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(guó)各行各業(yè)帶來(lái)了許多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，建筑工程項(xiàng)目作為我國(guó)國(guó)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(jí)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(guó)建筑智能化設(shè)計(jì)提供了更廣闊的發(fā)展空間與平臺(tái)，使整個(gè)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(shì)以及在工程設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)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(guó)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(shì)；具體應(yīng)用
引言
隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)于可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題越來(lái)越重視，世界對(duì)于能源的需求以及能源的增長(zhǎng)成了當(dāng)今世界面臨的重要難題。而這一問(wèn)題也帶動(dòng)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(lái)作為輔助工具，而B(niǎo)IM技術(shù)又是一個(gè)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(dòng)化的建筑工程逐漸成為建筑行業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)，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(gè)更完整、更科學(xué)的信息收集和信息交互模型，使整個(gè)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(jiǎn)稱，是一個(gè)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(guó)，是一種發(fā)揮了計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了建筑的智能化/現(xiàn)代化/自動(dòng)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(gè)生命周期中提供數(shù)據(jù)分享和提取的平臺(tái)。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(shí)跟蹤項(xiàng)目施工進(jìn)度。
1.2相關(guān)理論概述
1.2.1BIM是過(guò)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(duì)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(guó)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(gè)維度來(lái)展現(xiàn)建筑施工項(xiàng)目。BIM技術(shù)則能以動(dòng)態(tài)的三維模型來(lái)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(shí)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(jià)的管理，對(duì)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(gè)BIM系統(tǒng)里，方便使用者能夠?qū)崟r(shí)、直觀地對(duì)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(gè)虛擬的3D立體模型來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化建筑工程的管理，提供一個(gè)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(kù)的真實(shí)情況。
2建筑智能工程設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題
2.1缺乏全面系統(tǒng)的規(guī)劃
多數(shù)建筑施工方對(duì)于智能化都缺乏一個(gè)全面、正確的認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致只是以一方的主觀要求來(lái)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(méi)有清晰、正確、系統(tǒng)的規(guī)劃理念意識(shí)，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(jiǎn)單的多種現(xiàn)代化技術(shù)的疊加來(lái)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(guó)在建筑智能化工程設(shè)計(jì)中還存在著許多的不足和問(wèn)題，一個(gè)最顯著的問(wèn)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(duì)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(shí)。受傳統(tǒng)建筑觀念的影響，對(duì)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(duì)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(guò)程中還沒(méi)有選擇合理的智能化系統(tǒng)，使得施工過(guò)程和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)相脫節(jié)，出現(xiàn)許多問(wèn)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(duì)較弱，例如，沒(méi)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(wèn)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(guò)程都會(huì)存在許多出乎意料的錯(cuò)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(dòng)BIM技術(shù)發(fā)展的內(nèi)部動(dòng)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(guò)與施工方的溝通交流，可以保障自身對(duì)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(wèn)題，降低業(yè)主承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)。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(lái)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(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和修改，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)漏改和錯(cuò)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(shí)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(wèn)題，避免建筑施工中可能存在的障礙。隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)于建筑物的要求越來(lái)越高，而B(niǎo)IM技術(shù)正好可以對(duì)建筑物的各項(xiàng)性能進(jìn)行對(duì)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(duì)建筑施工前期的空間模擬，避免在施工過(guò)程中由于管線碰撞而不得不采取拆除或返工等來(lái)解決問(wèn)題，這樣既浪費(fèi)了資源又耽誤了工期，BIM技術(shù)可以對(duì)施工中管線碰撞的問(wèn)題進(jìn)行模擬，以此來(lái)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(lái)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(duì)實(shí)際的施工項(xiàng)目進(jìn)行模擬，通過(guò)虛擬的施工環(huán)境模擬，對(duì)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(cè)和配置，以此來(lái)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(yíng)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(lái)進(jìn)行操作，在維保期過(guò)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(duì)智能化系統(tǒng)的維護(hù)與清理工作缺乏全面的認(rèn)識(shí)。借助建筑智能化系統(tǒng)中的BIM可視平臺(tái)可以將施工企業(yè)的安裝視頻和相關(guān)使用說(shuō)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(shuō)明，保障維護(hù)人員對(duì)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(shí)顯示通過(guò)建筑智能化BIM可視平臺(tái)，可以將智能化設(shè)備的運(yùn)行情況及時(shí)準(zhǔn)確地反映給運(yùn)維管理人員，以便準(zhǔn)確及時(shí)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(xiǎn)，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題可以采取及時(shí)有效的措施來(lái)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(duì)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(gè)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(dòng)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(huì)涉及多個(gè)領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，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(gè)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)信息庫(kù)來(lái)保證信息的準(zhǔn)確及時(shí)輸送，利用BIM技術(shù)建立信息共享平臺(tái)，在數(shù)據(jù)模型中每個(gè)專業(yè)人員對(duì)自己所負(fù)責(zé)的項(xiàng)目建立信息模擬，及時(shí)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(duì)建筑智能化設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)丟失以及數(shù)據(jù)不對(duì)應(yīng)的問(wèn)題，要加強(qiáng)對(duì)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(shí)候不可以用于工程設(shè)計(jì)交底，當(dāng)發(fā)展到LOD400的時(shí)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(duì)建筑智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，各級(jí)單位以及各個(gè)不同企業(yè)所使用的BIM應(yīng)用軟件多少會(huì)存在一定的差異，所以在利用BIM技術(shù)的時(shí)候，市場(chǎng)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(chǎng)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(lái)協(xié)同行業(yè)BIM技術(shù)的協(xié)同作業(yè)[8]。
5結(jié)語(yǔ)
建筑行業(yè)是我國(guó)國(guó)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(gè)全新的信息技術(shù)產(chǎn)物，對(duì)建筑工程的施工帶來(lái)了全新的創(chuàng)新與改革。隨著B(niǎo)IM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(lái)了翻天覆地的變化，BIM技術(shù)的精細(xì)化管理/可視化平臺(tái)的建立/虛擬施工以及管道碰撞等施工作業(yè)的檢測(cè)和排查、對(duì)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(shí)檢測(cè)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(duì)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(duì)于這項(xiàng)全新的技術(shù)，不管是市場(chǎng)還是技術(shù)上都還沒(méi)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?lái)說(shuō)，不管是從國(guó)家層面還是從行業(yè)層面以及個(gè)人層面來(lái)講，BIM技術(shù)的應(yīng)用都能夠促進(jìn)我國(guó)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(lái)新的機(jī)遇，對(duì)相關(guān)的專業(yè)人員也提供了更廣闊的發(fā)展機(jī)會(huì)。
作者：吳君 單位：天津工業(yè)職業(yè)學(xué)院