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    BIM技術引入促進設計過程信息集成

    BIM技術引入促進設計過程信息集成

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    建筑設計過程中,方案設計和工程設計常常由不同的團隊完成。方案設計階段的建筑師只關心造型設計和粗略的功能布局,許多細化工作在后面幾個階段完成。這容易造成設計上的脫節。例如,方案設計中常見的立面窗戶與內部功能沖突等問題。如果使用建筑信息模型,這類問題在方案設計階段就能夠得到很好的解決。此外,很多方案轉交給后續階段的建筑師后,建筑師須根據實際工程要求對原方案進行梳理,有時甚至是重新繪制一遍圖紙,一方面工作量大,另一方面常因工程要求或簡單錯誤導致不能很好的保障原設計概念。例如建筑構件常因結構或構造原因不能與方案設計完全一致。而如果使用一套建筑信息模型用于設計的所有階段,則一方面可以減少各專業圖紙間的“錯、漏、碰、缺”,另一方面表現在建筑師對設計品質的控制力度大大加強。建筑師可以加強對設計概念的控制,改變“方案一個樣,施工圖另一個樣”的弊??;無論在方案階段還是在施工圖階段,建筑師可以對建筑細節進行直觀的研究,加強細部設計的控制力度。


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    各個設計階段的數據信息,通過BIM三維模型,精確完整的傳遞到下一階段進行深化設計。


    此外,施工階段可以利用RIFD、GPS定位的技術結合三維模型表達減少施工錯誤。


    BIM與管線綜合


    在大型、復雜的建筑工程項目設計中,由于系統繁多、空間復雜,常常出現管線之間、管線與結構構件之間發生沖突的情況,或影響建筑室內凈高及空間效果,或給施工造成麻煩,導致返工或浪費,甚至可能存在安全隱患。在傳統的設計流程中常通過二維管線綜合設計來協調各專業的管線布置。


    然而,以二維的形式確定三維的管線關系,技術上存在著先天不足,效果上不能讓人滿意。二維管線綜合只是將各專業的平面管線布置圖進行簡單的疊加,按照一定的原則確定各種管線的相對位置,進而確定各管線的原則性標高,在針對關鍵部位繪制局部的剖面圖。


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    二維管線綜合存在著以下缺陷


    1)管線交叉的地方靠人眼觀察,一方面沖突情況無法完全暴露;另一方面難以全面考慮,綜合分析,常常顧此失彼,解決了一處碰撞,又帶來別處的碰撞。


    2)管線標高多為原則性確定相對位置,難以全面精確地定位,相對較多問題需要遺留至現場解決。


    3)多專業疊合的二維平面圖紙圖面復雜繁亂,不夠直觀。對于多管交叉的復雜部位無法充分表達。


    4)雖然以各專業的工藝布置要求為指導原則進行布置,對于空間、結構特別復雜的建筑,或是凈空要求非常高的情況,二維的管線綜合設計方式往往無能為力。


    由于傳統的二維管線綜合設計存在以上的不足,采用BIM技術進行的三維管線綜合設計方式就成為針對大型、復雜建筑的管線布置問題的優選解決方案。


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    BIM管線綜合設計簡介


    在管線綜合設計中,處理建筑、結構構件外,相對側重于建立設備管線部分。設備管線按照各專業的圖紙,分系統進行建模,各系統設置不同顏色以便區分,在建模的過程中即可觀察管線間的空間關系并予以調整,在布局區域完成建模后,也可使用軟件的碰撞檢測功能,檢測并消除碰撞。三維的BIM模型使得精確地調整管線高度成為可能。為滿足凈高要求,在多管交匯的地方進行了非常精細的避讓。


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    BIM管線綜合設計的優勢


    BIM模型設計是對整個建筑設計的一次“預演”,建模的過程同時也是一次全面的“三維校審”過程,在此過程中可發現大量隱藏在設計中的問題,在傳統的單專業校審過程中很難被發現,但在BIM模型面前則無法遁形,提升了整體設計質量,并大幅減少后期工地處理的投入。


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    與傳統2D管線綜合對比,三維管線綜合設計的優勢具體體現在:


    1)BIM模型整合了所有專業的信息,對專業協調的結果進行全面檢驗,專業之間的沖突、高度方向上的碰撞是檢測的重點。模型均按真實尺度建模,傳統表達予以省略的部分(比如管道保溫層等)均得以展現,能將各種隱藏的問題暴露出來。


    2)建筑、結構、機電全專業建模并協調優化,全方位的三維空間模型可在任意位置多角度觀察審閱,或進行漫游瀏覽,管線關系一目了然。


    3)可進行管線碰撞的檢測,可全面快捷地檢測管線之間、管線與建筑、結構之間的所有碰撞問題。


    4)能以三維DWF/PDF等三維方式提交設計成果,可以非常直觀地表達所有管線的變化及各區域的凈高,用于審閱或施工配合。


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    管線綜合與碰撞測試


    在大型建筑項目或復雜的建筑項目的管線綜合中,依靠人力進行檢測和排查大量的構件沖突是一項艱巨的工作,BIM模型的碰撞檢測功能則充分發揮計算機對龐大數據的處理能力。


    碰撞檢測即對建筑模型中的建筑構件、結構構件、機械設備、水暖電管線等進行檢查,以確定它們之間不發生交叉、碰撞,導致無法施工的現象。目前的二維CAD軟件做不到這一點,因為碰撞檢測所需基本信息至少要有構件的空間幾何尺寸,另外還要求軟件封裝對這些信息進行計算的函數,這些是基于BIM面向對象的設計軟件才能提供的功能。碰撞檢測的原理是利用數學方程描述檢測對象輪廓,調用函數求檢測對象的聯立方程是否有解。


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    在建筑設計中的碰撞大致有五類:


    (1)實體碰撞,即對象間直接發生交錯;


    (2)延伸碰撞,如某設備周圍需要預留一定的維修空間,或出于安全考慮與其他構件間應滿足最小間距要求,在此范圍內不能有其他對象存在;


    (3)功能性阻礙,如管道擋住了日光燈的光,雖未發生實體碰撞,但后者不能實現正常功能;


    (4)程序性碰撞,即在模型設計中管線間不存在碰撞問題,但施工中因工序錯誤,一些管線先施工致使另外的管線無法安裝到位;


    (5)未來可能發生的碰撞,如系統擴建、變更。當模型的各個專業(建筑、結構、設備)設計完成,集成到一個建筑模型中,制定相應的檢測規則,即可進行碰撞檢測,碰撞檢測節點將自動生成截圖及包含相交部分長度,碰撞點三維坐標等信息的詳細的檢測報告,便于查找碰撞的構件和位置。通過碰撞檢測可以查找風道水管是否相交、空調管道的高度是否合適等,在施工前避免不必要的錯誤,節省人力物力。


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    BIM與協同設計


    目前我們所用的協同設計,很大程度上是指基于網絡的一種設計溝通交流手段,以及設計流程的組織管理形式。包括:通過CAD文件之間的外部參照,使得專業之間的數據得到可視化共享;通過網絡消息、視頻會議等手段,使設計團隊成員之間可以跨越部門、地域進行成果交流、開展方案評審或討論設計變更;通過建立網絡資源庫,使設計者能夠獲得統一的設計標準;通過網絡管理軟件的輔助,使項目組成員以特定角色登錄,可以保證成果的實時性及唯一性,并實現正確的設計流程管理等。


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    現在大量使用的基于二維CAD模式下的協同,更多的體現在制圖標準和文檔管理的協同,這是一種低技術含量的集成方式。雖然在一定程度上提高了效率,但對提高設計質量,減少專業間的技術協同錯誤,其效果并不顯著。其原因在于二維CAD工作環境不能提供一個良好的協同工作平臺,二維CAD繪制的圖紙都是相對獨立的信息,不具有關聯性,例如平面、立面、剖面是無法被同步修改的。


    而建筑信息化模型的出現,則從全新角度帶來了協同設計的革命。BIM以三維信息模型所形成的數據庫為基本集成平臺,模型中所有的數據信息都是相互關聯的,改變模型中的某一部分,所有與其相關的內容都會發生相應的變化。所以,在技術上更適合于協同工作的模式,甚至可以這樣說,BIM模型和協同設計是密不可分的,因為BIM使各專業基于同一個模型進行工作,從而使真正意義上的三維集成協同設計成為可能,將徹底改變傳統的單兵作戰的工作方法和工作模式。


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    同時,由于BIM模型可以應用于工程項目的全生命周期,所以,對于建筑設計企業、施工企業、發展商、物業管理單位以及各相關單位之間的協同提供了良好的協同工作的基礎。


    同時,BIM不僅給設計人員提供一個三維實體模型,同時還提供包含了材料信息、工藝設備信息、進度及成本信息等,這些信息的引入,使各專業均可以采用BIM模型的數據進行計算分析或者統計,使各專業間的協同達到更高的層次。


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    從這個意義上說,協同已經不再是簡單的文件參照??梢哉fBIM技術將為未來協同設計提供底層支撐,大幅提升協同設計的技術含量。BIM模型帶來的不僅是技術,也將是新的工作流及新的行業慣例。


    因此,未來的協同設計,將不再是單純意義上的設計交流、組織及管理手段,它將與BIM融合,成為設計手段本身的一部分。借助于BIM的技術優勢,協同的范疇也將從單純的設計階段擴展到建筑全生命周期的設計、施工、運營、維護等各個方面。


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    (責任編輯:何雯麗)



    延伸閱讀:

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    [責任編輯:Susan]

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