BIM技術(shù)在建筑智能化中的應(yīng)用

楊 熊, 于軍琪, 趙安軍

(西安建筑科技大學(xué) 信息與控制工程學(xué)院, 陜西 西安 710055)

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BIM技術(shù)在建筑智能化中的應(yīng)用

楊 熊, 于軍琪, 趙安軍

(西安建筑科技大學(xué) 信息與控制工程學(xué)院, 陜西 西安 710055)

介紹了BIM技術(shù)的特點(diǎn),分析了BIM技術(shù)在建筑智能化設(shè)計(jì)階段、施工階段、交付運(yùn)行階段的應(yīng)用。提出BIM技術(shù)具有可視性、協(xié)調(diào)性、模擬性、信息完備性等特征,滿(mǎn)足了建筑智能化的要求,可縮短工期,降低成本,從而提升項(xiàng)目?jī)r(jià)值,在建筑智能化領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

BIM技術(shù); 建筑智能化; 設(shè)計(jì)階段; 施工階段

楊 熊(1990—),男,碩士研究生,研究方向?yàn)橹悄芙ㄖ?/p>

0 引 言

建筑信息模型(Building Information Modeling BIM)技術(shù)以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)為模型基礎(chǔ),通過(guò)建立三維建筑模型,模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。在建筑項(xiàng)目中,利用BIM建筑完整信息來(lái)進(jìn)行指導(dǎo)施工,在很大程度上可縮短工期、降低成本、減少資源浪費(fèi),從而提升項(xiàng)目?jī)r(jià)值[1-2]。

1 BIM技術(shù)特點(diǎn)

(1) 可視化?？梢暬挂酝鶊D紙上線(xiàn)條式的構(gòu)建變成了一種三維的立體實(shí)物圖,為各個(gè)建設(shè)項(xiàng)目的參與方提供了便捷性。尤其在項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行過(guò)程中,各方的溝通、討論、決策都是在可視化狀態(tài)下進(jìn)行的。

(2) 協(xié)調(diào)性。由于傳統(tǒng)建筑行業(yè)的模式是離散、順序化的,導(dǎo)致設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)施工階段常出現(xiàn)由于溝通不暢而出現(xiàn)的碰撞問(wèn)題。BIM在整個(gè)建筑周期的前期可以規(guī)避掉這些碰撞,不僅可以提高整個(gè)建筑的設(shè)計(jì)質(zhì)量,也縮短了工期,降低了費(fèi)用成本。

(3) 模擬性。BIM技術(shù)可以模擬難以實(shí)際進(jìn)行的操作,如在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行節(jié)能模擬、日照模擬、熱傳導(dǎo)模擬等,施工階段進(jìn)行四維(在三維模型中加入時(shí)間信息)施工模擬,從而確定合理的施工方案,還可以進(jìn)行五維(四維模擬中加入造價(jià)信息)施工模擬,從而實(shí)現(xiàn)成本控制[3]。

(4) 優(yōu)化性。BIM提供了建筑完整的實(shí)際信息,包括建筑物幾何信息、物理信息、規(guī)則信息、構(gòu)件的屬性、性能信息等?，F(xiàn)代建筑物的復(fù)雜程度高,BIM技術(shù)及與其配套的各種優(yōu)化工具提供了對(duì)復(fù)雜項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化的可能。如把項(xiàng)目的投資和回報(bào)結(jié)合起來(lái),使業(yè)主對(duì)設(shè)計(jì)方案更具有選擇性;對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化,可以顯著地降低項(xiàng)目成本。

(5) 可出圖性。BIM出圖突出的特點(diǎn)體現(xiàn)在立面圖的導(dǎo)出,模型完成后可以隨意導(dǎo)出各個(gè)立面圖和平面圖。

(6) 信息完備性。BIM除了對(duì)項(xiàng)目三維模型的展示,還包括完整的工程信息描述,如建筑材料的名稱(chēng)、特性、供應(yīng)廠(chǎng)商、造價(jià)信息等，以及施工工序、進(jìn)度偏差、荷載試驗(yàn)、各個(gè)構(gòu)建在邏輯上的聯(lián)系。

(7) 一體化性。在整個(gè)建筑生命周期的不同階段,BIM建筑信息一致,并且隨著項(xiàng)目的進(jìn)展,各個(gè)信息能夠自動(dòng)更新。

(8) 參數(shù)化性。BIM建筑模型中,各個(gè)構(gòu)件都具有一定的參數(shù)限制,不同構(gòu)件的參數(shù)存在一定的關(guān)聯(lián)性,對(duì)同類(lèi)構(gòu)建參數(shù)的修改就可以改變整個(gè)模型中該構(gòu)件的特性和類(lèi)型屬性。

2 建筑智能化發(fā)展要求

建筑智能化以建筑物為平臺(tái),基于各類(lèi)智能化信息的綜合運(yùn)用,集構(gòu)架、系統(tǒng)、應(yīng)用、管理及優(yōu)化組合為一體,具有感知、傳輸、記憶推理、判斷和決策的綜合智慧能力,形成以人、建筑、環(huán)境、互為協(xié)調(diào)的綜合體,為人們提供安全、高效、便利和可持續(xù)發(fā)展功能環(huán)境。隨著科技的不斷發(fā)展,人們對(duì)建筑智能化提出了更高的要求。

(1) 創(chuàng)造安全、健康、舒適宜人的辦公、生活環(huán)境。建筑智能化首先確保安全和健康,其空調(diào)系統(tǒng)能檢測(cè)出空氣中的有害污染物含量,并自動(dòng)消毒。智能大廈化對(duì)溫度、濕度、光照自動(dòng)調(diào)節(jié),甚至控制色彩、背景噪聲與味道。智能化的小區(qū)應(yīng)具備一卡通系統(tǒng),使門(mén)禁、物業(yè)、水電費(fèi)等更加便捷。

(2) 綠色節(jié)能。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示,建筑空調(diào)和照明系統(tǒng)的能耗很大,約占總能耗的70%,在滿(mǎn)足使用者對(duì)環(huán)境要求的前提下,建筑智能化應(yīng)盡可能地利用自然光和大氣冷量或熱量來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度,最大限度節(jié)省能源,對(duì)室內(nèi)環(huán)境實(shí)施不同標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)化控制。

(3) 滿(mǎn)足多種用戶(hù)對(duì)不同環(huán)境功能的要求。傳統(tǒng)建筑根據(jù)事先給定的功能要求,完成其建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),如辦公的小開(kāi)間不允許改成大堂,建筑智能化要求其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須具有智能化,除支持樓宇自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、通信自動(dòng)化功能實(shí)現(xiàn)外,必須具備開(kāi)放式、大跨度框架結(jié)構(gòu),允許用戶(hù)迅速、方便地改變建筑物的使用功能或重新規(guī)劃建筑平面。室內(nèi)辦公所必需的通信和電力設(shè)備也具有極大的靈活性,通過(guò)結(jié)構(gòu)化綜合布線(xiàn)系統(tǒng),在室內(nèi)分布多種弱電和強(qiáng)電插座,只要改變跳接線(xiàn),就可以迅速地改變插座功能。

(4) 現(xiàn)代化的辦公和通信條件,大大提升辦公效率。在建筑智能化中,用戶(hù)及時(shí)獲得金融商業(yè)情報(bào)及各種數(shù)據(jù)庫(kù)中的最新信息;通過(guò)國(guó)際計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò),隨時(shí)與各地的企業(yè)開(kāi)展各種業(yè)務(wù)。

3 BIM技術(shù)在建筑智能化中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在建筑智能化的全生命周期應(yīng)用如圖1所示。

圖1 BIM技術(shù)在建筑智能化的全生命周期應(yīng)用

3.1 在建筑智能化設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

在概念設(shè)計(jì)階段,設(shè)計(jì)人員可以將建筑用地的各種勘測(cè)信息導(dǎo)入到BIM信息庫(kù)中。經(jīng)過(guò)對(duì)自然因素和人工因素等綜合計(jì)算,進(jìn)行可行性研究,即利用BIM技術(shù)搭建場(chǎng)地環(huán)境模型,進(jìn)行日照分析,并根據(jù)BIM模型提供的模擬數(shù)據(jù),確定更加合理化的建筑形體[4]。

在方案設(shè)計(jì)階段,設(shè)計(jì)人員根據(jù)環(huán)境和方位的具體關(guān)系,提出機(jī)電方案、環(huán)境布局,并利用BIM軟件對(duì)多個(gè)方案進(jìn)行數(shù)量化對(duì)比,選出符合可持續(xù)發(fā)展和智能化的設(shè)計(jì)方案。

在初步設(shè)計(jì)階段,土建專(zhuān)業(yè)根據(jù)方案的可行性和合理性,創(chuàng)建建筑和結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)模型。機(jī)電專(zhuān)業(yè)基于模型在BIM平臺(tái)上協(xié)同設(shè)計(jì),提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量和進(jìn)度。

在施工設(shè)計(jì)階段,利用BIM軟件可以解決施工安裝、技術(shù)方法、材料配比、工程預(yù)算等方面的問(wèn)題。土建專(zhuān)業(yè)和機(jī)電專(zhuān)業(yè)還可進(jìn)行沖突檢測(cè)、三維布管布線(xiàn)、負(fù)載計(jì)算、豎向凈空優(yōu)化等基本應(yīng)用,創(chuàng)建土建和機(jī)電施工圖設(shè)計(jì)模型,并交付至施工準(zhǔn)備階段[5]。

3.2 在建筑智能化施工階段的應(yīng)用

據(jù)統(tǒng)計(jì),建筑項(xiàng)目普遍存在效率低下的問(wèn)題。在施工階段,由于BIM集成了材料、場(chǎng)地、機(jī)械設(shè)備、人員組成、天氣狀況等信息,并且以天為單位進(jìn)行施工模擬,可以直觀(guān)地反映施工的各項(xiàng)工序,方便施工單位協(xié)調(diào)各專(zhuān)業(yè)的施工順序,合理組織班組進(jìn)場(chǎng)施工,進(jìn)行機(jī)械準(zhǔn)備、材料周轉(zhuǎn)等。

另外,施工人員可以通過(guò)BIM的協(xié)調(diào)性了解本專(zhuān)業(yè)的施工重點(diǎn)以及與相關(guān)專(zhuān)業(yè)的施工注意事項(xiàng)，提高施工質(zhì)量、進(jìn)度和效率。

3.3 在建筑智能化交付運(yùn)行的應(yīng)用

在建設(shè)工程結(jié)算期,BIM軟件中包含可運(yùn)算的信息,可自動(dòng)識(shí)別模型中不同構(gòu)件的名稱(chēng)、屬性、尺寸、數(shù)量、性質(zhì)等,進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。造價(jià)人員可以將BIM統(tǒng)計(jì)信息導(dǎo)出并進(jìn)行匯總,簡(jiǎn)化了施工算量的程序,提高了工程量的準(zhǔn)確性。

由于BIM技術(shù)集成了建筑全生命周期中完整的信息,因此在運(yùn)行維護(hù)階段,可以給建筑的維修、保養(yǎng)帶來(lái)巨大的便利。

4 結(jié) 語(yǔ)

簡(jiǎn)要介紹了BIM技術(shù)的特點(diǎn),分析了BIM技術(shù)在建筑智能化中的應(yīng)用。BIM技術(shù)具有可視性、協(xié)調(diào)性、模擬性、信息完備性等特征,可滿(mǎn)足建筑智能化的安全性、高效性、舒適性、快捷性等要求,推動(dòng)現(xiàn)代建筑行業(yè)的不斷創(chuàng)新,具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

[1] 楊志,鄧仁明,周齊國(guó).建筑智能化系統(tǒng)及工程應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.

[2] 王娜.建筑智能化與可持續(xù)發(fā)展[J].低壓電器,2009(20):55-59.

[3] 黃亞斌.BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)[J].土木建筑工程信息技術(shù),2010，12(2):71-78.

[4] 蔡偉慶.BIM的應(yīng)用、風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)[J].建筑技術(shù),2015,46(2):134-137.

[5] 胡珉,蔣中行.預(yù)制裝配式建筑的BIM設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)研究[J].建筑技術(shù),2016,47(8):678-682.

捕捉行業(yè)熱點(diǎn) 引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展

學(xué)術(shù)交流園地 產(chǎn)品推介平臺(tái)

Application of BIM Technology in Building Intelligence

YANG Xiong,YU Junqi,ZHAO Anjun

(School of Information and Control Engineering, Xi’an University of

Architecture and Technology, Xi’an 710055 China)

This paper introduced the characteristics of building information modeling(BIM) technology,and analyzed the applications of BIM technology in the design stage,construction stage and operation stage of intelligent building.BIM technology has the characteristics of visuality,harmony,imitativeness and information completeness,and meets the requirements of building intellgence,which shortens the construction period and reduces the costs.BIM technology improves the project value,and has an extensive prospect in building intelligence field.

building information modeling(BIM) technololgy; building intelligence; design stage; construction stage

TU 855

B

1674-8417(2016)10-0041-03

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.10.012

2016-09-28

于軍琪(1969—),男,教授，博士生導(dǎo)師,研究方向?yàn)榻ㄖ悄芘c節(jié)能控制技術(shù)。

趙安軍(1975—),男,副教授,研究方向?yàn)橹悄芙ㄖ?/p>