1、Word文檔 何謂bim ?BIM技術的研究及使用價值 何謂BIM BIM 的理論基礎主要源于制造行業集CAD 、CAM 于一體的計算機集成制造系統CIMS(Computer Integrated Manufacturing System )理念和基于產品數據管理PDM 與STEP 標準的產品信息模型。BIM 是以三維數字技術為基礎,集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型,BIM 是對工程項目設施實體與功能特性的數字化表達。一個完善的信息模型,能夠連接建筑項目生命期不同階段的數據、過程和資源,是對工程對象的完整描述,可被建設項目各參加方普遍使用。BIM 具有單一工程數據源,可解決分布式、

2、異構工程數據之間的全都性和全局共享問題,支持建設項目生命期中動態的工程信息創建、管理和共享。BIM 一般具有以下特征。 模型信息的完備性。除了對工程對象進行3D 幾何信息和拓撲關系的描述,還包括完整的工程信息描述,如對象名稱、結構類型、建筑材料、工程性能等設計信息;施工工序、進度、成本、質量以及人力、機械、材料資源等施工信息;工程平安性能、材料耐久性能等維護信息;對象之間的工程規律關系等。 模型信息的關聯性。信息模型中的對象是可識別且相互關聯的,系統能夠對模型的信息進行統計和分析,并生成相應的圖形和文檔。假如模型中的某個對象發生變化,與之關聯的全部對象都會隨之更新,以保持模型的完整性和健壯性。

3、 模型信息的全都性。在建筑生命期的不同階段模型信息是全都的,同一信息無需重復輸入,而且信息模型能夠自動演化,模型對象在不同階段可以簡潔地進行修改和擴展而無需重新創建,避開了信息不全都的錯誤。 BIM 的價值 詳細而言,BIM 的應用具有以下價值。 1、解決當前建筑領域信息化的瓶頸問題 建立單一工程數據源。工程項目各參加方使用的是單一信息源,確保信息的精確性和全都性。 實現項目各參加方之間的信息溝通和共享。從根本上解決項目各參加方基于紙介質方式進行信息溝通形成的信息斷層和應用系統之間信息孤島問題。 推動現代CAD 技術的應用。全面支持數字化的、采納不同設計方法的工程設計,盡可能采納自動化設計技術

4、,實現設計的集成化、網絡化和智能化。 促進建筑生命期管理,實現建筑生命期各階段的工程性能、質量、平安、進度和成本的集成化管理,對建設項目生命期總成本、能源消耗、環境影響等進行分析、猜測和掌握。 2、基于BIM 的工程設計 實現三維設計。能夠依據3D 模型自動生成各種圖形和文檔,而且始終與模型規律相關,當模型發生變化時,與之關聯的圖形和文檔將自動更新;設計過程中所創建的對象存在著內建的規律關聯關系,當某個對象發生變化時,與之關聯的對象隨之變化。 實現不同專業設計之間的信息共享。各專業CAD 系統可從信息模型中獵取所需的設計參數和相關信息,不需要重復錄入數據,避開數據冗余、歧義和錯誤。 實現各專業

5、之間的協同設計。某個專業設計的對象被修改,其他專業設計中的該對象會隨之更新。 實現虛擬設計和智能設計。實現設計碰撞檢測、能耗分析、成本猜測等。 3、基于BIM 的施工及管理 實現集成項目交付IPD(Integrated Project Delivery )管理。把項目主要參加方在設計階段就集合在一起,著眼于項目的全生命期,利用BIM 技術進行虛擬設計、建筑、維護及管理。 實現動態、集成和可視化的4D 施工管理。將建筑物及施工現場3D 模型與施工進度相鏈接,并與施工資源和場地布置信息集成一體,建立4D 施工信息模型。實現建設項目施工階段工程進度、人力、材料、設備、成本和場地布置的動態集成管理及施

6、工過程的可視化模擬。 實現項目各參加方協同工作。項目各參加方信息共享,基于網絡實現文檔、圖檔和視檔的提交、審核、審批及利用。項目各參加方通過網絡協同工作,進行工程洽商、協調,實現施工質量、平安、成本和進度的管理和監控。 實現虛擬施工。在計算機上執行建筑過程,虛擬模型可在實際建筑之前對工程項目的功能及可建筑性等潛在問題進行猜測,包括施工方法試驗、施工過程模擬及施工方案優化等。 4、基于BIM 的建筑運營維護管理 綜合應用GIS 技術,將BIM 與維護管理方案相鏈接,實現建筑物業管理與樓宇設備的實時監控相集成的智能化和可視化管理。 基于BIM 進行運營階段的能耗分析和節能掌握。 結合運營階段的環境

7、影響和災難破壞,針對結構損傷、材料劣化及災難破壞,進行建筑結構平安性、耐久性分析與猜測。 BIM 的討論 對于BIM 國內外一些知名高校領先綻開了卓有成效的基礎性討論。1996 年美國斯坦福高校提出的 4D 模型,將建筑構件的3D 模型與施工進度的各種工作相鏈接,動態地模擬這些構件的變化過程;新加坡南洋理工高校提出了一個基于IFC 的網絡工作平臺,采納網絡及XML 技術進行信息交換,支持建筑設計到結構分析的模型轉換;英國索爾福德高校提出的基于IFC 信息模型的4D 方案管理工具,實現了施工方案模擬、概預算以及施工項目假設分析。筆者及清華高校討論組于2021 年研發的4D 施工管理擴展模型,將建

8、筑物及其施工現場3D 模型與施工進度相鏈接,并與施工資源和場地布置信息集成一體,2021 年開發了基于IFC 和BIM 的4D 建筑施工管理系統和物業智能管理系統。 隨著對信息建模討論的不斷深化,一些聞名軟件開發商也提出了名稱各異的信息模型概念。匈牙利Graphisoft 公司提出虛擬建筑(Virtual Building, VB )的概念,并應用于建筑設計軟件ArchiCAD 中;美國Bentley 公司基于全信息建筑模型(Single Building Model,SBM),推 1、基于IFC 的BIM 基本架構基于IFC 的BIM 基本架構是一個包括數據層、模型層、應用層的網絡結構體系,

9、其基本思路是隨著工程項目的進展和需要分階段創建BIM ,即從項目規劃到設計、施工、運營不同階段,針對不同的應用建立相應的子信息模型。各子信息模型能夠自動演化,可以通過對上一階段模型進行數據提取、擴展和集成,形成本階段信息模型,也可針對某一應用集成模型數據,生成應用子信息模型,隨著工程進展最終形成面對建筑生命期的完整信息模型。 2、面對設計與施工的BIM 建模系統引入建筑業國際標準IFC ,將建筑3D 模型與設計、施工及管理信息集成一體,實現了3D 模型參數化創建與顯 示,建筑構件和體量、材料、進度、成本、質量、平安等信息關聯、查看、編輯和擴展,模型的IFC 格式導入與導出等功能。本系統適用于各

10、種建筑設計與施工階段的BIM建模與編輯,為BIM 創建供應了工具。 2、面對設計與施工的BIM 建模系統引入建筑業國際標準IFC ,將建筑3D 模型與設計、施工及管理信息集成一體,實現了3D 模型參數化創建與顯示,建筑構件和體量、材料、進度、成本、質量、平安等信息關聯、查看、編輯和擴展,模型的IFC 格式導入與導出等功能。本系統適用于各種建筑設計與施工階段的BIM建模與編輯,為BIM 創建供應了工具。 3、基于IFC 的BIM 數據集成與管理平臺 可基于BIM 工程數據庫進行信息存儲、管理和高效的訪問,并基于子信息模型技術實現建設過程中BIM 數據積累、管理和共享。平臺供應了BIM 數據存儲、

11、維護、管理以及三維幾何模型和材料、進度等工程信息的掃瞄與查詢功能,實現多用戶的權限掌握和并發訪問。該平臺為基于BIM 的AEC/FM 系統供應底層數據支持,是面對建筑生命期工程信息管理的平臺支撐。 4. 建筑施工IFC 數據描述標準結合我國建筑施工信息管理的特點和相關國家及行業標準,在IFC標準討論的基礎上,編制了建筑施工IFC 數據描述標準。標準基于IFC原有架構,應用IFC 實體擴展和屬性集擴展機制,針對建筑施工的成本管理、進度管理、質量管理、平安管理及綠色施工的五個方面進行了IFC 實體和屬性集擴展,共擴展IFC 實體91 個、IFC 屬性集126 條,形成了構建建筑施工信息模型的IFC

12、數據描述和體系結構。為實現工程設計、施工與運營維護的信息共享和溝通,開發新一代建筑施工管理系統供應了數據標準,填補了建筑施工統一數據描述標準的空白。 5、基于BIM 技術的建筑施工優化掌握和管理系統 該系統討論基于IFC 標準定義了施工管理領域涉及的人力、機械、材料等資源信息模型,通過建立將資源信息模型與施工方案、成本和施工場地信息模型進行關聯的信息集成機制,構建基于IFC 的施工優化信息模型。綜合應用離散大事模擬、蒙特卡羅隨機模擬和粒群優化算法的理論和方法,分析施工資源與施工工期之間的動態關系以及不與施工工期之間的動態關系以及不確定性大事對工程工期的影響,實現了合理工期條件下的施工資源和場地

13、的優化,以及在肯定資源和場地條件下對施工工序進行優化,并將4D 施工管理系統(4D-GCPSU)與基于離散大事模擬的施工優化系統(SDESA )進行集成,實現4D 施工過程優化以及施工操作的可視化模擬。該系統在北京奧運會國家體育場、廣州珠江新城西塔等多個大型工程示范應用,有效的幫助設計施工人員進行施工進度支配與優化,場地布置和施工操作優化,明顯提高了關鍵工序的施工效率和精度,提高了信息化管理水平。 6、基于BIM 的建筑工程4D 施工管理及平安分析系統該系統討論進展4D 模型理論,綜合應用BIM 技術,建立4D 施工信息模型,實現了施工進度、資源、成本、場地的4D 集成化動態管理和4D 可視化

14、模擬。該系統引入IFC 標準,開發IFC 文件解析器和IFC 數據轉換接口,建立建筑施工平安管理和結構分析的IFC 數據描述,實現設計與施工信息的溝通與共享。通過直接獵取結構設計信息,自動生成4D 施工平安信息模型,實現了施工過程時變結構和支撐體系的平安分析,進度、資源、成本的沖突分析和猜測,以及相應的預警機制和決策支持。通過建立施工場地設施時變空間模型,實現了施工設施與設施、設施與建筑構件在施工過程中的動態碰撞檢測。 該系統在北京奧運會國家體育場、青島海灣大橋、廣州珠江新城西塔、上海金融交易廣場等多個大型工程示范應用,提高了施工效率,保障施工過程結構平安,削減了施工沖突,提高了信息化管理水平

15、,取得顯著成效。 BIM 的應用 BIM 是一種全新的理念,它涉及到從規劃、設計理論到施工、維護技術的一系列創新和變革,是建筑業信息化的進展趨勢。BIM 的討論對于實現建筑生命期管理,提高建筑行業設計、施工、運營的科學技術水平,促進建筑業全面信息化和現代化,具有重要的應用價值和寬闊的應用前景。 目前,BIM 的應用在歐美發達國家正在快速推動,如美國已推出國家BIM 標準,規定房屋建筑設計必需應用BIM 技術,推行集成項目交付IPD 管理模式。同時該行業的大力推動,使得BIM 工程師、BIM 經理、BIM 詢問公司等新型職業和商機應運而生。與歐美發達國家相比,我國BIM 應用起步并不晚,但由于建

16、筑企業和項目管理模式及水平的限制,致使其推廣應用更為困難。不過,國家的重視及行業進展的需求,將極大促進BIM 更深層次的討論和廣泛的推廣應用。目前,我國BIM 應用的主要推力表現在以下三方面。 1、國家支持的BIM 討論成果應用 我國BIM 技術的基礎性討論得到國家的大力支持,并取得了卓有成效的討論成果。如筆者完成的國家十五科技攻關方案課題討論成果基于IFC 的建筑工程4D 施工管理系統,勝利應用于國家體育場、青島海灣大橋、廣州西塔等多個大型、簡單工程,專家評價屬國內首創,填補了國內空白,達到國際先進水平,榮獲2021 年華夏建設科學技術一等獎。清華高校和中國建筑科學討論院擔當的國家十一五科技

17、支撐項目課題建筑設計與施工一體化信息共享技術討論,著重BIM 的基礎性討論,已經完成了基于IFC 的BIM 體系架構建立,開發了面對設計與施工的BIM 建模系統、BIM 數據集成管理平臺及BIM 數據庫。清華高校擔當的另一國家 十一五科技支撐項目課題基于BIM 技術的下一代建筑工程應用軟件討論,側重于BIM 應用軟件的討論,即將推出基于BIM 技術的建筑設計、建筑成本猜測、建筑節能設計、建筑施工優化、建筑工程平安分析以及建筑工程耐久性評估等一系列應用軟件。這些軟件正在實際工程中示范應用,其進一步推廣將大力推動BIM 的應用進程。 2、行業BIM 標準的制定 IFC (Industry Foun

18、dation Classes )是BIM 的數據表達與交換的標準。十五期間,我國建筑業已經開頭推廣應用IFC 標準工作。2021 年推出行業標準建筑對象數字化定義,工業基礎類平臺規范也即將出版。清華高校擔當的 十一五科技支撐項目成果建筑施工IFC 數據描述標準已經完成,中國BIM 標準也正在編制中,這些相關標準的制定是BIM 應用的基礎和保障。 3、建筑業信息化應用的實際需求 目前,我國正在進行著世界最大規模的基本建設,工程項目規模日益擴大,結構形式愈加簡單,尤其是超大型工程項目層出不窮,使企業和項目都面臨著巨大的投資風險、技術風險和管理風險。然而,當前的管理模式和信息化手段都無法適應現代化建設的需要。應用BIM