BIM在工程设计阶段的应用

发表时间:2016/6/12   来源:《工程建设标准化》2016年3月总第208期   作者:蒋宏伟
[导读] 近年来随着我国城市化进程的推进,建筑及基础设施建设的蓬勃发展。

蒋宏伟
  (天津市市政工程设计研究院,天津,300457)
  【摘  要】本文深入浅出的介绍BIM的本质概念,针对BIM的信息载体、实现手段、分析应用及生命周期这一内涵以及可视化、可量化等特点,阐述了BIM对工程建设项目的重要作用与价值。同时,面对工程设计阶段的BIM应用,通过其软件的应用及其管理方式进行了深入探讨。
  【关键词】BIM信息系统;Bentley系列;系统模型
  引言
  近年来随着我国城市化进程的推进,建筑及基础设施建设的蓬勃发展,工程项目粗放式管理方式越来越不适应行业的需求,导致效率低下、工程质量下降以及技术滞后等诸多问题。BIM技术的出现正在慢慢改变该现状,其高度的可视化与信息的联合集成特性,大大提高了工程管理效率及技术质量保证。因此,本文针对BIM在工程设计阶段的应用进行深入探讨。
  1.BIM的概念
  BIM(Building Information Modeling),简称“建筑信息建模”,是在项目的全部生命周期内,将所有的几何特性、构件性能信息及功能要求整合到单一模型中,该模型信息包含施工进度及建造过程的控制信息[1]。简而言之,BIM是创建、利用数字化模型对项目进行设计、施工和运营维护的全过程。实现BIM的前提是在项目生命周期的各个阶段各参与方在建模过程中提取、接入、修改及更新信息,相互协同作业的共享数字化模型。
  BIM是模型结果,也是过程。BIM作为模型结果,具有物理特性及功能特性,这是它与传统3D建筑模型的本质区别。物理特性是指几何特性,功能特性是指模型具备了建设项目所有的信息。
  BIM作为过程,其功能是在于开发、应用及传达项目信息化模型,用以提高项目的设计、施工及管理过程。
  2.BIM的内涵与特点
  Building不能简单的指建筑,而是表示各类土工工程建设项目,主要包含三大类建设项目:①构筑物,例如水电站、厂房、坝体等;②建筑物,例如住宅楼房、办公楼房等;③基础设施,例如道路、桥梁、隧道、管线等。
  在BIM概念的理解中,发现其内涵主要有四个要素,即BIM的信息载体、实现手段、分析应用及生命周期[2]。
  作为以点、线、图形等平面元素模拟构筑物的传统2D模型,目前是国内各类设计过程采用的主要模型,即便是在此基础上增加一个维度作为3D模型,也仅便于项目的可视化,完全无法实现信息整合与协调的功能。而BIM参数模型却突破了传统设计模型的局限性,一方面使得各专业对接交流更加便捷,另一方面使得设计过程不局限于项目的物理属性,而实现项目从设计到运营这一生命周期的实时动态信息。
  BIM参数模型起到的协同综合功能在项目设计、变更等方面使得其同步化功能更加便捷有效。例如城市道路BIM项目参数模型综合了道路、排水、桥梁、电气、管综等各专业系统模型,其中系统之间若出现冲突矛盾时,可以实时得以发现并解决,相比于传统的繁琐设计过程,BIM系统表现的更加灵敏与智能。
  根据BIM的深刻内涵并结合项目建设管理的需求,不难发现BIM作为建设项目的智能模拟具有以下五个特点:
  (1)系统模型的空间化;
  (2)系统模型的定量化(可计量、查询等);
  (3)系统模型的信息数字化;
  (4)系统模型的整合化(建设项目所有环节的全面集合体);
  (5)系统模型的可操作化;
  另外,系统模型的建立是便于项目的全生命周期服务功能,这种持久的可用化也是BIM系统作为未来发展方向的重要原因。



  3.BIM的价值
  建设项目的工程造价、性能及工期能否满足预期要求是建设单位非常关注的问题,而作为设计单位在设计过程中对项目的质量控制、优化控制及设计便携是尤为关键的。针对BIM在设计过程的突出表现与应用已逐渐体现在目前的大中型项目建设中。
  (1)对设计过程进行优化,提高设计效率
  在满足甲方要求、概算要求的基础上,现有的项目建设设计过程中各专业间缺乏相互的协同工作,使得生产效率较低、设计反复修改、生产成本上升。而可视化且信息共享的BIM系统信息模型促进了各专业间的协作交流,减少了因专业接口问题引起的设计失误,从而便于各专业间及时调整设计方案,提高设计效率。
  (2)对设计结果进行优化,提高设计质量
  对于建设项目工程尤其是道路工程涉及专业较多,而且受传统2D设计模型的限制,设计结果不可避免的存在净高不符合规范要求、管线之间错在平面或高程上的冲突,需要更多的设计人员和更多的时间用于设计检查。因此,BIM信息系统的建立大大减少了检查时间,设计人员只需要导入各专业的信息数据,通过计算机的相关操作,既快又准的发现该问题,大大减轻了设计的工作量。
  (3)减少施工返工次数,节省工程建造成本
  针对各专业相互的协同工作,即便出现设备冲突或者管线碰撞均可直观的在BIM系统模型中体现,而对于问题的解决也体现出BIM系统模型的优越性,系统模型中共享信息的建立使得设计与施工返工次数大大减少,节省工程建造成本,从而有效减少资源浪费。
  4.BIM软件及工程设计阶段的应用
  BIM信息系统的建立在建设项目前期的工可阶段,为其在技术与经济上提供了有效的帮助,使得在满足项目类型、质量及功能的前提下确定设计方案时更加快捷与便利,从而为整个项目的实施降低成本、短短工期而且质量可靠。
  BIM软件主要是指BIM核心建模软件与BIM模型的分析软件,而对于一般的建设项目,从工程建设角度来讲BIM软件分为设计类、施工类及BIM核心软件。在设计类BIM软件市场中主要有Autidesk-Revit系列、Bentley系列、Gery Technilogy-Digital Project等[3]。
  Autidesk-Revit系列主要包括建筑、结构、机电管道,是运用不同的代码库与文件结构的软件平台,能利用其它设及软件导出的DXF文件格式的模型输出为BIM模型。优点是软件交互功能较好,易上手;具备开放式海量数据库便于多用户模式操作;图形关联且信息系统实时更新,实现三维漫游便于交流与协调。缺点是软件暂不支持复杂的设计如曲面等特殊构件。
  Bentley系列3D建筑模型制作软件主要包含Bentley Structural(结构)、Bentley Architecture(建筑)、Bentley Building Electrical System(电气)、Bentley Building Mechanical System(机械)、Bentley Facilities(设备)、Bentley Generative Components(复杂模型)、Bentley PowerCivil(场地模型)等软件,而且还有基于多用于多项目的管理平台Bentley ProjectWise,用于管理工程图纸文件、工程管理文件及工程资源文件等。
  Bentley系列的优势主要是一方面提供了功能强大的BIM工具,涉及的行业及专业众多,包括建筑、设备、场地、排水、地理信息系统等设计;另一方面,Bentley基于MicroStation的平台,该平台包含了网格面、曲线曲面、实体、特征参数化等多种3D建模方式,其建模性能已达到行业专业水平,完全能满足设计各个阶段对建模方式的需求。Bentiey系列的不足主要体现在户用操作界面繁琐,不易上手;系统各分析软件间需要协同工作,由于功能模型众多的特征行为造成短时间内无法掌握软件;不同功能的系统由于互用性差,只能单独被应用。
  5.结语
  即便BIM信息系统在建设项目中的推广应用还面临这诸多困难,但其对于整个工程行业的设计、施工及管理具有颠覆作用,其发展势头是难以阻挡的,越来越多的建设项目已经利用BIM作为主流技术手段,更好的服务于绿色工程建设中。越早对于BIM信息系统进行研究与应用,未来无疑将获得更大的市场与发展。

投稿 打印文章
留言编辑 收藏文章 推荐图书 返回栏目 返回首页

  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: