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BIM技术在施工过程中如何应用?

2017年11月13日     BIM建筑网

[导读]在一个项目中,有多个参与方,每一个参与方所做的工作,在整个项目中都是一个信息孤岛,这在传统的设计施工模式中尤为明显。即便是参与各方都使用BIM技术,也会由于使用的软件、输出的格式、BIM信息精度不一样,导致信息流无法在各方之间流畅的进行共享。

  1.信息整合

  在一个项目中,有多个参与方,每一个参与方所做的工作,在整个项目中都是一个信息孤岛,这在传统的设计施工模式中尤为明显。即便是参与各方都使用BIM技术,也会由于使用的软件、输出的格式、BIM信息精度不一样,导致信息流无法在各方之间流畅的进行共享。

  目前,由于数据标准的统一和制定还在研究和探索中,所以国内主要还是使用「分布式」BIM模型的方法,就是参建各方使用自己熟悉的形式,来进行BIM建模和信息的录入,最后再整合。

  这就好比一个编辑部要求大家一起写一篇稿件,方式上,有人是用office写的,有人是用手写板,有人写在本子上拍成照片,语言上,有人用德语,有人用汉语,有人用英语,那总编在最后整合成稿的时候,就非常费力。

  所以,在越来越多的项目中,业主会自己建立一个统一的平台,或者委托技术比较成熟的咨询公司来为他们搭建一个平台,这个平台拥有统一的数据格式,可以最大程度的兼容各方熟悉的数据形式。

  在招投标的时候,业主就给大家规定好,采用什么样的数据来提交。大家把各自的数据提交上来之后,业主可以很方便的对各方的数据进行整合,形成整个项目的最终BIM模型。这个信息整合的过程,术语叫做BIM模型维护。

  不仅是业主可以用到,比如设计院内部,施工单位内部,都需要这种模型维护的平台和技术,来进行内部管理。

  2.场地分析

  所谓场地分析,就是确定建筑物的空间方位和外观,建立建筑物与周围景观联系的过程。

  在整个项目的规划阶段,需要考虑场地的地貌、植被、气候等条件,还需要考虑建筑周边的交通流线、街道布局、和建筑的采光等问题。

  传统的场地规划,由于缺少数据,就会存在定量分析不足、主观因素过重、无法反映真实场景等问题,在这一个层面一旦发生了偏差,就会在建筑建成后造成无法弥补的损失。

  咱们拿采光这一项来举例,传统的场地规划是存在于规划师的头脑中的,只能是用手绘的方式来表达。这个表达对建筑场地环境的分析精度显然是不够高的。

  而BIM技术,则是通过与另外一项技术的结合,大幅度提高场地分析工作的精度,那就是地理信息系统,英文名叫做GeographiInformationSystem,简称GIS。

  BIM技术是专门处理建筑内部信息的,他的缺点是虽然内部信息非常完善,但他不知道自己在哪里。它的天际线,它的控高,光照,这些东西是不是满足我们规划的一些要求,这些信息,以及这些相关的内容,我们只通过BIM数据是无法知道的。

  这个GIS技术,是专门管理空间地理中的信息的,它是从宏观的角度去关注我们整个世界。但是对于空间地理中的一幢建筑来讲,可能我们需要知道内部结构是什么,门在哪里?人流怎样疏散?但是,GIS上没有这个数据。

  建筑内部和建筑外部信息的结合点,也就是BIM和GIS技术的结合点。

  由于这两者的数据精度都很高,那么在前期规划的时候,BIM可以通过数据交换取得GIS中的信息,精确地评估场地的使用条件和特点,从而做出新建项目最理想的场地规划、交通流线组织关系、建筑布局等关键决策。

  还是拿刚才我们说的传统场地分析中的日照分析来举例,通过精确的BIM系统和GIS系统,我们不仅可以精确地分析整幢建筑甚至是精确到每一个房间的日照情况,还可以动态地分析一年甚至每一天各个时间段的日照情况。

  而在模型完成后,BIM则可以把自己的数据传递到GIS系统中去,弥补GIS系统的缺陷。

  近年来,随着国家和各地方政府大力推行海绵城市和地下管廊的修建,BIM和GIS的结合也就显得越来越重要。管网系统将不再是独立于地理系统的建筑内部数据,它必须与建筑所在的地形和地貌结合到一起,才能实现真正能够实施的设计和建造。

  3.策划和论证

  在总体规划完成后,我们需要对建筑进行进一步的策划。

  在传统的方法中,设计师一般是根据经验和国家相关的规范来确定设计内容和依据,但这种方法在面对一些新型建筑或者业主有特殊要求的建筑,就有点力不从心。

  BIM能够帮助项目团队在建筑策划阶段,通过对空间和建筑功能进行分析,来理解复杂空间的标准和法规,在和客户讨论需求、选择以及分析最佳方案时,快速做出关键性的决定。

  和业主相比,设计师对建筑有着更丰富的经验和更深的见解,而这些见解往往只存在于设计师的头脑中,BIM能够把设计师脑袋里的思路和想法,翻译成客户能够直接理解的方案。

  这就好比红色的苹果和哪种颜色的盘子配在一起更好看,与其设计师把复杂的色彩搭配理论讲解给客户听,不如直接拿给他们看。而建筑真正开始设计之前,苹果和盘子都还没采购,那么BIM就是在计算机中把苹果和各种盘子的搭配展示给客户看。

  BIM在建筑策划阶段的应用成果,还能够随着BIM设计的不断深化,持续帮助设计师在真正的设计阶段中保证设计是否符合业主的要求,是否满足建筑策划阶段得到的设计依据,通过BIM连贯的信息传递或追溯,大大减少深化设计阶段发现不合格需要修改设计的消耗。

  反过来,对于项目投资方,也可以使用BIM来评估和论证设计方案是不是符合他们的设想和要求。这其中包括建筑的风水,布局、视野、照明、安全、人体工程学、声学、纹理、色彩及规范的遵守情况。

  伴随着每一种方案的选择,BIM都能够通过数据的联动,顺便为投资方提供相应方案的成本预估,甚至是每一种方案的局部修改也能让成本自动实现关联预算,帮助他们达成选择和决策。

  换句话说,其实BIM在这个阶段起到的就是一个良好的翻译官的作用。它让本来用不同思维、不同专业语言的双方,能在一个互相都能理解的平台上产生互动效应,获得双向积极的反馈。

  在BIM平台下,项目各方关注的焦点问题比较容易得到直观的展现并迅速达成共识,需要决策的时间也会比以往减少很多。

  4.可视化设计

  可视化设计可能说起来挺牛X的,说效果图大家就能理解了。其实在BIM进入建筑业之前,效果图就是独立于设计和建设的一项工作,它一般由专业的效果图公司制作,或者由建筑设计人员代劳。

  传统的方式就是用3Dmax、Sketchup这些三维设计软件进行建模,再进行渲染。

  但由于这些软件设计理念和功能上的局限,使得这样的三维可视化展现不论用于前期方案推敲,还是用于阶段性的效果图展现,与真正的设计方案都存在相当大的差距。

  对于设计师而言,在前期推敲阶段用完了这些效果图后,后面大量的设计工作还是要基于传统CAD平台,使用平、立、剖等三视图的方式表达和展现自己的设计成果。这个视觉上的效果和真实的设计,实际上是割裂开的。

  举个例子,比如sketchup和3Dmax软件中想表达一堵墙,那么你要绘制的不是一堵墙,而是一个立方体,然后把这个立方体再赋予墙面的材质。

  如果制作效果图的人员不懂得建筑,这堵墙的厚度就很有可能画错,画错了呢也看不出来,而一栋房子,如果它所有的墙的厚度都画错了,这个房间在效果图中看起来的面积,就和实际建造出来的面积是不一样的。不用说更专业和复杂的门窗、梁柱及管道系统,不深入了解规范的人用各种形状堆砌出来的三维模型,就几乎可以肯定是充满错误的。

  而在BIM中,绘制一堵墙的时候,必须严格设定它的厚度,而且是精确到结构层、面层和涂层的厚度,尺寸和材质信息都被储存到BIM模型中了,相应的门窗、梁柱体系、机电管线和设备,都是必须符合行业规范的。这就需要操作者必须懂得建筑和结构,由这个模型衍生出的渲染和三维漫游,其真实性就高的多。

  更加重要的是,BIM使所谓效果图真正成为了建筑设计的副产品,而不是一个独立的环节。这让设计师不仅拥有了三维可视化的设计工具,所见即所得,让设计师能使用三维的思考方式来完成建筑设计,同时也使业主及最终用户真正摆脱了技术壁垒的限制,随时知道自己的投资能获得什么。

  每一个阶段的设计深化和变更,都跟随着一个几乎是自动生成的效果图和漫游动画,使可视化跟设计真正结合到一起。

  不仅对于前期和投资方的沟通,可视化在项目实施的过程中还有很多的用途。

  比如施工方经常拿到的施工图纸,只是建筑物各个构件的信息,在图纸上采用线条绘制的表达,但是其真正的构造形式就需要建筑业参与人员去自行想象了。

  对于一般简单的东西来说,这种想象还能凑合跟得上,但是现在建筑业的建筑形式各异,复杂造型在不断的推出,那么这种光靠人脑去想象的东西就有点不太现实了。这时候BIM模型自动生成的、专门用来指导施工的复杂节点说明,就能够派上用场。

  其实,我们人类的眼睛原本就是为了观察三维世界而存在的,传统的设计方法是受限于计算机的发展,用二维化的图纸来简单地抽象三维世界,而这种抽象,本来就应该随着技术的进步而消失。

  BIM使项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行,也许随着BIM的发展和配套软件的不断完善,效果图这个专业就会慢慢消失在历史中。

  粗略介绍一下目前施工中可以使用的基于BIM的应用。

  一、智能机器人放样

  智能机器人放样在项目中的应用,大大简化了放样工作和放样时间,一个人一台设备便可代替了传统的几个人操作模式。将BIM模型导入到专用的手持平板设备里,点选放样点进行放样,机器便自动用激光将放样点打出,与此同时机器还可以将现场放样信息返回到模型里,供管理人员进行校核。

  二、3D激光扫描

  用3D扫描能很快扫除现有建筑物的外观,生成点云文件。很方便的导入3D软件中去修改。对于古建、加固改造、隧道工程等,帮助很大。

  三、RFID技术

  RFID是RadioFrequencyIdentification的缩写,即无线射频识别,俗称电子标签。

  我们建筑界是把他用在预制构件上,包括PC构件、钢结构构件等,在构件上内置RFID芯片之后,构件就像是快递单子一样,工人拿出手持设备一扫,就能把相应的信息读取录入,比如产品合格、出库入库、堆放场地等。数据会同步到网站上去,管理人员就可以查物流一样实时查看构件信息,安排现场或者其他的工作了。

  可能会和物联网结合起来吧,不过现在在施工中应用的还比较浅。

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编辑:邱婷丽

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