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本帖最后由 中文网小编2号 于 2019-8-13 10:13 编辑

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   建筑信息模型是建筑学、工程学及土木工程的新工具。建筑信息模型(Building Information Modeling,简称bim)一词由Autodesk所创。它是来形容那些以三维图形为主、面向对象、建筑学有关的电脑辅助设计。当初这个概念是由Jerry Laiserin把Autodesk、奔特力系统软件公司、Graphisoft所提供的技术向公众推广。它是建筑过程的数字展示方式来协助数字信息交流及合作。

据创造此一概念的Autodesk所赋予的定义,建筑信息模型是指建筑物在设计和建造过程中,创建和使用的“可计算数字信息”。而这些数字信息能够被程序系统自动管理,使得经过这些数字信息所计算出来的各种文件,自动地具有彼此吻合、一致的特性。
如果用简单的解释,可以将建筑信息模型视为数字化的建筑3D几何模型,此外这个模型中,所有建筑构件所包含的信息,除了几何外,同时具有建筑或工程的数据。这些数据提供程序系统充分的计算依据,使这些程序能根据构件的数据,自动计算出查询者所需要的准确信息。此处所指的信息可能具有很多种表达型式,诸如建筑的平面图、立面、剖面、详图、三维立体视图、透视图、材料表或是计算每个房间自然采光的照明效果、所需要的空调通风量、冬、夏季需要的空调电力消耗等等。
建筑信息模型涵盖了几何学、空间关系、地理信息系统、各种建筑组件的性质及数量(例如供应商的详细信息)。建筑信息模型可以用来展示整个建筑生命周期,包括了兴建过程及营运过程。提取建筑内材料的信息十分方便。建筑内各个部分、各个系统都
可以体现出来。建筑信息模型用数字化的建筑组件表示真实世界中用来建造建筑物的构件。对于传统电脑辅助设计用矢量图形构图来表示物体的设计方法来说是个基本的改变,因为它能够结合众多图则来展示对象。
施工文件对准确信息的需求来自多方面,包括图纸、采购细节、环境状况、文件提交程序和其它与建筑物品质规格相关的文件。支持建筑信息模型的人士期望这样的技术,可以为设计、承造、建筑物业主/经营者创建沟通的桥梁,提供处理工程项目所需要的实时相关信息。而提供准确信息的方法是经由工程的各个参与方在各自运行工作的责任期间,就其拥有的信息,对这个建筑信息模型进行增添和参考。例如,当大厦业主发现一些渗漏事件,首先可能不是探索整栋大厦,而是转向在建筑信息模型查找位于嫌疑地点的阀门。他并且能够依据适当的电脑计算能力,获得阀门的规格、制造商、零件号码和其它在过去曾被研究过的信息。
由于查询建筑资模讯型能提供各类适切的信息,协助决策者做出准确的判断,同时相比于传统绘图方式,在设计初期能大量地减少设计团队成员所产生的各类错误,以至于后续承造厂商所犯的错误。电脑系统能用碰撞检测的功能,用图形表达的方式知会查询的人员关于各类的构件在空间中彼此碰撞或干涉情形的详细信息。由于电脑和软件具有更强大的建筑信息处理能力,相比目前的设计和施工建造的流程,这样的方法在一些已知的应用中,已经给工程项目带来正面的影响和助益。
建筑信息模型目前正被愈来愈多的专家,应用在各式各样的建筑上。从简单的仓库到型式最为复杂的新建筑。这种设计方法正在发展中。 建筑信息模型提供虚拟建筑模型,供设计团队(如建筑师、测量师、土木工程师、结构工程师、机电工程师)传递到承建的营造方到业主,可以在各个阶段添加各自专业的信息、更新、追踪变更和维护此共同、单一的模型。结果是期望能很大程度地减少当工程在参与方之间提供与接收时,所发生的信息漏失。而其提交的信息内容远超过现行工程实务上的量。
建筑行业的第二次变革浪潮
如同20多年前的“甩图板”带来的巨大变革,中国的工程建筑业正身处第二次浪潮当口。迈过这一时代入口,企业将实现由二维CAD向三维建筑模型设计的跨越.这个入口就是BIM(Building Information Modeling,建筑信息模型)。自2002年BIM被提出以来,BIM已席卷欧美的工程建设行业,引发了史无前例的彻底变革。BIM之所以有如此巨大的威力,就是在于它利用数字建模软件,把真实的建筑信息参数化、数字化以后形成一个模型,以此为平台,从设计师、工程师一直到施工单位和物业管理方,都可以在整个建筑项目的全生命周期进行信息的共享和改进。
这意味着建筑行业将改变原先相对分离的状态,而能够在同一平台上形成协同效应。例如,美国旧金山正在进行旧金山与奥克兰海湾大桥的建设,为使当地的公众和施政的参与方和相关的投资方一起看整个项目进展的过程,旧金山市政府提供了一项由BIM实现的施工进程仿真分析服务。由此,旧金山每一位市民都可以进行访问,很直观地了解建设进度,判断大桥建设各阶段的影响。据由麦格劳-希尔建筑信息公司最新完成的调研报告,BIM在美国已被作为整个建筑行业的规范,有超过50%的受访者表示,其使用bim软件工具的能力已处在中等甚至是更高的水平。
“现在中国的建筑设计行业正处在从二维设计转型到三维制图设计轨道上来,建筑设计界对BIM建筑数字模型的推广感到非常有信心。”中国勘察设计协会理事长吴奕良表示。麦格劳希尔建筑信息公司中国副总裁许敏达也认为,未来,BIM在中国的应用推广速度将会超过西方国家,原因在于中国有着庞大的建筑市场,并有勇气接受最新潮的建设设计,同时,中国具有很多超过千人的大设计院,规模力量明显要强过欧美国家的设计院。
但是,对于身处行业转型期“疑惑年代”的中国建筑行业而言,一步跨入BIM,并不是一件容易的事情。吴奕良表示:“现在最重要的就是接口,各国的软件公司要通过中国建筑行业的实践,把二维的软件用比较低的成本转到三维的轨道上来,这是一个需要共同解决的难题。”他认为,一旦能够跨越这一当口,BIM软件将可以在中国实现大规模的应用。
“我们称二维时代是旧世界,但是我们不可能砸烂旧世界,从而规划一个新世界。BIM是一个渐进的过程,不可能要求所有的设计师、工程师在一夜之间都会用BIM”。欧特克中国区工程建设行业总监李邵建表示,欧特克有着AutoCAD二维当中主导地位的数据平台,以及在BIM软件中应用广泛的revit产品,但中国的BIM时代真正开启,还是需要包括企业、科研院所、政府等各方面的共同推进。
不过,新的业务压力一定程度上正在加速BIM的应用。CCDI设计集团北京公司副总经理弋洪涛表示,在2004年CCDI做奥运“水立方”设计的时候,就开始应用BIM,因为“水立方”的钢结构异常复杂,在世界上都是独一无二的,靠传统的二维模式显然无法完成设计。更重要的趋势在于,BIM正逐渐成为建筑行业的标准规范,企业一旦在二维徘徊不前,将无法在未来的竞争中生存。例如,香港的建筑开发商已将是否符合BIM规范作为判断设计和施工企业能力的重要标准。
从手绘图到CAD的转变用了5~10年,中国的BIM在过去3年中已经走的很快,但我们希望它还能更快一些。
建筑信息模型,是以三维数字技术为基础,集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型,是对该工程项目相关信息的详尽表达。建筑信息模型是数字技术在建筑工程中的直接应用,以解决建筑工程在软件中的描述问题,使设计人员和工程技术人员能够对各种建筑信息做出正确的应对,并为协同工作提供坚实的基础。 建筑信息模型同时又是一种应用于设计、建造、管理的数字化方法,这种方法支持建筑工程的集成管理环境,可以使建筑工程在其整个进程中显著提高效率和大量减少风险。 由于建筑信息模型需要支持建筑工程全生命周期的集成管理环境,因此建筑信息模型的结构是一个包含有数据模型和行为模型的复合结构。它除了包含与几何图形及数据有关的数据模型外,还包含与管理有关的行为模型,两相结合通过关联为数据赋予意义,因而可用于模拟真实世界的行为,例如模拟建筑的结构应力状况、围护结构的传热状况。当然,行为的模拟与信息的质量是密切相关的。 应用建筑信息模型,可以支持项目各种信息的连续应用及实时应用,这些信息质量高、可靠性强、集成程度高而且完全协调,大大提高设计乃至整个工程的质量和效率,显著降低成本。 应用建筑信息模型,马上可以得到的好处就是使建筑工程更快、更省、更精确,各工种配合得更好和减少了图纸的出错风险,而长远得到的好处已经超越了设计和施工的阶段,惠及将来的建筑物的运作、维护和设施管理。并导致可持续地节省费用。 建筑信息模型,是应用于建筑业的信息技术发展到今天的必然产物。事实上,多年来国际学术界一直在对如何在计算机辅助建筑设计中进行信息建模进行深入的讨论和积极的探索。可喜的是,目前建筑信息模型的概念已经在学术界和软件开发商中获得共识,Graphisoft公司的ArchiCAD、Bentley公司的TriForma、Autodesk公司的Revit以及斯维尔的建筑设计(Arch)等这些引领潮流的国内和国际建筑设计软件系统,都是应用了建筑信息模型技术开发的,可以支持建筑工程全生命周期的集成管理。
造价是工程建设项目管理的核心指标之一,造价编制依托于两个基本工作:工程量计算和组价。在工程项目不同阶段,其造价编制依据和方法不同,工程造价也是通过逐步细化才明确的。项目前期(项目决策阶段和方案设计阶段)依据控规、方案设计图及估算指标等编制投资估算,施工图是从方案设计图和/或扩初图基础上细化设计而得到的,工程造价也是从工程项目估算和/或设计概算之后来编制施工图预算。设计图纸是面向建筑物实体展开和细化的,并逐步形成设计构件。构件是对设计构件进行的分类管理,按在建筑物中的功能和构成要素,对设计构件进行分类,形成层级类目表及其属性表,即建筑元素分类标准,其也是估算编制、指标积累、造价分析、方案比选等业务的基础标准,目前在国内还尚未形成统一的分类标准,具体做法及其分类原则。由于到了施工图设计阶段,各类构件的定义已经细化和明确,如其使用的材质、规格和相关施工工艺、工法等,其造价数据不再按构件来划分,而是采用材料和工种等方式(即清单项目或定额子目分类法)进行造价数据的组织,方便材料的采购和分包等。清单项目和定额子目是按材料和工种进行划分的,若想实现施工图预算编制就需要解决从构件到清单项目的过渡的问题。 表一 工程项目不同阶段编制造价所需信息标准和依据分析表传统环境下造价人员从设计人员提供的图纸中获取造价需要的项目信息,结合本专业的有关规定、资料和专业知识进行造价编制,这种情形下,使用或不使用设计提供的某个信息完全由造价人员根据自己的专业判断决定,而设计人员做设计的方法和提交设计成果的方式对造价结果不会产生影响。
而BIM模型是一个存储项目构件信息的数据库,可以为造价人员提供造价编制所需的项目构件信息,从而大大减少根据图纸人工识别构件信息的工作量以及由此引起的潜在错误,但同时也带来了如下的另外一些问题:
工作方法:造价人员利用设计人员建立的BIM模型中的信息进行造价编制,首先必须对设计过程形成的信息进行过滤,得到满足项目不同阶段编制造价精细程度需要的项目信息,即设计提供信息和编制造价需要信息的匹配;
工作流程:造价人员需要对造价结果负完全责任,要做到这一点,必须在设计早期介入,和设计人员一起定义构件的信息组成,否则将会需要花费大量时间对设计人员提供的BIM模型进行校验和修改。
约束条件:工程造价不仅仅由工程量和价格决定,还跟施工方法、施工工序、施工条件等约束条件有关,目前并没有一个建立BIM模型的标准把这些约束条件考虑进去,需要根据工程项目和企业情况建立工作标准,如构件分类标准(即建筑元素分类标准)清单计价规范以及是采用企业定额还是预算定额进行组价等确定标准。
基于BIM编制造价的实施方法 按照专业分工要求,很显然,建筑师在用BIM模型进行设计的时候既不会考虑编制造价对BIM模型的要求,也不会把只是编制造价需要的信息放到BIM模型中去,因此,造价人员基于BIM模型编制造价的工作有两种实施方法:
其一是往设计师提供的BIM模型里增加编制造价需要的专门信息;其二是把BIM模型里面已经有的项目信息抽取出来或者和现有的编制造价信息建立连接。这两种方法形成的就是基于BIM的造价信息模型,简称CBIM,或Cost-BIM。
第一种方法的好处是设计信息和造价信息高度集成,设计修改能够自动改变造价,反之,造价对设计的修改(例如选择和设计不同的另外一种产品替代原有设计)也能在设计模型中反应出来;挑战是BIM模型越来越大,容易超出硬件能力,而且对设计、施工、造价等参与方的协同要求比较高,无论是软件技术上的实现还是人员工作流程上的要求都需要付出很大的努力。
第二种方法的好处是无论在软件产品和人员操作层面实现起来相对比较容易,缺点是不管是设计变化引起造价变化还是造价变化反过来导致设计变化都需要人工来进行管理和操作。需要在设计和造价之间建立一个沟通(或通讯)桥梁。 BIM应用最多的还是3D设计软件,3D设计软件一般可输出IFC文件,以满足后续的相关应用。IFC文件中一般按“设计构件”进行信息存储的,为了满足后续的造价编制要求,还需要对设计构件按构件分类标准进行分类,以及构件元素属性信息如何与编制造价所需信息进行关联和对应。施工图预算编制依据和采用的信息标准是清单项目和定额子目,施工图设计采用的是设计构件进行信息表述的(IFC文件),需要解决的问题是,如何将IFC文件中的设计构件的信息传递到编制造价所需的清单项目上来。我们知道决定清单项目单价水平的主要是清单的项目特征,实质上就是构件属性信息与清单项目特征的匹配问题。清单项目特征确定下来后,据此可以与组价的预算定额进行匹配实现自动组价功能,或依据历史工程积累的相似清单项目综合单价进行匹配,实现快速组价功能。目前市场上的算量软件和计价软件功能比较割裂,算量只负责计算工程量,对设计图纸中提供的构件信息输入完后,不能传递至计价软件中来,在计价软件中还需重新输入清单项目特征,这样大大降低了工作效率,出错几率也提高了。
目前清单的项目特征描述还不规范和标准,也会造成构件属性信息不能与之匹配,同时也造成了清单项目特征无法参数化表述,不利于清单综合单价数据的积累和再利用,不便于造价的调整。若实现了清单项目特征描述的标准化,以及构件属性信息与清单项目特征匹配,这样会非常便于在项目前期(决策阶段和方案设计阶段)基于构件属性调整(项目信息调整)实现快速编制造价的工作。 目前与BIM最贴近的造价应用就是计算工程量软件,需要整合算量和计价软件,实现基于BIM编制造价的需求。不仅提高了造价编制的工作效率以及信息描述的准确性、一致性和规范性,而且为基于建筑元素分类标准口径和清单项目口径的造价指标数据积累和应用打下基础,为基于BIM的5D在我国的应用铺平了道路。
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