19號)文件精神,響應住房和城鄉建設部等多部門聯合印發的《關于加快新型建筑工業化發展的若干意見》,提高建筑工業化應用領域專業技術人員的專業知識與技術水平能力,培養符合新型建筑工業化領域發展趨勢、滿足企業用人需求的優質人才,中國建筑科學研究院認證中心決定聯合北京中培國育人才測評技術中心共同開展建筑工業化應用工程師(建筑信息模型(BIM)技術)專業技術人員培訓及等級考試工作。
國外相關標準
1、《ISO 19650》ISO 19650系列標準是BIM領域重要的國際標準。新標準旨在使團隊最大限度地減少浪費,并提高成本和時間的可預測性,它是通過共同和協作的方法來實現信息管理。
2、《BS 1192》英國標準協會(British Standards Institution)于2007年制定的建筑信息模型(BIM)標準,后經多次修訂已于2016年發布最新版本。
3、《ASTM E2026 》標準最初于1999年發布(ASTM E2026-99 被稱為地震中建筑物破壞性評估標準指南)。該標準于2016年6月更新。可以找到最新版本(稱為 ASTM E2026-16a)在這里。另一個地震風險評估標準于2016年6月發布:ASTM E2557-16a。
4、《PAS 1192 》它由建筑業委員會(CIC)主辦,英國標準協會 (The British Standards Institution)出版。該標準于2013年2月28日生效。PAS 1192 框架規定了模型詳細程度(圖形內容)、模型信息(非圖形內容,如規范數據)、模型定義(其含義)和模型信息交換的要求。
5、《IFC》(Industry Foundation Classes)是一種開放的BIM數據交換標準,由國際建筑業界組織建筑信息模型聯盟(BuildingSMART)制定和維護。
6、《COBie》(Construction Operations Building Information Exchange)是一種基于電子表格的BIM數據交換標準,旨在簡化建筑設施的交付和運營過程。COBie經過多次改版,目前最新版本是NBIMS-US V.3中的COBie 2.4版。COBie標準規定了一種電子表格格式,用于在建筑設施的整個生命周期中收集、存儲和共享各種信息和數據。
7、《UNI 11337》UNI 11337是由意大利國家標準化組織(UNI)發布的建筑信息建模(BIM)標準。該標準于2017年發布。UNI 11337標準分為兩個部分,分別是“BIM項目執行計劃”和“BIM項目實施”。
8、《VDI 2552》VDI 2552是德國標準化協會(VDI)發布的建筑信息建模(BIM)標準。該標準于2017年發布,旨在規范BIM的應用和交流,促進BIM技術在德國建筑行業的普及和推廣。
中國標準
中國在BIM技術方面的研究始于2000年左右,在此前對IFC(Industry FoundationClass)標準有了一定研究。2017年上海市住房和城鄉建設管理委員會對《上海市建筑信息模型技術應用指南(2015版)》進行了重新修訂,深化和細化了相關應用項和應用內容,最終形成了《上海市建筑信息模型技術應用指南(2017版)》。北京市在《北京市住房和城鄉建設委員會關于開展建設工程質量管理標準化工作的指導意見》中明確,要推動 BIM 技術的全面普及,充分利用 BIM 技術強化工程建設預控管理。
《工業化建筑評價標準》 GB/T51129-2015
《建筑信息模型應用統一標準》GB/T51212-2016
《建筑信息模型施工應用標準》GB/T51235—2017
《建筑信息模型分類和編碼標準》GB/T51269-2017
《建筑信息模型設計交付標準》 GB/T51301—2018
《建筑工程設計信息模型制圖標準》JGJ/T448-2018 ?
《建筑信息模型(BIM)工程應用評價導則》T/CSPSTC 20—2019
《制造工業工程設計信息模型應用標準》GB/T51362-2019
《建筑工程信息模型存儲標準》GB/T51447-2021
技術參數
BIM參數化應用
1、外表皮參數化設計:通過參數化精確控制格柵截面的形式, 從而使外面格柵在內外兩側實現不同的通透率,提高觀眾的觀看體驗。
2、看臺設計及視線分析:通過Python腳本開發,快速計算多個復雜看臺的視線,高效地比較并篩選出最理想的看臺方案。對看臺方案進行三維視線量化分析,根據看臺不同的視距、高度、轉軸傾角等要素,分析每個座位的視線品質和觀看體驗。
BIM的結構設計應用
1、輔助建筑形體呈現:通過BIM技術整合表皮模型及鋼結構模型,實現精準控制,保證結構成就建筑之美。
2、結構外形優化:順應建筑交通流線,保留環形主梁,取消環形次梁,同時通過Dynamo開發數字化插件,自動查找如主次梁搭接不合理、多梁與柱搭接不美觀之處,整體提升建筑結構主體專業美感呈現度。
BIM協同設計
1、多專業可視化協同設計:采用BIM技術三維可視化,有效提高多專業協同配合效率,減少了施工過程可能發生的問題,提升項目品質,節約建設周期。結合漫游軟件,以第一人視角向業主及設計師展示方案,提供了更多判斷依據。
2、輔助幕墻設計:從建筑專業出發,對裝飾、幕墻提出優化建議,通過BIM三維模型,協調多專業設計,精確控制立面效果。
3、管線綜合:施工圖設計階段,通過搭建BIM模型、三維協同及管線綜合調整,對體育場空間復雜的區域管線布置進行調整,減少不易發現的錯誤,實現管線優化、凈高優化等,同時優化項目VVIP區域空間效果。
應用領域
決策管理
BIM技術在決策階段主要包括建筑工程所在地的自然條件、氣候類型、地形條件、地質特征等,將復雜化的工作簡單化,從而對建筑工程施工相關影響安全的因素進行準確的分析。
BIM應用上海中心大廈
上海中心大廈是中國第一次建造600米以上的建筑,巨大的體量、龐雜的系統分支、嚴苛的施工條件,給上海中心的建設管理者們帶來了全新的挑戰,而數字化技術與BIM技術在上海中心的設計建造與項目管理中發揮了重要的作用。
工程項目設計
在工程項目的設計階段利用BIM技術,把各種項目信息輸入到BIM軟件中,形成一個立體的模型,設計人員通過對這個模型的觀察,可以有效的發現各種設計方案中存在的缺陷,從而開展更加具有針對性的優化工作。
BIM應用上海迪士尼
上海迪士尼的奇幻童話城堡項目成功應用建筑信息模型(BIM)技術,獲得了美國建筑師協會的“建筑實踐技術大獎”。借助BIM技術,迪士尼工程人員不用手拿紙質圖紙,帶個iPad就可進行現場管理,三維視圖讓施工錯漏一目了然,避免了返工浪費。
完善物料管理
物料管理可借助BIM技術模擬各使用流程,進而獲得物料儲備數據。首先,施工單位應參考工程造價與材料表,確定工程總用料。同時,應借助BIM技術將施工現場制作成3D軟件,并依據工期規劃將不同階段的建筑進程融入平面圖。二者結合后,工程現場在不同階段的物料擺放空間將得以呈現。之后,管理部門規劃與該單元對應的物料擺放空間。第二步,施工單位應對各單元所需用料的種類與數量進行分析,并設計物料歸類與空間配比。第三步,施工單位利用BIM技術,還原各施工單元的常規工作流程。第四步,應將物料的供應信息轉換為直觀的供應周期,將供應周期帶入三維圖形,物料的增量變化將隨時間軸線而改變。
伊斯坦布爾現代博物館
新伊斯坦布爾市現代藝術館建筑共有五層,可用面積達到10,500平方米,包括大型展覽館、多功能空間、專門的教育區域、辦公室和商業活動空間。該建筑以8.4x8.4米的網格為基礎,采用鋼筋混凝土柱,用于抵御重大地震事件。圓形柱和圓形機械漏斗在地面層形成一個建筑景觀。
建筑質量管理
BIM技術在施工管理階段的應用具體主要體現在以下內容:其一,建筑工程企業在進行實際施工時,所選擇的技術規范要根據BIM技術編制合理的工作。其二,在建筑工程施工過程中,往往會涉及到諸多建筑物型號,在具體實施過程中,可根據BIM模型實現有效的把控,并且能夠通過BIM模型的碰撞檢測來發現整個施工過程中一些不安全因素、不合理情況。
世博會博物館位于上海市中心黃浦江原上海世博會浦西片區,占地4公頃。基地西鄰盧浦大橋引橋段,東側毗鄰世博會城市足跡館、日本產業館和思科館原址。東側地下設有軌道交通13號線,南側與黃浦江以一世博會博物館基于BIM的設計實踐,不僅使得設計與施工無縫的對接,通過BIM直觀性實現設計溝通的決策的有效性,基于BIM進行設計優化和幕墻深化,從而有效的進行施工交底;同時也為后期運維奠定了基礎。
運維階段
建筑工程當中設計人員把收集來的信息進行整理,能夠實現對工程運維階段的合理估算,從而降低運維輸出,實現資源的合理配置,為承包公司降低資源損耗,提高收益。另一方面,與互聯網的結合也是BIM技術的一大優勢,與互聯網結合的優勢體現在時效性方面,在項目完工之后出現的任何不足,承包企業可以利用互聯網及時做出反應,迅速采取措施,防止缺陷任意發展,造成更大的損失。
城市規劃
BIM在城市規劃的三維平臺中,可以完全實現目前三維仿真系統無法實現的多維應用。特別是城市規劃方案的性能分析,可以解決傳統城市規劃編制和管理方法無法量化的問題,諸如舒適度、空氣流動性、噪聲云圖等指標。BIM的性能分析通過與傳統規劃方案的設計、評審結合起來,將會對城市規劃多指標量化、編制科學化和城市規劃可持續發展產生積極的影響。
教育培訓
有助于增強學生對于BIM技術基礎理論知識、基本參數表達以及與新興信息化技術結合應用的認識,了解BIM技術在建設項目各領域的應用實踐,并掌握BIM技術相關軟件的基本操作。
上海世博文化中心
上海世博會博物館項目是上海首個市財力投資的BIM試點項目,同時也是和國際展覽局合作的國際性博物館。該項目是上海市實施BIM技術管理試點樣板示范工程。
在世博會博物館工程項目中開展BIM應用和科研創新課題,目的是在于:通過世博館項目,創建打造面向建筑全生命周期的BIM三維可視化協同工作平臺,實現項目建設全程可視化、精細化管理;通過BIM實施,實現項目的“縮短工期、降低成本、確保質量”的工程目標;通過BIM實施,實現上海世博會博物館工程項目的應用示范、科研創新和工程實施相互促進;實現BIM在世博館項目中出標準、出成果的科研目標。
發展趨勢
BIM技術的發展趨勢包括以下幾個方向:
1、數字化轉型:BIM技術將與數字化轉型相結合,實現工程項目從設計、施工到運營全生命周期的數字化管理。
2、云計算和大數據:利用云計算和大數據技術,使得BIM模型的存儲和處理更加高效,并能夠處理大規模和復雜的建筑項目數據。
3、AI與自動化應用:人工智能(AI)技術將與BIM集成,用于自動化任務,例如自動生成模型、協調沖突檢測和優化設計等。
4、虛擬現實和增強現實:虛擬現實(VR)和增強現實(AR)技術將與BIM結合,提供更直觀、沉浸式的項目可視化和交互體驗。
5、5DBIM和工作流程集成:BIM技術將進一步擴展到5D (時間和成本)維度,實現項目進度計劃和成本估算的集成管理。
6、可持續性和綠色建筑:BIM將支持可持續性設計和綠色建筑實踐,通過模擬和優化能源利用、建筑性能和環境影響等方面的數據。
7、建筑工業化和模塊化建造:BIM技術將與建筑工業化和模塊化建造相結合,促進建筑生產方式的轉變和效率提升。
作用
BIM技術的使用可提升項目生產效率、提高建筑質量、縮短工期、降低建造成本。因參與方不同,其應用點與價值各有不同的側重。
信息完整、快速查閱
BIM模型是一個有關產品規格和性能特征等的集合數據庫,利用BIM技術,可以隨時查閱最新完整的實時數據。
協同工作、保障品質
傳統所說的協同主要是指設計階段各專業之間的協同、建造階段各參與方之間的協同、運維階段物業管理部門與廠商及相關方的協同,還包括全生命周期的協同。傳統的方式在全生命周期過程中,由于建造特點的限制,各階段割裂,各參與方獨立,形成過程性和結果性的信息孤島。每個階段的完成均會產生信息衰減。而BIM技術作為連接中心樞紐,使各方能夠隨時傳遞和交流項目信息,同時能夠把傳遞和交流的情況保留下來,支撐各參與方在完整、即時的信息條件和溝通條件下工作,建立起保障生產及工作品質的基礎。
三維渲染,宣傳展示
三維渲染動畫給人以真實感和直接的視覺沖擊。創建的BIM模型可以作為二次渲染開發的模型基礎,大幅提高三維渲染效果的精度與效率,給業主更為直觀的宣傳介紹。 BIM的三維展示作用是非常重要的,其與 GIS/VR/AR 技術的結合還需要不斷挖掘。
虛擬施工,有效協同
三維可視化功能再加上時間維度,可以進行虛擬施工。隨時隨地直觀快速地將施工計劃與實際進展進行對比,同時進行有效協同,施工方、監理方,甚至非工程行業出身的業主領導都可以對工程項目的各種問題和情況了如指掌。這樣通過BIM技術結合施工方案、施工模擬和現場視頻監測,大幅減少了建筑質量問題、安全問題,從而減少返工和整改。
碰撞檢查,減少返工
BIM技術最直觀的特點在于三維可視化,利用BIM的三維技術在前期可以進行碰撞檢查,優化工程設計,減少在建筑施工階段可能存在的錯誤損失和返工的可能性,而且優化凈空,優化管線排布方案。最后施工人員 可以利用碰撞優化后的三維管線方案,進行施工交底、施工模擬,同時也可提高與業主溝通的能力。
沖突調用,決策支持
BIM數據庫中的數據具有可計量(computable)的特點, 大量工程相關的信息可以為工程提供數據后臺的巨大支撐。BIM中的項目基礎數據可以在各管理部門進行協同和共享,工程量信息可以根據時空維度、構件類型等進行匯總、拆分、對比分析等,保證工程基礎數據及時、準確地提供,為決策者制定工程造價項目群管理、進度款管理等方面決策提供依據。
主要影響
BIM技術可以在電腦里預先將建筑造一遍,并且推送到建設現場,指導實際施工,通過BIM技術可以給建模人員提供輕量化建模工具,幫助他們快速建立工程實體和施工措施的模型,技術人員可以利用這些模型進行施工方案的模擬,明確各階段的施工內容、施工任務、工作條件和所需的資源,提前發現并規避技術風險,確保工程進度順利執行。
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