何羅
【摘 要】建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)和建設(shè)工程生命周期管理(Building Lifecycle Management,BLM)是近年來在建筑數(shù)字技術(shù)中出現(xiàn)的新概念、新技術(shù),BIM技術(shù)已成為當今建筑設(shè)計軟件采用的主流技術(shù)。BLM是一種以BIM為基礎(chǔ),創(chuàng)建、管理和共享信息的數(shù)字化方法,能夠大大減少資產(chǎn)在建筑物整個生命期(從構(gòu)思到拆除)中的無效行為和各種風險,是建設(shè)工程管理的最佳模式。
【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù);綠色建筑;全生命周期
0 引言
近年來,隨著產(chǎn)業(yè)革命和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展,數(shù)字技術(shù)的更新發(fā)展日新月異。在數(shù)字技術(shù)的推動下,各行各業(yè)科技進步有力地促進了行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平、勞動生產(chǎn)率水平和管理水平在不斷提高。但是,相對于其他一些行業(yè),我國的建筑業(yè)、建筑設(shè)計行業(yè)應(yīng)用建筑數(shù)字技術(shù)的水平仍然不高。在當前數(shù)字技術(shù)飛速發(fā)展的情況下,我們必須提高對建筑數(shù)字技術(shù)的認識。Autodesk公司提出了BIM的概念,即在傳統(tǒng)的三維幾何模型基礎(chǔ)上構(gòu)建面向建設(shè)工程全生命周期的工程信息模型,并支持工程信息的交換、共享和管理,以實現(xiàn)“建筑全生命周期管理”??蓮南旅?點加以理解:
1)應(yīng)用計算機進行設(shè)計是在空間中安排三維元素的集合,這些元素包括梁、柱、樓板、門、窗等;2)設(shè)計必須包含相互作用且具有明確定義的元素,可以從相同描述的元素中獲得剖面圖、平面圖、軸測圖或透視圖等;對任何設(shè)計上的改變,在圖形上的更新必須一致,因為所有的圖形都取自于相同的元素,因此可以一致性的做資料更新;3)計算機提供一個單一的集成數(shù)據(jù)庫用做視覺分析及量化分析,任何量化分析都可以直接與之結(jié)合。
1 BIM 建筑信息模型及其發(fā)展
早期基于二維圖形的繪圖系統(tǒng)其本質(zhì)上只是手工繪圖的延伸,而基于三維幾何圖形的計算機輔助繪圖系統(tǒng)則在很大程度上提升和加強了設(shè)計人員的設(shè)計手段,借助于三維造型系統(tǒng),設(shè)計師可以采用類似于虛擬建造的方式來建立三維建筑幾何模型,從而以一種更為直接和形象的方式工作。
各構(gòu)件對象之間是相互關(guān)聯(lián)的對象, 通過各種不同種機制,各構(gòu)件對象之間存在著內(nèi)在的邏輯聯(lián)系,從而將多個構(gòu)件整合為一個單一的、多層次的、高度集成的工程項目模型。BIM建筑信息模型,旨在連接建設(shè)項目生命周期不同階段的數(shù)據(jù)、過程和資源,建立單一工程數(shù)據(jù)源,從而解決分布的、異構(gòu)的工程數(shù)據(jù)之間的一致性和全局共享問題,進而支持建設(shè)項目生命周期中動態(tài)的工程信息創(chuàng)建、管理和共享。實現(xiàn)建設(shè)項目的全生命周期管理。
2 BIM 建筑信息模型的應(yīng)用特點
在項目中引入BIM,相對于采用傳統(tǒng)的CAAD手段,BIM建筑信息模型具有更大的應(yīng)用優(yōu)勢。下面以Autodesk公司的Revit建筑信息模型平臺為例,來闡述BIM與傳統(tǒng)CAAD軟件之異同及BIM的應(yīng)用優(yōu)勢。
2.1 支持設(shè)計者以更自然的設(shè)計交互模式工作
采用Revit進行建筑設(shè)計類似于創(chuàng)建與實際的建筑相對應(yīng)的數(shù)字化建筑模型的過程,使用者創(chuàng)建數(shù)字化的建筑模型過程類似于挑選并添加不同的建筑構(gòu)件,如墻體、門窗、屋頂、樓梯等,來搭建建筑本身的過程。從使用者與計算機交互來講,采用這種類似于虛擬建造的應(yīng)用模式,其相對于傳統(tǒng)的基于圖形的計算機制圖系統(tǒng)則更為形象、直觀和生動。
2.2 工程數(shù)據(jù)與構(gòu)建模型高度集成
由于構(gòu)建的設(shè)計者可以定義某構(gòu)件在不同的視圖下該如何表現(xiàn),并且,其表現(xiàn)屬性是可以被訪問及調(diào)整的,比如門的開啟方向開關(guān),可以通過平面視圖中的控制開關(guān)圖標來調(diào)整門的的開啟方向,構(gòu)建的三維模型也會做出相應(yīng)的調(diào)整。即在BIM模型中工程數(shù)據(jù)與構(gòu)建模型是高度集成的,而工程中實際應(yīng)用的二維圖紙文檔只會是BIM模型的“副產(chǎn)品”之一。
2.3 單一建筑模型使得項目修改高度智能及自動化
相對于傳統(tǒng)的基于圖形的CAD系統(tǒng),BIM產(chǎn)生的是“協(xié)調(diào)的、內(nèi)部一致的、可運算的建筑信息”。BIM從實現(xiàn)層上采用了參數(shù)化模型工具,而參數(shù)模型固有的的雙向連續(xù)性和修改的及時性及其全面?zhèn)鬟f變更的特性。從而帶來了高質(zhì)量、協(xié)調(diào)一致、可靠的模型成果。參數(shù)化模型又和尺寸標注是雙向關(guān)聯(lián)的,對各個對象間關(guān)系所作的任何修改都會立刻通過參數(shù)化修改引擎在整個設(shè)計中反映出來,從而大大地提高設(shè)計的質(zhì)量和效率,最大程度的減少圖紙出錯的可能性。
2.4 支持工程文檔創(chuàng)建、發(fā)布、管理整個過程應(yīng)用
由Autodesk Revit創(chuàng)建的涉及建筑信息的創(chuàng)建、發(fā)布、管理的BIM模型與傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)產(chǎn)生的主要以二維圖檔為主的工程信息是截然不同的。將創(chuàng)建的信息發(fā)布為面向Web的矢量圖形文件即DWF格式文檔,其支持三維圖形格式和用戶批注及簽名,這就為工程文檔電子化提供了必要的技術(shù)支持,另外,作為面向于用戶協(xié)同設(shè)計的Busszaw則為整個工程文檔的發(fā)布及管理提供了有效的技術(shù)手段。
2.5 Revit軟件及構(gòu)件的面向?qū)ο筇卣?/p>
Revit軟件從實現(xiàn)和具體的應(yīng)用都帶有軟件工程的面向?qū)ο蠹夹g(shù)的特點,基本原則及出發(fā)點在于盡可能的模擬人類習慣的思維方式,將描述問題的問題空間與實現(xiàn)解法的解空間在結(jié)構(gòu)上盡可能一致。 其具有以下特點:
1)認為客觀世界由各種對象組成,復(fù)雜的對象可以由比較簡單的對象以某種方式組合而成;2)所有的對象可劃分為一種對象類,每個對象類都定義了一組數(shù)據(jù)和方法。數(shù)據(jù)用于表示對象的靜態(tài)特性,是對象的狀態(tài)信息,方法則是施加于該對象的操作;3)類具有一定的繼承性,可以從某個類派生出不同的子類,按照其繼承的關(guān)系,父類與子類構(gòu)成其具有層次結(jié)構(gòu)的系統(tǒng);4)對象彼此之間通過消息互相聯(lián)系。
2.6 Revit平臺的集成及協(xié)同特性
Revit-平臺集成了建筑、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)(空調(diào)、機械、電器等多種專業(yè))。同時不同專業(yè)的工程設(shè)計人員在不同的設(shè)計平臺上創(chuàng)建的構(gòu)件模型在不同軟件中均可以被完整的識別應(yīng)用。當然Revit還支持協(xié)同工作,其可以通過工作集將設(shè)計工作劃分為多個實現(xiàn)單元,不同建筑師可以“并行”的工作,同時,多個用戶可以通過構(gòu)件共享的機制針對某個工作集并發(fā)操作。
2.7 建立在BIM模型上的建筑性能分析
BIM建筑信息模型是一個集成的、富含可用建筑信息的構(gòu)件模型, 以Revit為例,針對建筑性能分析的多個方面都是直接應(yīng)用在BIM模型本身。例如Revit支持gbXML標準,gbXML是專為綠色建筑設(shè)計與評估而定義的一種XML應(yīng)用,gbXML結(jié)構(gòu)中描述和定義了建筑的空間和維護結(jié)構(gòu)等要素,可以被GeoPraxis的Green Building Studio在線服務(wù)所使用,這樣,一旦在設(shè)計過程中建立了BIM模型,就可將其導出并通過網(wǎng)絡(luò)提交到在線服務(wù)站點,通過其反饋的能耗及負荷數(shù)據(jù)來修改設(shè)計。
3 BIM與綠色建筑
綠色建筑設(shè)計是一個跨學科、跨階段的綜合性設(shè)計過程,而BIM模型則正好順應(yīng)此需求,實現(xiàn)了單元數(shù)據(jù)平臺上各個工程的協(xié)調(diào)設(shè)計和數(shù)據(jù)集中。BIM的實施能將建筑各項物理信息分析從設(shè)計后期顯著提前,有助于建筑師在方案階段進行綠色建筑的相關(guān)決策。因此,運用BIM來貫穿綠色建筑的實施,將技術(shù)信息化與管理信息化融會貫通,以實現(xiàn)更有效的項目全生命周期管理和企業(yè)資源計劃,已是我國建筑領(lǐng)域未來發(fā)展的必然趨勢。
4 結(jié)語
BIM軟件作為一種繪制方式的革新和全新的設(shè)計方式,具有設(shè)計效率更高,設(shè)計錯誤更少,設(shè)計質(zhì)量更好的特點。BIM概念的引入和推廣是需要包括軟件開發(fā)商在內(nèi)的各行業(yè)人員共同努力的,針對其不完善的地方,建筑設(shè)計者應(yīng)在協(xié)同設(shè)計和標準化方面設(shè)定近期目標,并在實踐過程中發(fā)現(xiàn)問題,向軟件開發(fā)商進行反饋使BIM的發(fā)展進入良性循環(huán)。隨著建筑行業(yè)信息化進程的加快,BIM設(shè)計也將不斷完善和成熟,大力推廣BIM技術(shù)將有助于提高建筑企業(yè)的管理水平與技術(shù)水平,提高工程質(zhì)量和效率,增強企業(yè)的競爭力。同時快速發(fā)展的城市建設(shè)帶來了越來越緊迫的設(shè)計任務(wù)和設(shè)計時間,層出不窮的新材料、新技術(shù)以及新的設(shè)計思想,這些都要求設(shè)計人員要不斷更新自我,進行再學習。
【參考文獻】
[1]王金紅,等,主編.BIM建筑設(shè)計實例[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.11.ISBN 978-7-112-14889-9.
[2]馮康曾,等,編.節(jié)地·節(jié)能·節(jié)水·節(jié)材——BIM與綠色建筑[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2015,2.ISBN 978-7-112-17909-1.
[3]歐陽東,主編.BIM技術(shù)——第二次建筑設(shè)計革命[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2013,7.ISBN 978-7-112-15557-6.
[責任編輯:楊玉潔]