何羅

【摘 要】建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）和建設(shè)工程生命周期管理（Building Lifecycle Management，BLM）是近年來(lái)在建筑數(shù)字技術(shù)中出現(xiàn)的新概念、新技術(shù)，BIM技術(shù)已成為當(dāng)今建筑設(shè)計(jì)軟件采用的主流技術(shù)。BLM是一種以BIM為基礎(chǔ)，創(chuàng)建、管理和共享信息的數(shù)字化方法，能夠大大減少資產(chǎn)在建筑物整個(gè)生命期（從構(gòu)思到拆除）中的無(wú)效行為和各種風(fēng)險(xiǎn)，是建設(shè)工程管理的最佳模式。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；綠色建筑；全生命周期

0 引言

近年來(lái)，隨著產(chǎn)業(yè)革命和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字技術(shù)的更新發(fā)展日新月異。在數(shù)字技術(shù)的推動(dòng)下，各行各業(yè)科技進(jìn)步有力地促進(jìn)了行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平、勞動(dòng)生產(chǎn)率水平和管理水平在不斷提高。但是，相對(duì)于其他一些行業(yè)，我國(guó)的建筑業(yè)、建筑設(shè)計(jì)行業(yè)應(yīng)用建筑數(shù)字技術(shù)的水平仍然不高。在當(dāng)前數(shù)字技術(shù)飛速發(fā)展的情況下，我們必須提高對(duì)建筑數(shù)字技術(shù)的認(rèn)識(shí)。Autodesk公司提出了BIM的概念，即在傳統(tǒng)的三維幾何模型基礎(chǔ)上構(gòu)建面向建設(shè)工程全生命周期的工程信息模型，并支持工程信息的交換、共享和管理，以實(shí)現(xiàn)“建筑全生命周期管理”。可從下面3點(diǎn)加以理解：

1）應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)是在空間中安排三維元素的集合，這些元素包括梁、柱、樓板、門(mén)、窗等；2）設(shè)計(jì)必須包含相互作用且具有明確定義的元素，可以從相同描述的元素中獲得剖面圖、平面圖、軸測(cè)圖或透視圖等；對(duì)任何設(shè)計(jì)上的改變，在圖形上的更新必須一致，因?yàn)樗械膱D形都取自于相同的元素，因此可以一致性的做資料更新；3）計(jì)算機(jī)提供一個(gè)單一的集成數(shù)據(jù)庫(kù)用做視覺(jué)分析及量化分析，任何量化分析都可以直接與之結(jié)合。

1 BIM 建筑信息模型及其發(fā)展

早期基于二維圖形的繪圖系統(tǒng)其本質(zhì)上只是手工繪圖的延伸，而基于三維幾何圖形的計(jì)算機(jī)輔助繪圖系統(tǒng)則在很大程度上提升和加強(qiáng)了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)手段，借助于三維造型系統(tǒng)，設(shè)計(jì)師可以采用類(lèi)似于虛擬建造的方式來(lái)建立三維建筑幾何模型，從而以一種更為直接和形象的方式工作。

各構(gòu)件對(duì)象之間是相互關(guān)聯(lián)的對(duì)象， 通過(guò)各種不同種機(jī)制，各構(gòu)件對(duì)象之間存在著內(nèi)在的邏輯聯(lián)系，從而將多個(gè)構(gòu)件整合為一個(gè)單一的、多層次的、高度集成的工程項(xiàng)目模型。BIM建筑信息模型，旨在連接建設(shè)項(xiàng)目生命周期不同階段的數(shù)據(jù)、過(guò)程和資源，建立單一工程數(shù)據(jù)源，從而解決分布的、異構(gòu)的工程數(shù)據(jù)之間的一致性和全局共享問(wèn)題，進(jìn)而支持建設(shè)項(xiàng)目生命周期中動(dòng)態(tài)的工程信息創(chuàng)建、管理和共享。實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目的全生命周期管理。

2 BIM 建筑信息模型的應(yīng)用特點(diǎn)

在項(xiàng)目中引入BIM，相對(duì)于采用傳統(tǒng)的CAAD手段，BIM建筑信息模型具有更大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。下面以Autodesk公司的Revit建筑信息模型平臺(tái)為例，來(lái)闡述BIM與傳統(tǒng)CAAD軟件之異同及BIM的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

2.1 支持設(shè)計(jì)者以更自然的設(shè)計(jì)交互模式工作

采用Revit進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)類(lèi)似于創(chuàng)建與實(shí)際的建筑相對(duì)應(yīng)的數(shù)字化建筑模型的過(guò)程，使用者創(chuàng)建數(shù)字化的建筑模型過(guò)程類(lèi)似于挑選并添加不同的建筑構(gòu)件，如墻體、門(mén)窗、屋頂、樓梯等，來(lái)搭建建筑本身的過(guò)程。從使用者與計(jì)算機(jī)交互來(lái)講，采用這種類(lèi)似于虛擬建造的應(yīng)用模式，其相對(duì)于傳統(tǒng)的基于圖形的計(jì)算機(jī)制圖系統(tǒng)則更為形象、直觀和生動(dòng)。

2.2 工程數(shù)據(jù)與構(gòu)建模型高度集成

由于構(gòu)建的設(shè)計(jì)者可以定義某構(gòu)件在不同的視圖下該如何表現(xiàn)，并且，其表現(xiàn)屬性是可以被訪問(wèn)及調(diào)整的，比如門(mén)的開(kāi)啟方向開(kāi)關(guān)，可以通過(guò)平面視圖中的控制開(kāi)關(guān)圖標(biāo)來(lái)調(diào)整門(mén)的的開(kāi)啟方向，構(gòu)建的三維模型也會(huì)做出相應(yīng)的調(diào)整。即在BIM模型中工程數(shù)據(jù)與構(gòu)建模型是高度集成的，而工程中實(shí)際應(yīng)用的二維圖紙文檔只會(huì)是BIM模型的“副產(chǎn)品”之一。

2.3 單一建筑模型使得項(xiàng)目修改高度智能及自動(dòng)化

相對(duì)于傳統(tǒng)的基于圖形的CAD系統(tǒng)，BIM產(chǎn)生的是“協(xié)調(diào)的、內(nèi)部一致的、可運(yùn)算的建筑信息”。BIM從實(shí)現(xiàn)層上采用了參數(shù)化模型工具，而參數(shù)模型固有的的雙向連續(xù)性和修改的及時(shí)性及其全面?zhèn)鬟f變更的特性。從而帶來(lái)了高質(zhì)量、協(xié)調(diào)一致、可靠的模型成果。參數(shù)化模型又和尺寸標(biāo)注是雙向關(guān)聯(lián)的，對(duì)各個(gè)對(duì)象間關(guān)系所作的任何修改都會(huì)立刻通過(guò)參數(shù)化修改引擎在整個(gè)設(shè)計(jì)中反映出來(lái)，從而大大地提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率，最大程度的減少圖紙出錯(cuò)的可能性。

2.4 支持工程文檔創(chuàng)建、發(fā)布、管理整個(gè)過(guò)程應(yīng)用

由Autodesk Revit創(chuàng)建的涉及建筑信息的創(chuàng)建、發(fā)布、管理的BIM模型與傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)產(chǎn)生的主要以二維圖檔為主的工程信息是截然不同的。將創(chuàng)建的信息發(fā)布為面向Web的矢量圖形文件即DWF格式文檔，其支持三維圖形格式和用戶批注及簽名，這就為工程文檔電子化提供了必要的技術(shù)支持，另外，作為面向于用戶協(xié)同設(shè)計(jì)的Busszaw則為整個(gè)工程文檔的發(fā)布及管理提供了有效的技術(shù)手段。

2.5 Revit軟件及構(gòu)件的面向?qū)ο筇卣?/p>

Revit軟件從實(shí)現(xiàn)和具體的應(yīng)用都帶有軟件工程的面向?qū)ο蠹夹g(shù)的特點(diǎn)，基本原則及出發(fā)點(diǎn)在于盡可能的模擬人類(lèi)習(xí)慣的思維方式，將描述問(wèn)題的問(wèn)題空間與實(shí)現(xiàn)解法的解空間在結(jié)構(gòu)上盡可能一致。 其具有以下特點(diǎn)：

1）認(rèn)為客觀世界由各種對(duì)象組成，復(fù)雜的對(duì)象可以由比較簡(jiǎn)單的對(duì)象以某種方式組合而成；2）所有的對(duì)象可劃分為一種對(duì)象類(lèi)，每個(gè)對(duì)象類(lèi)都定義了一組數(shù)據(jù)和方法。數(shù)據(jù)用于表示對(duì)象的靜態(tài)特性，是對(duì)象的狀態(tài)信息，方法則是施加于該對(duì)象的操作；3）類(lèi)具有一定的繼承性，可以從某個(gè)類(lèi)派生出不同的子類(lèi)，按照其繼承的關(guān)系，父類(lèi)與子類(lèi)構(gòu)成其具有層次結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)；4）對(duì)象彼此之間通過(guò)消息互相聯(lián)系。

2.6 Revit平臺(tái)的集成及協(xié)同特性

Revit-平臺(tái)集成了建筑、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)（空調(diào)、機(jī)械、電器等多種專(zhuān)業(yè)）。同時(shí)不同專(zhuān)業(yè)的工程設(shè)計(jì)人員在不同的設(shè)計(jì)平臺(tái)上創(chuàng)建的構(gòu)件模型在不同軟件中均可以被完整的識(shí)別應(yīng)用。當(dāng)然Revit還支持協(xié)同工作，其可以通過(guò)工作集將設(shè)計(jì)工作劃分為多個(gè)實(shí)現(xiàn)單元，不同建筑師可以“并行”的工作，同時(shí)，多個(gè)用戶可以通過(guò)構(gòu)件共享的機(jī)制針對(duì)某個(gè)工作集并發(fā)操作。

2.7 建立在BIM模型上的建筑性能分析

BIM建筑信息模型是一個(gè)集成的、富含可用建筑信息的構(gòu)件模型， 以Revit為例，針對(duì)建筑性能分析的多個(gè)方面都是直接應(yīng)用在BIM模型本身。例如Revit支持gbXML標(biāo)準(zhǔn)，gbXML是專(zhuān)為綠色建筑設(shè)計(jì)與評(píng)估而定義的一種XML應(yīng)用，gbXML結(jié)構(gòu)中描述和定義了建筑的空間和維護(hù)結(jié)構(gòu)等要素，可以被GeoPraxis的Green Building Studio在線服務(wù)所使用，這樣，一旦在設(shè)計(jì)過(guò)程中建立了BIM模型，就可將其導(dǎo)出并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提交到在線服務(wù)站點(diǎn)，通過(guò)其反饋的能耗及負(fù)荷數(shù)據(jù)來(lái)修改設(shè)計(jì)。

3 BIM與綠色建筑

綠色建筑設(shè)計(jì)是一個(gè)跨學(xué)科、跨階段的綜合性設(shè)計(jì)過(guò)程，而B(niǎo)IM模型則正好順應(yīng)此需求，實(shí)現(xiàn)了單元數(shù)據(jù)平臺(tái)上各個(gè)工程的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)集中。BIM的實(shí)施能將建筑各項(xiàng)物理信息分析從設(shè)計(jì)后期顯著提前，有助于建筑師在方案階段進(jìn)行綠色建筑的相關(guān)決策。因此，運(yùn)用BIM來(lái)貫穿綠色建筑的實(shí)施，將技術(shù)信息化與管理信息化融會(huì)貫通，以實(shí)現(xiàn)更有效的項(xiàng)目全生命周期管理和企業(yè)資源計(jì)劃，已是我國(guó)建筑領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

BIM軟件作為一種繪制方式的革新和全新的設(shè)計(jì)方式，具有設(shè)計(jì)效率更高，設(shè)計(jì)錯(cuò)誤更少，設(shè)計(jì)質(zhì)量更好的特點(diǎn)。BIM概念的引入和推廣是需要包括軟件開(kāi)發(fā)商在內(nèi)的各行業(yè)人員共同努力的，針對(duì)其不完善的地方，建筑設(shè)計(jì)者應(yīng)在協(xié)同設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)化方面設(shè)定近期目標(biāo)，并在實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，向軟件開(kāi)發(fā)商進(jìn)行反饋使BIM的發(fā)展進(jìn)入良性循環(huán)。隨著建筑行業(yè)信息化進(jìn)程的加快，BIM設(shè)計(jì)也將不斷完善和成熟，大力推廣BIM技術(shù)將有助于提高建筑企業(yè)的管理水平與技術(shù)水平，提高工程質(zhì)量和效率，增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)快速發(fā)展的城市建設(shè)帶來(lái)了越來(lái)越緊迫的設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)時(shí)間，層出不窮的新材料、新技術(shù)以及新的設(shè)計(jì)思想，這些都要求設(shè)計(jì)人員要不斷更新自我，進(jìn)行再學(xué)習(xí)。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]