第一章 建筑信息模型(BIM)概论

二、BIM的特点

BIM 技术的应用极大地提高了传统的设计、施工以及项目管理的效率,它所展现的特点也呈现出多样化,主要有以下特点:

(一)可视化

可视化是BIM 技术最为显著的特点。在传统的CAD技术设计模式下,建筑物所有物理特征都是通过二维的图纸呈现出来,项目建设过程中各主体方的交流沟通基础都建立在对二维图纸的理解上。建筑物的各类构件属性及其相互之间的关系都必须通过平面图、立面图和剖面图的逐一理解,准确翻译成三维空间关系方能得出正确的项目建造信息。一旦施工图之间存在图示差异或识图人员存在差异化的读图方式,则必然导致建设项目信息判断出现错误,从而使工作变得复杂,项目施工返工,质量下降等,导致建造成本上升,工程质量得不到保证。即使有三维效果图的出现,也只能从某一个角度或局部地反映建筑物在某一时间点的特性,并不能跟随建设过程中的变更而实时更新。随着目前工程技术的进步,建筑物的复杂程度日益增加,传统的二维设计方式在解决复杂构造和建筑节能分析以及各专业设计之间的协调上更显得捉襟见肘。

BIM 技术提供的可视化的思路,使得建筑物的空间关系得以以三维立体的方式直观且及时地展现出来。可视化除了提供单纯的视觉效果,还可以直接从BIM 模型中获取需要的几何、材料、光源、视角等信息,而且可视化模型可以随着BIM 设计模型的改变而动态更新,保证可视化与设计的一致性。

BIM 技术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。由于所有建筑信息模型中的操作过程都是三维可视化的,因此,可视化的结果不仅可以生成效果图及报表,更重要的是,通过三维模拟建筑实体、模拟施工现场和动态施工过程以及避灾路线等,可使项目设计、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,从而提高了工作效率和工程质量。

(二)信息完备性

从BIM 定义中可知道,BIM 是设施的物理和功能特性的数字化表达。BIM 模型中除了对工程对象进行3D几何信息和拓扑关系的描述,还包括完整的实际工程信息描述,如对象名称、结构类型、建筑材料、工程性能等设计信息;包括施工过程信息的集成,如施工工序、进度、成本、质量信息;包括资源消耗信息,如人力、机械、材料等消耗量;还包括工程安全性能、材料耐久性能等维护信息。完备的信息储存功能能迅速地为设计师、施工方、业主等各方提供各类所需数据,节约了过去需要查询多种图纸和资料花费的大量时间和精力。

(三)模型信息的关联性

信息的关联性一是体现在工作阶段和内容上。模型中各种特征构件只需要在某一视图中操作一次,即可在其他视图中生成与之一致的信息,当然也包括生成的与之对应的平面图、立面图、剖面图。同样的,在不同阶段对模型对象进行修改和扩展而无须重新创建,也会形成相应的各种视图,从而将一致的模型信息传递到其他软件系统中满足建造过程的其他工作需要。

信息的关联性还体现在构件与构件之间的相互关联上。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一致性。例如建筑模型中,在墙体上设置门窗构件,当移动、删除墙体这一构件时,墙体上的门窗构件也会随之移动和消失,使操作符合实际,减少了在平面二维设计时逐一修改每一个构件的工作。同样的,在管道设计模型中,当调整管道直径时,与之相连接的管件直径也相应发生调整,减少人工逐一检查修改的操作工作。

(四)协调性

BIM 技术在很大的程度上克服了以往各专业的协调障碍问题。项目建设过程中各专业之间常常因信息传递和沟通的不顺畅出现各种冲突,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。因此专业协调是建设过程中的重点内容,无论施工单位还是业主及设计单位,协调及配合工作无时不在。

在传统CAD设计方式下,由于各专业设计师独立工作,完成各自的专业设计并形成图纸,因为沟通不到位而常常出现各种专业之间的碰撞问题,如按照安装设计图布置管线时正好在此处有结构设计的梁等构件妨碍着管线的布置;电缆桥架施工高度上正好碰到空调风管或其他管道的布置等。这些碰撞问题大都是在施工现场根据已有安装情况进行调整或改造,增加了人工和材料的消耗。目前国内的施工中因各种原因返工造成大量的人力材料的浪费已经是公认的影响建造成本的重要因素,这其中的原因便包括了专业冲突带来的资源消耗增加。

BIM 模型能提供清晰、高效率的与各系统专业有效沟通的平台,通过在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调,生成协调数据,提供给参与各方以便共同协商讨论解决方案,生成更合理的模型。这种方式在一方面印证了设计成果,另一方面将使原本在施工现场才能发现的问题尽早地在设计阶段就得到解决,大量减少了工程中的返工、变更,达到缩短工期、减少浪费、降低成本的目的。

(五)模拟性

在前述有关BIM 的定义中提到,BIM 是一个建立设施电子模型的行为,以解决建设过程每一个阶段的各类问题为目标。BIM 技术的模拟功能为解决工程中的疑难问题提供了有效的技术支撑。

通过建立模型对新形式、新结构、新工艺和复杂节点等施工难点进行分析模拟,从而改进设计方案以利于现场施工实现。

在工程实施中,施工企业可以在BIM 模型基础上,借用相关软件根据施工组织和进度计划安排对施工计划和施工方案进行分析模拟,直观地体现施工的界面和顺序。从而使各专业施工之间的施工协调变得清晰明了,使设备材料进场、劳动力分配、机械安排等各项工作变得井然有序。通过施工模拟分析,充分利用空间和资源,消除冲突,得到最优施工计划和方案,为施工、建设单位提供非常直观的可视化进度控制管理依据。另外,业主或设施管理方也可通过建筑物及设施模拟进行有效的运营维护管理。

在以上特点基础上,BIM 技术还具有对复杂项目进行优化、对工程造价的确定更准确等特点。但要实现所有BIM 技术带来的价值,需要各方面的努力,特别是BIM 相关软件的有效开发和升级,信息网络的有效利用等。随着BIM 技术的应用,更多的优点会被发现和扩展,存在的不足将会被克服。

近年来,在政府的支持和行业的推动下,BIM 技术在项目的实施应用越来越多,尤其在大型复杂工程中的应用。BIM 技术在项目建设中实际应用时,有的是某个单项技术的应用,有的是多项技术应用,也有整个项目的集成应用。如国家体育场、上海中心、青岛海湾大桥等都从不同的角度、不同的深度应用了BIM 技术,给业主和承包商都带来了显著的经济效益。因此BIM 价值归纳起来主要体现在以下几点:

(1)BIM 的应用实现了建筑全生命期的信息共享。能够使项目所有的参与方能够协同工作,实现工程项目的精细化管理,实现全生命期的信息共享。

(2)BIM 能够实现建筑全生命期的可预测性和可控制。BIM 技术可以支持建筑环境、经济、能耗、安全等多方面的分析和模拟,因此它可以实现虚拟的设计、虚拟的建造、管理以及全生命期、全方位的预测和控制。

(3)BIM 能够促进建筑业生产方式的改变。因为BIM 技术可以支持设计、施工以及管理的一体化,能够促进建筑业生产方式的变革。

(4)BIM 的应用可以推动建筑行业的工业化发展。BIM 能够连接建筑生命期不同阶段的数据、过程和资源,它能够支持建筑行业产品链的贯通,为工业化建造提供技术的保障,能够支持建筑行业的工业化发展。