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BIM在我国工程设计行业中应用障碍研究(一)

2016-10-27  来源:工程管理学报  浏览次数:768
核心提示:摘 要:建筑信息模型(BIM)是数字技术在建筑业中的直接表达,涉及整个建筑工程全寿命期的各个环节,而工程设计行业是应用BIM 技术的先行军。文章通过深入分析现阶段BIM在我国工程设计行业中的主要应用障碍,提出促

摘 要:建筑信息模型(BIM)是数字技术在建筑业中的直接表达,涉及整个建筑工程全寿命期的各个环节,而工程设计行业是应用BIM 技术的先行军。文章通过深入分析现阶段BIM在我国工程设计行业中的主要应用障碍,提出促进工程设计行业 BIM 本土化应用和发展的实施建议。研究结果表明,BIM 可以由工程设计先行并实现其阶段性的价值,而多数设计相关人员不了解 BIM 的真正内涵,以及现有建筑行业体制、行业规程及法律责任界限不明的等障碍,是现阶段建筑行业亟需突破的。

关键词:建筑信息模型;建筑设计;应用障碍本土化

当前全球的土木建筑业普遍存在各生产环节之间缺乏协同工作、各类重复工作不断两个亟待解决的问题,导致土木建筑行业生产效率低、资源浪费严重,而项目初期建筑设计阶段的反复修改工作,更加剧了生产成本的上升。建筑信息模型(Building Information Modeling,缩写为BIM)的有效应用可以在一定程度上解决上述问题。从某种意义上说,工程设计行业是BIM应用的先行军,调查和分析现阶段BIM在我国工程设计行业中的主要应用障碍,并寻求其本土化的快速发展是一项很有意义的研究。

1   BIM 的内涵及其发展现状

BIM是以三维数字技术为基础的一种建筑集成概念。BIM是在建筑工程全寿命周期中运用动态的建模软件,集成建筑工程各种相关信息的工程三维数据,实施动态的三维实时处理,是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。在建筑工程生命周期的3个主要阶段(设计、施工和运行管理)中BIM对于促进数据信息交换与共享, 加快决策速度,降低项目成本和提高产品质量等起到非常重要的作用,实现提高建筑设计、施工及管理效率的目的。BIM具有以下特点:BIM中包含的信息涉及整个工程生命周期,并为工程项目协同建设提供支持;BIM由参数定义的、互动的建筑物构件构成,可以进行即时的2D/3D/参数显示和编辑;BIM涉及的信息可计算并强调信息的完全数字化;BIM具有完整的非图形数据报告方式等。

如今BIM技术的发展潮流势不可挡,美国制定了国家BIM标准(National Building Information Model Standard,NBIMS) ,欧洲许多国家也开始普及BIM技术,如芬兰、挪威、德国等,基于BIM技术的应用软件普及率达到60% ~ 70%,而我国目前对BIM研究和应用仅处于起步阶段。 BIM是一个涉及整个工程生命周期各环节的完整实践过程,每个环节对BIM技术均具有相关性。在这个完整的实践过程中,BIM的构建是关键,它要求模型的构建从建筑工程的初始阶段——规划、设计阶段开始,因此最早能够体会到BIM价值的、最直接的环节是工程设计,工程设计行业是建筑工程领域应用BIM技术的先行军。

2   在设计中实施 BIM 对我国建筑工程设计行业的影响

近年来BIM给建筑设计行业带来了多方面的机遇与挑战。随着超高层、超大跨度建筑等大型复杂土木工程在我国的相继发展,设计行业审视BIM对我国建筑工程设计行业的影响,如图1所示。


图1 实施BIM对建筑行业的影响图解

(1)BIM带来建筑设计的思维转型。多数建筑设计师选用这项技术的初衷是为了提高设计工作的效率,其实BIM的核心内涵并不仅限于此,它带给建筑设计行业的核心意义在于设计思维和方法的改变。

        BIM提供的是一种更接近现实世界的设计思维模式,采用模拟真实物体的方式,以三维设计思维为基础将传统的二维图纸完全转化为计算机的工作。BIM是对设计建造本源的回归,让建筑师不再苦于用二维施工图来表达空间的三维复杂形态,从而拓展建筑师对建筑形态探索的可实施性,让建筑设计从二维到三维,进而走向数字化建造。

(2)BIM带来建筑设计方法的转型。

①  从立面设计到空间设计是BIM带给建筑设计方法的转型之一。传统的建筑设计方法是设计者将建筑空间从设计过程中剥离,使之成为概念设计并经常被忽视, 却更关注其平面功能和形象。 其实,建筑空间不是建筑平面功能与外表面围合而成的副产品,而是一种控制建筑的设计方法。在我国多数业主或领导们更多关注建筑形象的社会影响下,加之设计工具的限制,设计师很难在较短的设计周期内深入推敲空间,用空间控制设计更是难以实现,BIM为改变这种状况提供了可能。在BIM中建筑室内空间、建筑表皮、建筑室外空间被整合成一个相互关联的逻辑系统。建筑设计从空间关系控制入手,平面布置和空间设计同步进行,空间直观反映建筑表皮并形成建筑立面。BIM为空间设计方法提供了强有力的技术支持,使内外兼容的空间设计变得简单易行,让现代建筑设计回归建筑本质。

②  BIM带给建筑设计方法的转型之二是从粗放设计到集成设计。当前,我国作为劳动密集型产业的建筑业与技术密集型产业(如装备制造业)相比,无论设计还是生产都是粗放型的。粗放型设计表现为各个专业设计图纸的深度浅、质量低以及各专业间的集成化程度低,其工作方法是各自为政,采用传统的提条件图方法协同,集成化程度处于以图纸为中介的落后模式,效率低下且设计品质低。BIM以三维信息模型为基本集成平台,改变了建筑工程传统单兵作战的工作方式和模式,从异步的、松散联系的各专业散设计转化为同步的、紧密联系的各专业协同设计。

③  BIM集成化主要体现在3个方面。一是设计工种的集成。建筑师、结构工程师、设备工程师等设计工种在同一个三维信息模型下工作,实现设计技术自身的协同,减少工种图纸间的“错漏缺”现象,而不仅是制图标准、文档管理的传统协同。二是设计各阶段的集成。运用BIM,利用参数化构件组成的模型修改,可以省去建筑方案设计与后续设计(如初步设计、施工图设计)之间繁重的重绘工作,避免设计各环节脱节,便于根据实际工程要求对原方案的梳理及修改工作。三是设计完成后各阶段的集成。BIM包含建筑工程从设计、使用直至建筑使用周期终结的所有信息参数,这些信息始终建立在一个三维模型数据库中,业主、施工单位及政府管理部门都可基于这个统一的模型协同工作。

(3)建筑信息模型的实施改变了工程项目的协作过程。在我国“生产型”设计模式为主导的现状下,从建筑设计行业入手实施BIM,可以帮助建筑工程的参与者联系更加紧密,提高决策的效率和正确性,为项目提供互相协调、一致及可运算的信息。建筑工程参与者包括业主、施工单位、政府及其他的相关管理部门等。施工单位利用BIM的信息技术,可以更好地进行施工计划,更准确地进行工程造价的计算;材料供应商,尤其是预制构件的生产商,能够更好地利用数控设备进行生产和虚拟安装,提高构件的生产和安装水平;政府审批部门利用BIM可以更好、更快地理解设计意图,提高设计审批效率;设施管理部门在工程竣工后得到比传统竣工图更详尽的建筑工程信息,实施现代化、可视化的设施管理。BIM在工程项目的协作范畴内,对建筑行业的主要参与方均产生了积极的影响,它使设计在工程的建设过程中更显现其主导作用,使工程项目信息得到更好地创建、共享,改变了工程项目的协作过程,使之更加协调、统一。

 
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