楊 熊, 于軍琪, 趙安軍

(西安建筑科技大學(xué) 信息與控制工程學(xué)院, 陜西 西安 710055)

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BIM技術(shù)在建筑智能化中的應(yīng)用

楊 熊, 于軍琪, 趙安軍

(西安建筑科技大學(xué) 信息與控制工程學(xué)院, 陜西 西安 710055)

介紹了BIM技術(shù)的特點,分析了BIM技術(shù)在建筑智能化設(shè)計階段、施工階段、交付運行階段的應(yīng)用。提出BIM技術(shù)具有可視性、協(xié)調(diào)性、模擬性、信息完備性等特征,滿足了建筑智能化的要求,可縮短工期,降低成本,從而提升項目價值,在建筑智能化領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

BIM技術(shù); 建筑智能化; 設(shè)計階段; 施工階段

楊 熊(1990—),男,碩士研究生,研究方向為智能建筑。

0 引 言

建筑信息模型(Building Information Modeling BIM)技術(shù)以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)為模型基礎(chǔ),通過建立三維建筑模型,模擬建筑物所具有的真實信息。在建筑項目中,利用BIM建筑完整信息來進行指導(dǎo)施工,在很大程度上可縮短工期、降低成本、減少資源浪費,從而提升項目價值[1-2]。

1 BIM技術(shù)特點

(1) 可視化?？梢暬挂酝鶊D紙上線條式的構(gòu)建變成了一種三維的立體實物圖,為各個建設(shè)項目的參與方提供了便捷性。尤其在項目設(shè)計、建造、運行過程中,各方的溝通、討論、決策都是在可視化狀態(tài)下進行的。

(2) 協(xié)調(diào)性。由于傳統(tǒng)建筑行業(yè)的模式是離散、順序化的,導(dǎo)致設(shè)計環(huán)節(jié)施工階段常出現(xiàn)由于溝通不暢而出現(xiàn)的碰撞問題。BIM在整個建筑周期的前期可以規(guī)避掉這些碰撞,不僅可以提高整個建筑的設(shè)計質(zhì)量,也縮短了工期,降低了費用成本。

(3) 模擬性。BIM技術(shù)可以模擬難以實際進行的操作,如在設(shè)計階段進行節(jié)能模擬、日照模擬、熱傳導(dǎo)模擬等,施工階段進行四維(在三維模型中加入時間信息)施工模擬,從而確定合理的施工方案,還可以進行五維(四維模擬中加入造價信息)施工模擬,從而實現(xiàn)成本控制[3]。

(4) 優(yōu)化性。BIM提供了建筑完整的實際信息,包括建筑物幾何信息、物理信息、規(guī)則信息、構(gòu)件的屬性、性能信息等?，F(xiàn)代建筑物的復(fù)雜程度高,BIM技術(shù)及與其配套的各種優(yōu)化工具提供了對復(fù)雜項目進行優(yōu)化的可能。如把項目的投資和回報結(jié)合起來,使業(yè)主對設(shè)計方案更具有選擇性;對施工方案進行優(yōu)化,可以顯著地降低項目成本。

(5) 可出圖性。BIM出圖突出的特點體現(xiàn)在立面圖的導(dǎo)出,模型完成后可以隨意導(dǎo)出各個立面圖和平面圖。

(6) 信息完備性。BIM除了對項目三維模型的展示,還包括完整的工程信息描述,如建筑材料的名稱、特性、供應(yīng)廠商、造價信息等，以及施工工序、進度偏差、荷載試驗、各個構(gòu)建在邏輯上的聯(lián)系。

(7) 一體化性。在整個建筑生命周期的不同階段,BIM建筑信息一致,并且隨著項目的進展,各個信息能夠自動更新。

(8) 參數(shù)化性。BIM建筑模型中,各個構(gòu)件都具有一定的參數(shù)限制,不同構(gòu)件的參數(shù)存在一定的關(guān)聯(lián)性,對同類構(gòu)建參數(shù)的修改就可以改變整個模型中該構(gòu)件的特性和類型屬性。

2 建筑智能化發(fā)展要求

建筑智能化以建筑物為平臺,基于各類智能化信息的綜合運用,集構(gòu)架、系統(tǒng)、應(yīng)用、管理及優(yōu)化組合為一體,具有感知、傳輸、記憶推理、判斷和決策的綜合智慧能力,形成以人、建筑、環(huán)境、互為協(xié)調(diào)的綜合體,為人們提供安全、高效、便利和可持續(xù)發(fā)展功能環(huán)境。隨著科技的不斷發(fā)展,人們對建筑智能化提出了更高的要求。

(1) 創(chuàng)造安全、健康、舒適宜人的辦公、生活環(huán)境。建筑智能化首先確保安全和健康,其空調(diào)系統(tǒng)能檢測出空氣中的有害污染物含量,并自動消毒。智能大廈化對溫度、濕度、光照自動調(diào)節(jié),甚至控制色彩、背景噪聲與味道。智能化的小區(qū)應(yīng)具備一卡通系統(tǒng),使門禁、物業(yè)、水電費等更加便捷。

(2) 綠色節(jié)能。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示,建筑空調(diào)和照明系統(tǒng)的能耗很大,約占總能耗的70%,在滿足使用者對環(huán)境要求的前提下,建筑智能化應(yīng)盡可能地利用自然光和大氣冷量或熱量來調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度,最大限度節(jié)省能源,對室內(nèi)環(huán)境實施不同標(biāo)準(zhǔn)的自動化控制。

(3) 滿足多種用戶對不同環(huán)境功能的要求。傳統(tǒng)建筑根據(jù)事先給定的功能要求,完成其建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計,如辦公的小開間不允許改成大堂,建筑智能化要求其結(jié)構(gòu)設(shè)計必須具有智能化,除支持樓宇自動化、辦公自動化、通信自動化功能實現(xiàn)外,必須具備開放式、大跨度框架結(jié)構(gòu),允許用戶迅速、方便地改變建筑物的使用功能或重新規(guī)劃建筑平面。室內(nèi)辦公所必需的通信和電力設(shè)備也具有極大的靈活性,通過結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng),在室內(nèi)分布多種弱電和強電插座,只要改變跳接線,就可以迅速地改變插座功能。

(4) 現(xiàn)代化的辦公和通信條件,大大提升辦公效率。在建筑智能化中,用戶及時獲得金融商業(yè)情報及各種數(shù)據(jù)庫中的最新信息;通過國際計算機通信網(wǎng)絡(luò),隨時與各地的企業(yè)開展各種業(yè)務(wù)。

3 BIM技術(shù)在建筑智能化中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在建筑智能化的全生命周期應(yīng)用如圖1所示。

圖1 BIM技術(shù)在建筑智能化的全生命周期應(yīng)用

3.1 在建筑智能化設(shè)計階段的應(yīng)用

在概念設(shè)計階段,設(shè)計人員可以將建筑用地的各種勘測信息導(dǎo)入到BIM信息庫中。經(jīng)過對自然因素和人工因素等綜合計算,進行可行性研究,即利用BIM技術(shù)搭建場地環(huán)境模型,進行日照分析,并根據(jù)BIM模型提供的模擬數(shù)據(jù),確定更加合理化的建筑形體[4]。

在方案設(shè)計階段,設(shè)計人員根據(jù)環(huán)境和方位的具體關(guān)系,提出機電方案、環(huán)境布局,并利用BIM軟件對多個方案進行數(shù)量化對比,選出符合可持續(xù)發(fā)展和智能化的設(shè)計方案。

在初步設(shè)計階段,土建專業(yè)根據(jù)方案的可行性和合理性,創(chuàng)建建筑和結(jié)構(gòu)初步設(shè)計模型。機電專業(yè)基于模型在BIM平臺上協(xié)同設(shè)計,提高設(shè)計的質(zhì)量和進度。

在施工設(shè)計階段,利用BIM軟件可以解決施工安裝、技術(shù)方法、材料配比、工程預(yù)算等方面的問題。土建專業(yè)和機電專業(yè)還可進行沖突檢測、三維布管布線、負載計算、豎向凈空優(yōu)化等基本應(yīng)用,創(chuàng)建土建和機電施工圖設(shè)計模型,并交付至施工準(zhǔn)備階段[5]。

3.2 在建筑智能化施工階段的應(yīng)用

據(jù)統(tǒng)計,建筑項目普遍存在效率低下的問題。在施工階段,由于BIM集成了材料、場地、機械設(shè)備、人員組成、天氣狀況等信息,并且以天為單位進行施工模擬,可以直觀地反映施工的各項工序,方便施工單位協(xié)調(diào)各專業(yè)的施工順序,合理組織班組進場施工,進行機械準(zhǔn)備、材料周轉(zhuǎn)等。

另外,施工人員可以通過BIM的協(xié)調(diào)性了解本專業(yè)的施工重點以及與相關(guān)專業(yè)的施工注意事項，提高施工質(zhì)量、進度和效率。

3.3 在建筑智能化交付運行的應(yīng)用

在建設(shè)工程結(jié)算期,BIM軟件中包含可運算的信息,可自動識別模型中不同構(gòu)件的名稱、屬性、尺寸、數(shù)量、性質(zhì)等,進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計。造價人員可以將BIM統(tǒng)計信息導(dǎo)出并進行匯總,簡化了施工算量的程序,提高了工程量的準(zhǔn)確性。

由于BIM技術(shù)集成了建筑全生命周期中完整的信息,因此在運行維護階段,可以給建筑的維修、保養(yǎng)帶來巨大的便利。

4 結(jié) 語

簡要介紹了BIM技術(shù)的特點,分析了BIM技術(shù)在建筑智能化中的應(yīng)用。BIM技術(shù)具有可視性、協(xié)調(diào)性、模擬性、信息完備性等特征,可滿足建筑智能化的安全性、高效性、舒適性、快捷性等要求,推動現(xiàn)代建筑行業(yè)的不斷創(chuàng)新,具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

[1] 楊志,鄧仁明,周齊國.建筑智能化系統(tǒng)及工程應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.

[2] 王娜.建筑智能化與可持續(xù)發(fā)展[J].低壓電器,2009(20):55-59.

[3] 黃亞斌.BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用實現(xiàn)[J].土木建筑工程信息技術(shù),2010，12(2):71-78.

[4] 蔡偉慶.BIM的應(yīng)用、風(fēng)險和挑戰(zhàn)[J].建筑技術(shù),2015,46(2):134-137.

[5] 胡珉,蔣中行.預(yù)制裝配式建筑的BIM設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)研究[J].建筑技術(shù),2016,47(8):678-682.

捕捉行業(yè)熱點 引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展

學(xué)術(shù)交流園地 產(chǎn)品推介平臺

Application of BIM Technology in Building Intelligence

YANG Xiong,YU Junqi,ZHAO Anjun

(School of Information and Control Engineering, Xi’an University of

Architecture and Technology, Xi’an 710055 China)

This paper introduced the characteristics of building information modeling(BIM) technology,and analyzed the applications of BIM technology in the design stage,construction stage and operation stage of intelligent building.BIM technology has the characteristics of visuality,harmony,imitativeness and information completeness,and meets the requirements of building intellgence,which shortens the construction period and reduces the costs.BIM technology improves the project value,and has an extensive prospect in building intelligence field.

building information modeling(BIM) technololgy; building intelligence; design stage; construction stage

TU 855

B

1674-8417(2016)10-0041-03

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.10.012

2016-09-28

于軍琪(1969—),男,教授，博士生導(dǎo)師,研究方向為建筑智能與節(jié)能控制技術(shù)。

趙安軍(1975—),男,副教授,研究方向為智能建筑。