參數(shù)化建筑信息模型(BIM)技術(shù)的應(yīng)用探究

余冬

（江蘇省南京工程高等職業(yè)學(xué)校，江蘇 南京 210000）

參數(shù)化建筑信息模型(BIM)技術(shù)的應(yīng)用探究

余冬

（江蘇省南京工程高等職業(yè)學(xué)校，江蘇 南京 210000）

BIM技術(shù)的實(shí)際功能多樣，但更多的是將其定義為一款軟件，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)人員并未充分掌握該技術(shù)的所有功能，忽視了它可以提供多方協(xié)作等功能。因此，需要對BIM技術(shù)給予足夠的關(guān)注，使其適應(yīng)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的功能得到更好的發(fā)揮，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，從而為建筑事業(yè)的快速發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

參數(shù)化；建筑信息模型；BIM；應(yīng)用

建筑師運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，類似建造一個(gè)真實(shí)建筑的過程，將直觀地顯現(xiàn)建筑的構(gòu)造、造型特征。在這個(gè)虛擬的建筑模型中，會(huì)包括有許多建筑材料、建筑構(gòu)件等特征信息、基礎(chǔ)素材，非常專業(yè)、周全，猶如一個(gè)包含了建筑全部信息的數(shù)據(jù)庫，集合著大量的相關(guān)素材。因而，在這種真實(shí)的、智能的建筑模型中，建筑師不僅可以任意輸出平面、剖面、立面及各種細(xì)部詳圖、建筑材料、門窗表，還可以輸出預(yù)算報(bào)表、施工進(jìn)度等信息。未來，BIM技術(shù)是未來計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢。

1 參數(shù)化BIM的實(shí)際應(yīng)用

BIM技術(shù)在我國設(shè)計(jì)行業(yè)的實(shí)踐起步較晚，歐洲許多世界知名建筑師、建筑設(shè)計(jì)公司早已經(jīng)將這一BIM軟件技術(shù)使用到建筑設(shè)計(jì)與建筑表現(xiàn)。如國外弗蘭克·蓋里(F.O.Gehry)的公司，就曾用先進(jìn)的模擬軟件進(jìn)行整體環(huán)境設(shè)計(jì)和模型制作，不斷優(yōu)化與改進(jìn)模型后，得出一個(gè)數(shù)字模型，然后施工圖數(shù)據(jù)就從中而來。譬如弗蘭克·蓋里1997年設(shè)計(jì)的位于西班牙工業(yè)城畢爾巴鄂的古根海姆（Guggenheim Museum,Bilbao,Spain）美術(shù)館。這個(gè)美術(shù)館整個(gè)結(jié)構(gòu)技術(shù)參數(shù)和圖紙繪制，就是在這種計(jì)算機(jī)的輔助下建立模型完成的，獲得了很高評價(jià)。這個(gè)博物館的外觀鈦金屬板，是利用CNC刨槽機(jī)銑出來泡沫板、EPS板模型（是一種經(jīng)加熱預(yù)發(fā)后在模具中加熱成型的白色物體），形成復(fù)合曲面的造型形態(tài)和獨(dú)特效果。起初，他們在設(shè)計(jì)時(shí)，先制作出紙模型，然后使用3Ddigitizer（即三維空間數(shù)字化儀），將曲面的坐標(biāo)輸入計(jì)算機(jī)，用CATIA軟件制作建筑信息模型（BIM）。

2 參數(shù)化BIM的應(yīng)用：建筑施工中的實(shí)施步驟

2.1 完成數(shù)據(jù)采集，構(gòu)建技術(shù)框架

處理和解決問題，必須先從數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)信息、背景資料進(jìn)行分析、評價(jià)。要經(jīng)過實(shí)地考察勘測、百度地圖等方式，收集和采集建筑施工的具體數(shù)據(jù)、信息，以此來構(gòu)建BIM技術(shù)框架，經(jīng)過計(jì)算處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)的交互、IFC文件導(dǎo)入和導(dǎo)出、開發(fā)多用戶訪問系統(tǒng)等指令，然后，采用AutoCAD、CATIA、3DSMAX等相關(guān)軟件創(chuàng)建BIM模型。BIM不僅關(guān)乎三維數(shù)據(jù)，還意味著創(chuàng)建包括二維數(shù)據(jù)源文檔、電子表格和其他內(nèi)容在內(nèi)的整體信息資源。這一階段是基礎(chǔ)的，也是最為關(guān)鍵的，這為參數(shù)化BIM技術(shù)的實(shí)施提供了計(jì)算基礎(chǔ)。

2.2 調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)主要功能

任何一個(gè)技術(shù)的系統(tǒng)功能，必須能夠?qū)崿F(xiàn)和體現(xiàn)出它的最有價(jià)值的實(shí)際作用。對于BIM管理系統(tǒng)來說，其主要實(shí)現(xiàn)的功能有：軟件工程管理系統(tǒng)和項(xiàng)目綜合管理系統(tǒng)。其中軟件管理系統(tǒng)采用C/S構(gòu)架，項(xiàng)目綜合管理系統(tǒng)采用B/S構(gòu)架，兩者之間通過數(shù)據(jù)管理和模型參數(shù)實(shí)現(xiàn)無縫的雙相連接。通常，建筑施工BIM系統(tǒng)中以AutoCAD為開發(fā)平臺(tái)，建立3D集合模型，同時(shí)完成IFC文件結(jié)構(gòu)定義，建立項(xiàng)目組織瀏覽表。這一階段是關(guān)鍵的，也是最重要的，必須體現(xiàn)BIM技術(shù)的系統(tǒng)功能和實(shí)際作用。

2.3 進(jìn)行分析對比，建立動(dòng)態(tài)系統(tǒng)

在該系統(tǒng)中，系統(tǒng)資源動(dòng)態(tài)管理可以自動(dòng)計(jì)算節(jié)點(diǎn)或者工程量，完成人力、物力、財(cái)力、機(jī)械設(shè)備、環(huán)境變化等的實(shí)時(shí)查詢和統(tǒng)計(jì)分析，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)工程量動(dòng)態(tài)管理。實(shí)時(shí)監(jiān)控各種參數(shù)的變化，出現(xiàn)異?？杉皶r(shí)提醒與修復(fù)。另外，施工質(zhì)量安全管理將施工方和監(jiān)理單位的工程質(zhì)檢進(jìn)行安全數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并且將數(shù)據(jù)安全統(tǒng)計(jì)信息顯示打印出來。施工現(xiàn)場管理可以實(shí)現(xiàn)自定義4D屬性設(shè)置，對現(xiàn)設(shè)施信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，完成動(dòng)態(tài)現(xiàn)場管理。此功能非常便捷、有效地為工程施工管理服務(wù)。

2.4 注重安全沖突，建立分析系統(tǒng)

一般，安全沖突多是軟件沖突，是無可避免的，因此施工過程要進(jìn)行過程模擬，測試、實(shí)現(xiàn)單位周期內(nèi)的正序或逆序施工模擬，且具備三維漫游和真實(shí)模型現(xiàn)實(shí)功能，來預(yù)防和解決計(jì)算機(jī)上常見的安全風(fēng)險(xiǎn)。（1）建筑物的安全性能是人們對建筑業(yè)提出的最基本要求?；诮ㄖδ馨踩c沖突分析，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)變革，轉(zhuǎn)化機(jī)制體系，在施工工期間，如果改變結(jié)構(gòu)或體系，應(yīng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析、計(jì)算，且進(jìn)行安全性能評估，這樣才能保障建筑物與人的安全。（2）施工過程中出現(xiàn)的進(jìn)度資源沖突，應(yīng)按照計(jì)劃進(jìn)行對比，分析其中原因，針對出錯(cuò)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)進(jìn)度偏差報(bào)警功能，確保進(jìn)度的合理開展。（3）場地出現(xiàn)碰撞沖突時(shí)，可通過碰撞檢驗(yàn)分析算法，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件、設(shè)施和結(jié)構(gòu)等的分析、檢驗(yàn)，要不斷細(xì)化應(yīng)用流程，對各種工序和參數(shù)的模擬計(jì)算實(shí)現(xiàn)方案的優(yōu)選，實(shí)現(xiàn)工程數(shù)據(jù)集成和過程可視化模擬后，交付設(shè)計(jì)成果。

BIM把所有技術(shù)細(xì)節(jié)用可視化的方式呈現(xiàn)，把所有建筑材料用預(yù)算技術(shù)以無法比擬的精確列表進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)告，這對整個(gè)行業(yè)來說都是革命性的變革，是必然的趨勢。

另外，BIM技術(shù)在建筑施工中的有必要制定精細(xì)化項(xiàng)目可視化管理“八化管理”：材料加工工廠化、裝修管理創(chuàng)新化、施工工藝精細(xì)化、質(zhì)量保障數(shù)據(jù)化、現(xiàn)場施工流程化、精細(xì)管理可視化、安全文明常態(tài)化、維保服務(wù)溫馨化。

3 參數(shù)化BIM的應(yīng)用：建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的體現(xiàn)

3.1 協(xié)同設(shè)計(jì)

應(yīng)用BIM技術(shù)能創(chuàng)建基于建筑實(shí)際情況的信息模型，該模型中包含關(guān)于建筑各個(gè)階段的所有信息。不僅可以準(zhǔn)確讀取水泵規(guī)格、用水量等基本信息，還可直接讀取跨專業(yè)信息。在對水泵電量實(shí)施修改的過程中，該模型可以同步完成負(fù)荷計(jì)算。充分利用BIM信息模型，所有專業(yè)都可在模型中執(zhí)行所需操作，大幅減少了工作流程的復(fù)雜程度，使節(jié)能設(shè)計(jì)更具聯(lián)動(dòng)戶型。此外，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，全部設(shè)計(jì)工作都是在模型這一基礎(chǔ)上完成的，所以如有一方修改設(shè)計(jì)方案，其他人員都能夠技術(shù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而展開討論研究，有效提升設(shè)計(jì)效率。

3.2 參數(shù)化設(shè)計(jì)

在BIM模型上，明細(xì)表、三維與二維視圖、Revit軟件等均能以數(shù)據(jù)信息的形式表達(dá)，如對Revit軟件參數(shù)化實(shí)施修改，則該軟件附帶引擎可相應(yīng)的對明細(xì)表、視圖以及平面等多種信息進(jìn)行修改，同時(shí)還可以更新修改數(shù)據(jù)，保證模型處在穩(wěn)定的狀態(tài)之中。參數(shù)化設(shè)計(jì)階段中引用BIM技術(shù)，可以起到良好的輔助效果。比如在針對建筑排水進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，水力計(jì)算過程需要由該領(lǐng)域?qū)I(yè)人員借助計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行，而如果應(yīng)用BIM技術(shù)，則可在短時(shí)間內(nèi)之間獲取關(guān)衛(wèi)生器具等設(shè)施的所有信息，若設(shè)定了排水管道的水利特性，還可對管道直徑等信息進(jìn)行針對性的修改，有效提升了設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性與效率。

3.3 可視化設(shè)計(jì)

以往的建筑設(shè)計(jì)方法是利用CAD數(shù)據(jù)信息平臺(tái)，對于此設(shè)計(jì)平臺(tái)，設(shè)計(jì)人員不僅要對平面圖、剖面圖以及立體圖進(jìn)行匯編，還要對建筑的整體圖形實(shí)施復(fù)原，不斷調(diào)整結(jié)構(gòu)、梁高位置等基本信息。利用CAD數(shù)據(jù)信息平臺(tái)對結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜、工期緊張的建筑而言，信息傳輸階段極易出現(xiàn)失真，對設(shè)計(jì)后續(xù)工作造成不利影響?，F(xiàn)代化建筑中的給排水設(shè)計(jì)工作，大多應(yīng)用BIM技術(shù)，借助其強(qiáng)大的信息模型，可以快速的獲取相關(guān)信息，有效避免信息在傳輸過程中發(fā)生的失真現(xiàn)象，進(jìn)而提高數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)性與完整性。此外，建筑給排水設(shè)計(jì)模型與其他項(xiàng)目設(shè)計(jì)模型存在一定差別，給排水模型是建立在土建模型上的，在設(shè)計(jì)過程中需對局部模型實(shí)施針對性的修改，這會(huì)對建筑樓層設(shè)計(jì)造成一定影響，所以一般會(huì)將建筑樓層作為參考進(jìn)行后續(xù)設(shè)計(jì)，雖然這樣可以避免局部模型修改對樓層設(shè)計(jì)帶來的影響，但會(huì)使各設(shè)計(jì)項(xiàng)目之間的平衡被打亂，不利與建筑整體設(shè)計(jì)。在應(yīng)用BIM技術(shù)之后，給排水設(shè)計(jì)需進(jìn)行的一系列修改均可在模型中完成，確保建筑設(shè)計(jì)整體性，使得設(shè)計(jì)工作更加簡便，提高可操作性。

3.4 模型安裝設(shè)計(jì)

在BIM建筑設(shè)計(jì)模型中合理融入模型暗轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)模塊，可實(shí)現(xiàn)建筑工程的全過程指導(dǎo)。對于建筑施工而言，為確保施工質(zhì)量與進(jìn)度，應(yīng)將時(shí)間維度引入到模型中去，同時(shí)按照施工方案編制進(jìn)度表，此后可以借助模型進(jìn)行超前可視化。

根據(jù)建筑工程的實(shí)際情況，編制一個(gè)完善的進(jìn)度計(jì)劃，可以更好的掌握建筑給排水等設(shè)計(jì)工作，統(tǒng)籌規(guī)劃建筑全局設(shè)計(jì)，從而達(dá)到簡化工作流程的效果，有效減少設(shè)計(jì)變革的發(fā)生幾率，提高節(jié)能設(shè)計(jì)效率。

4 結(jié)語

BIM技術(shù)的應(yīng)用將建筑節(jié)能設(shè)計(jì)引入到一個(gè)全新的數(shù)字化時(shí)代，將龐大的建筑工程轉(zhuǎn)變成一個(gè)虛擬的模型，進(jìn)而可以對建筑工程進(jìn)行全方位多角度的設(shè)計(jì)檢測，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息的大范圍共享，大幅提高設(shè)計(jì)效率。另外，我國沒有成熟的標(biāo)準(zhǔn)體系，使得設(shè)計(jì)沒有規(guī)矩和延伸性，隨機(jī)和隨意性對技術(shù)的應(yīng)用推廣有阻礙作用。因此，應(yīng)盡快將BIM發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)建立和完善起來。

TU364；TU17

A

1671-0711（2016）11（下）-0164-02