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BIM专题


    注:本专题并非是对国内外BIM技术研究和应用的综述,其内容全部来源于清华大学土木工程系张建平教授团队(包括本人)十多年的研发成果,是我们团队对BIM的概念、技术和应用的思考,所列举的应用也是我们团队的实际工作。


BIM简介

【BIM的定义与概念】

    BIM是从继承和发展于机械制造业的建筑产品模型(Building Product Model,BPM)的概念演化而来,它通过对建筑构件及其相互关系建立统一的、完整的数字模型,来最大限度的实现建筑信息数字化的全信息模型。更确切地说,它是一个智能化的建筑物三维模型,能够连接建筑生命期不同阶段的数据、过程和资源,是对工程对象的完整描述,可被建筑项目各参与方普遍使用,帮助项目团队提升决策的效率与正确性。美国国家标准技术研究院给出的定义为:BIM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,是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达
    BIM的提出源于建筑业产业结构的分散性所导致的信息共享问题,旨在通过引入先进的信息技术手段,基于三维信息模型,解决工程项目中各个独立参与方之间或内部的分布式异构工程数据难以交流和共享的问题。是一种从根本上解决建设项目规划、设计、施工以及维护管理等各阶段应用系统之间的信息断层,实现全过程的工程信息集成和管理的方法和技术手段。
    如果说计算机辅助制图和计算机辅助设计(CAD)的发展使工程师们甩掉图板是建筑行业信息化的第一次革命,则BIM的提出、引入和发展很可能被定义为建筑行业的第二次信息化革命。另一方面,BIM的提出和应用,除了在技术上对建筑行业行为进行改进和创新以外,更挑战着传统的行业行为模式和管理方式,使得建筑生命期管理不再停留在概念和想象中,而是让所有的行业参与人感受到了技术变革所带来的希望。
    BIM的出现是CAD发展历史上的一个重要里程碑,其概念也被多数商品化CAD软件所应用,如Autodesk的Architecture Desktop(ADT)系列、Revit系列,Bentley的Architecture系列,Graphisoft的ArchiCAD系列、Nemetschek的AllPlan、PKPM系列软件、广联达系列软件(如GCD)等。

【BIM的特征】

    张建平教授曾总结到,BIM具有的三个特征:完备性、关联性和一致性。
    BIM的完备性是指,BIM除了包含工程对象3D几何信息和拓扑关系的描述,更重要的是包含了完整的工程信息描述。例如包括设计信息(结构类型、建筑材料、工程性能等)、施工信息(施工工序、进度、成本、质量以及人力、机械、材料资源等)、维护信息(工程安全性能、材料耐久性能等)以及关联信息(对象之间的工程逻辑关系等)。另一方面,BIM将作为一个完备的单一的工程数据集,不同用户可从这个单一的数据集中获取所需的数据和工程信息。
    BIM的关联性是指,BIM中的对象是可识别且相互关联的;如果模型中的某个对象发生变化,与之关联的所有对象都会随之更新;系统能够对模型的信息进行分析和统计,并生成相应的图形和文档;BIM能根据用户指定的方式进行显示,例如,在二维视图中生成各种施工图,如平面图、剖面图、详图等,且BIM模型可以展示为不同的三维视图,生成三维效果图。
    BIM的一致性是指,在工程生命期的不同阶段模型信息是一致的,同一信息无需重复输入。而且,这些信息模型能够自动演化,模型对象在不同阶段可以简单地进行修改和扩展,而无需重新创建,从而减少了信息不一致的错误。例如,在方案设计阶段,道路的表示形式是单一中心线;在初步设计阶段,道路用完整的中心线、路缘、路肩和道路红线表示;在施工图设计阶段,道路需要用完整、详细的道路图纸和模型表示。因此,在设计过程中,这些道路信息无需重新输入或多次输入,对中心线对象可以简单地进行修改和扩展,以包含下一阶段的设计信息,并与当前阶段的设计要求保持细节一致。
    除了张建平教授所总结的三个特点外,本人以为作为一个真正的BIM应用(相对于伪BIM而言),应该有如下的五个关键点:
      基于三维模型
      三维模型之间存在着关联关系
      三维模型中除了几何信息外,还包括各种其他工程信息
      其目的是面向建筑全生命期的信息共享和传递
      可且应当作为一个工程项目唯一的数据源

【BIM的价值】

    张建平教授曾总结到,BIM具有三个方面的价值。
    1、解决当前建筑领域信息化的瓶颈问题
      建立单一工程数据源:工程项目各参与方使用的是单一信息源,确保信息的准确性和一致性;
      实现项目各参与方之间的信息交流和共享:从根本上解决项目各参与方基于纸介质方式进行信息交流形成的“信息断层”、应用系统之间“信息孤岛”问题。
    2、推动现代CAD技术的应用
      集成化:使设计、施工、管理一体化
      网络化:异地设计、协同工作
      智能化:自动设计、决策支持、方案评估
    3、促进建筑生命期管理
      对建筑生命期各阶段的工程性能、质量、安全、进度和成本进行集成化管理;
      对建设项目生命期总成本、能源消耗、环境影响等进行分析、预测和控制。