BIM下的建筑智能工程設(shè)計(jì)
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摘要：信息化技術(shù)的飛速發(fā)展給我國各行各業(yè)帶來了許多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，建筑工程項(xiàng)目作為我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，信息化水平的應(yīng)用卻還在初級階段。bim技術(shù)在建筑智能化設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。多樣化的BIM技術(shù)為我國建筑智能化設(shè)計(jì)提供了更廣闊的發(fā)展空間與平臺，使整個建筑工程項(xiàng)目更加科學(xué)化、規(guī)范化、精細(xì)化，提高了工程建設(shè)項(xiàng)目的效率和質(zhì)量。文章探討了BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢以及在工程設(shè)計(jì)中存在的問題，提出了BIM技術(shù)在建筑施工中的具體應(yīng)用，希望能為我國建筑工程設(shè)計(jì)的發(fā)展提供參考。
關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；建筑智能工程設(shè)計(jì)；應(yīng)用優(yōu)勢；具體應(yīng)用
引言
隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對于可持續(xù)發(fā)展的問題越來越重視，世界對于能源的需求以及能源的增長成了當(dāng)今世界面臨的重要難題。而這一問題也帶動了信息技術(shù)的不斷發(fā)展，這兩者相碰撞，就使得智能技術(shù)成為節(jié)約資源，提高人們生活質(zhì)量和舒適度的重要途徑和可行的方法之一。其中，智能建筑就是智能技術(shù)發(fā)展和實(shí)施的重要途徑和組成部分，在當(dāng)前的建筑行業(yè)，施工、設(shè)計(jì)以及運(yùn)維管理等方面都有了更加現(xiàn)代化、高科技的技術(shù)手段來作為輔助工具，而BIM技術(shù)又是一個可操作性強(qiáng)、發(fā)展前景廣闊的強(qiáng)大的智能建筑技術(shù)。建筑智能工程設(shè)計(jì)讓BIM技術(shù)的發(fā)展逐漸走向精細(xì)化、科學(xué)化、現(xiàn)代化，現(xiàn)代化、自動化的建筑工程逐漸成為建筑行業(yè)發(fā)展的主要趨勢，BIM技術(shù)被應(yīng)用于建筑智能工程設(shè)計(jì)中，為建筑施工提供了一個更完整、更科學(xué)的信息收集和信息交互模型，使整個施工環(huán)節(jié)以及設(shè)計(jì)更加高效、順利[1-2]。
1BIM技術(shù)的理論和概述
1.1BIM技術(shù)概念
BIM技術(shù)是建筑信息模型的簡稱，是一個高度數(shù)字化的信息收集和分享系統(tǒng)，以數(shù)據(jù)信息技術(shù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建3D立體實(shí)體模型給設(shè)計(jì)者、施工人員以及項(xiàng)目管理、業(yè)主、物業(yè)等多方提供真實(shí)可靠的建筑信息。BIM技術(shù)最早起源于美國，是一種發(fā)揮了計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)了建筑的智能化/現(xiàn)代化/自動化的新型建筑技術(shù)，是信息技術(shù)高度發(fā)展的產(chǎn)物。在建筑施工中極大地提高了建筑項(xiàng)目的智能化水平和現(xiàn)代化信息化水平，其主要特點(diǎn)是在建筑項(xiàng)目的整個生命周期中提供數(shù)據(jù)分享和提取的平臺。不同的建筑項(xiàng)目參與者在BIM系統(tǒng)中輸入信息，實(shí)現(xiàn)建筑的智能化設(shè)計(jì)、優(yōu)化項(xiàng)目建設(shè)管理、實(shí)時跟蹤項(xiàng)目施工進(jìn)度。
1.2相關(guān)理論概述
1.2.1BIM是過程與結(jié)果的結(jié)合體BIM技術(shù)和傳統(tǒng)的3D模型同樣具有物理特性，但其獨(dú)特的功能特性和3D模型又存在很大的不同。其功能特性以產(chǎn)品信息的形式存在，運(yùn)用計(jì)算機(jī)的信息技術(shù)建立工程模型，供使用者觀看和體驗(yàn)，其功能特性主要表現(xiàn)在運(yùn)用數(shù)字化信息系統(tǒng)對建筑的所攜帶的數(shù)字化信息進(jìn)行收集和整理至BIM系統(tǒng)中，讓使用者和建筑工程的各方都能夠?qū)ㄖ畔⑦M(jìn)行輸入、修改與集成，實(shí)現(xiàn)建筑工程信息的共享和整合[3]。
1.2.2BIM技術(shù)能實(shí)現(xiàn)多維模擬當(dāng)前，我國建筑工程施工項(xiàng)目中一般使用CAD技術(shù)，但是這種平面技術(shù)只能從兩個維度來展現(xiàn)建筑施工項(xiàng)目。BIM技術(shù)則能以動態(tài)的三維模型來生成立體的建筑物，使建筑施工更加具體化、形象化，此外，在三維模型的基礎(chǔ)上，可以增加更多的維度，比如4D、5D等，4D是指在3D立體模型上增加了時間的維度，可以直觀的展示建筑施工的進(jìn)度等。5D模型是指在4D模型的基礎(chǔ)上又增加了工程造價的管理，對建筑施工中的項(xiàng)目成本進(jìn)行控制，把建筑施工中的影響因素都集合在一個BIM系統(tǒng)里，方便使用者能夠?qū)崟r、直觀地對工程項(xiàng)目進(jìn)行管理與控制[4]。BIM技術(shù)的核心是以建立一個虛擬的3D立體模型來實(shí)現(xiàn)數(shù)字化建筑工程的管理，提供一個完整、真實(shí)的建筑模型，反映建筑施工中建筑工程信息數(shù)據(jù)庫的真實(shí)情況。
2建筑智能工程設(shè)計(jì)中存在的問題
2.1缺乏全面系統(tǒng)的規(guī)劃
多數(shù)建筑施工方對于智能化都缺乏一個全面、正確的認(rèn)識，導(dǎo)致只是以一方的主觀要求來定位建筑智能化設(shè)計(jì)，不符合實(shí)際情況的要求；承包單位也沒有清晰、正確、系統(tǒng)的規(guī)劃理念意識，缺乏專業(yè)技術(shù)人員，在建筑智能化工程設(shè)計(jì)施工中只是以簡單的多種現(xiàn)代化技術(shù)的疊加來達(dá)到建筑智能化，嚴(yán)重降低了建筑智能工程設(shè)計(jì)的實(shí)用性和科學(xué)性。
2.2缺乏明確的設(shè)計(jì)定位
當(dāng)前我國在建筑智能化工程設(shè)計(jì)中還存在著許多的不足和問題，一個最顯著的問題就是在建筑智能工程設(shè)計(jì)中缺乏清晰、明確的定位，在智能建筑方面，許多工程設(shè)計(jì)單位對于智能化的設(shè)計(jì)缺乏全面、科學(xué)、正確的理解和認(rèn)識。受傳統(tǒng)建筑觀念的影響，對于建筑設(shè)計(jì)的實(shí)用性考慮的并不周全，只是單一的強(qiáng)化弱點(diǎn)系統(tǒng)，在建筑需求方面和實(shí)際需要相脫離，而且對于建筑智能化設(shè)計(jì)規(guī)劃缺乏全面性和系統(tǒng)性。此外，在智能化建筑工程設(shè)計(jì)前期考慮不充足，在施工設(shè)計(jì)過程中還沒有選擇合理的智能化系統(tǒng)，使得施工過程和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)相脫節(jié)，出現(xiàn)許多問題，導(dǎo)致智能化系統(tǒng)和建筑之間的緊密性和聯(lián)系性相對較弱，例如，沒有電纜通道或者是通道太小、弱點(diǎn)管線預(yù)埋一樓等一系列的問題[5]。
3BIM技術(shù)參與不同項(xiàng)目的應(yīng)用
工程項(xiàng)目不同于一般的工業(yè)產(chǎn)品，需要有多方的專業(yè)人員共同協(xié)作參與，才能完美的執(zhí)行。傳統(tǒng)的建筑智能工程模型，從設(shè)計(jì)到施工過程都會存在許多出乎意料的錯誤，采用BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)建筑工程從設(shè)計(jì)到安裝等不同階段的協(xié)同作業(yè)，保障施工階段的精細(xì)化管理以及后期運(yùn)行的智能化維護(hù)。
3.1業(yè)主方
業(yè)主方是推動BIM技術(shù)發(fā)展的內(nèi)部動力，由于業(yè)主方是建筑智能化的主要直接受益者，所以在設(shè)計(jì)的前期階段，通過與施工方的溝通交流，可以保障自身對建筑實(shí)際要求，以協(xié)調(diào)施工和設(shè)計(jì)方的前期方案以及施工部署，解決可能出現(xiàn)的問題，降低業(yè)主承擔(dān)的風(fēng)險。此外，BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑智能工程中可以實(shí)現(xiàn)建筑信息模型的高效整合與利用，為業(yè)主后期使用建筑物提供有效的指導(dǎo)，以降低成本、節(jié)約資源，所以，BIM技術(shù)越來越受到業(yè)主的歡迎[6]。
3.2設(shè)計(jì)方
傳統(tǒng)的建筑施工圖紙的設(shè)計(jì)主要采用CAD平面圖紙來進(jìn)行設(shè)計(jì)和修改，經(jīng)常會出現(xiàn)漏改和錯改的現(xiàn)象，采用BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)三維立體空間模型,不同專業(yè)的設(shè)計(jì)人員同時協(xié)同設(shè)計(jì)。另外，BIM技術(shù)的可視化設(shè)計(jì)在三維模型中可以直觀的檢查修改智能化設(shè)備和建筑之間存在的問題，避免建筑施工中可能存在的障礙。隨著社會的進(jìn)步，人們對于建筑物的要求越來越高，而BIM技術(shù)正好可以對建筑物的各項(xiàng)性能進(jìn)行對比分析、模擬，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、綠色環(huán)保的設(shè)計(jì)理念。
3.3施工方
BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對建筑施工前期的空間模擬，避免在施工過程中由于管線碰撞而不得不采取拆除或返工等來解決問題，這樣既浪費(fèi)了資源又耽誤了工期，BIM技術(shù)可以對施工中管線碰撞的問題進(jìn)行模擬，以此來優(yōu)化施工項(xiàng)目管理，加快施工進(jìn)度。
3.4材料設(shè)備方
傳統(tǒng)的建筑施工中依靠主觀的經(jīng)驗(yàn)來判斷人工和材料設(shè)備數(shù)據(jù)，但是使用BIM技術(shù)可以對實(shí)際的施工項(xiàng)目進(jìn)行模擬，通過虛擬的施工環(huán)境模擬，對施工中的材料設(shè)備以及人工等進(jìn)行更科學(xué)合理的預(yù)測和配置，以此來制定周密的施工計(jì)劃。
4BIM技術(shù)在建筑智能工程設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用
4.1BIM技術(shù)在建筑智能化系統(tǒng)運(yùn)營管理中的應(yīng)用
4.1.1平嵌入建筑智能化系統(tǒng)設(shè)備安裝視頻前期建筑智能化系統(tǒng)的安裝主要是施工企業(yè)來進(jìn)行操作，在維保期過后，智能化系統(tǒng)的資料和人員在不斷地更新，導(dǎo)致后期的運(yùn)維管理人員對智能化系統(tǒng)的維護(hù)與清理工作缺乏全面的認(rèn)識。借助建筑智能化系統(tǒng)中的BIM可視平臺可以將施工企業(yè)的安裝視頻和相關(guān)使用說明建立在智能化系統(tǒng)模型中，維護(hù)工作中如果有需要就可以按下相應(yīng)的窗口按鈕，清晰準(zhǔn)確地展示設(shè)備的安裝步驟以及相關(guān)的維護(hù)說明，保障維護(hù)人員對智能化設(shè)備的準(zhǔn)確清理和維護(hù)，提高工作效率和質(zhì)量[6]。
4.1.2運(yùn)行主狀態(tài)的實(shí)時顯示通過建筑智能化BIM可視平臺，可以將智能化設(shè)備的運(yùn)行情況及時準(zhǔn)確地反映給運(yùn)維管理人員，以便準(zhǔn)確及時地掌握智能化系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，避免產(chǎn)生不必要的風(fēng)險，對出現(xiàn)的問題可以采取及時有效的措施來進(jìn)行改進(jìn)，做好防范措施。
4.2BIM技術(shù)在施工總承包中的應(yīng)用
4.2.1可視化施工BIM技術(shù)的可視化工程項(xiàng)目建設(shè)利用三維立體模型準(zhǔn)確清晰地反映建筑施工的整體布局，根據(jù)項(xiàng)目的施工進(jìn)度和情況有針對性地進(jìn)行優(yōu)化，最大限度地提高建筑智能化管理，創(chuàng)建一個準(zhǔn)確的可視化環(huán)境，便于施工人員進(jìn)行施工進(jìn)度和安排進(jìn)行動態(tài)化的分析，確保足夠的資源配置。
4.2.2專業(yè)化的協(xié)調(diào)配合在建筑施工中會涉及多個領(lǐng)域的專業(yè)知識，需要設(shè)計(jì)、施工以及管理等多方的協(xié)同配合。所以需要一個強(qiáng)大的數(shù)據(jù)信息庫來保證信息的準(zhǔn)確及時輸送，利用BIM技術(shù)建立信息共享平臺，在數(shù)據(jù)模型中每個專業(yè)人員對自己所負(fù)責(zé)的項(xiàng)目建立信息模擬，及時調(diào)整工程設(shè)計(jì)。
4.3BIM技術(shù)在建筑協(xié)同設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
4.3.1細(xì)化建模深度要求針對建筑智能化設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)丟失以及數(shù)據(jù)不對應(yīng)的問題，要加強(qiáng)對建模的深度要求，保障各專業(yè)共享數(shù)據(jù)真實(shí)可靠性。此外，在建模深度使用范圍中也有嚴(yán)格的要求，例如，BIM模型發(fā)展到LOD200的時候不可以用于工程設(shè)計(jì)交底，當(dāng)發(fā)展到LOD400的時候才能用于設(shè)計(jì)交底，以避免不必要的損失，保障BIM技術(shù)發(fā)揮合理的作用[7]。
4.3.2統(tǒng)一建模標(biāo)準(zhǔn)在利用BIM技術(shù)對建筑智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，各級單位以及各個不同企業(yè)所使用的BIM應(yīng)用軟件多少會存在一定的差異，所以在利用BIM技術(shù)的時候，市場上要制定嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，包括樓層的結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)、ID、度量單位等，都要進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)范要求，保障模型據(jù)結(jié)構(gòu)和實(shí)體建筑物相同。施工企業(yè)要根據(jù)市場行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及建筑物的實(shí)際情況，制定合理有效的BIM設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以此來協(xié)同行業(yè)BIM技術(shù)的協(xié)同作業(yè)[8]。
5結(jié)語
建筑行業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)，BIM技術(shù)作為建筑智能工程設(shè)計(jì)中一個全新的信息技術(shù)產(chǎn)物，對建筑工程的施工帶來了全新的創(chuàng)新與改革。隨著BIM技術(shù)的廣泛應(yīng)用，給建筑行業(yè)注入了新鮮的血液,帶來了翻天覆地的變化，BIM技術(shù)的精細(xì)化管理/可視化平臺的建立/虛擬施工以及管道碰撞等施工作業(yè)的檢測和排查、對施工進(jìn)度以及人力物力資源的合理配置，再到后期的運(yùn)行維護(hù)階段，都能更加方便快捷，實(shí)時檢測更新智能化系統(tǒng)的運(yùn)行情況，規(guī)范建筑智能化設(shè)計(jì)及運(yùn)行階段，對建筑全生命周期進(jìn)行科學(xué)的管理。但是BIM技術(shù)的應(yīng)用還存在著一定的局限性，對于這項(xiàng)全新的技術(shù)，不管是市場還是技術(shù)上都還沒有完全適應(yīng)，需要相關(guān)施工部門多實(shí)踐才能磨合?？偟膩碚f，不管是從國家層面還是從行業(yè)層面以及個人層面來講，BIM技術(shù)的應(yīng)用都能夠促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新技術(shù)的應(yīng)用也能給建筑行業(yè)帶來新的機(jī)遇，對相關(guān)的專業(yè)人員也提供了更廣闊的發(fā)展機(jī)會。
作者：吳君 單位：天津工業(yè)職業(yè)學(xué)院