28项超全BIM技术应用讲解

日期:2021-01-07 06:50 | 人气:

  施工企业要走出一条管理模式合理、产业不断升级的发展之路,需要结合实际项目,加强BIM技术在项目中的应用和推广。企业要结合自身条件和需求,遵循规范、合理的实施方法和步骤,做好BIN技术的项目实施工作,通过积极项目实践,不断积累经验,建立一批BIM技术应用标杆项目,充分发挥BIN技术在项目管理中的价值,BIM项目实践应用点主要有以下几个方面。
BIM技术应用

  1、深化设计

  (1)机电深化设计

  在一些大型建筑工程项目中,由于空间布局复杂、系统繁多,对设备管线的布置要求高,设备管线之间或管线与结构构件之间容易发生碰撞,给施工造成困难,无法满足建筑室内净高,造成二次施工,增加项目成本。基于BIM技术可将建筑、结构、机电等专业模型整合,再根据各专业要求及净高要求将综合模型导入相关软件进行碰撞检查,根据碰撞报告结果对管线进行调整、避让,对设备和管线进行综合布置,从而在实际工程开始前发现问题。

  (2)钢结构深化设计

  在钢结构深化设计中利用BTM技术三维建模,对钢结构构件空间立体布置进行可视化模拟,通过提前碰撞校核,可对方案进行优化,有效解决施工图中的设计缺陷,提升施工质量,减少后期修改变更,避免人力、物力浪费,达到降本增效的效果。具体表现为:利用钢结构BIN模型,在钢结构加工前对具体钢构件、节点的构造方式、工艺做法和工序安排进行优化调整,有效指导制造厂工人采取合理有效的工艺加工,提高施工质量和效率,降低施工难度和风险。另外在钢构件施工现场安装过程中,通过钢结构BIM模型数据,对每个钢构件的起重量、安装操作空间进行精确校核和定位,为在复杂及特殊环境下的吊装施工创造实用价值。

  2、多专业协调

  各专业分包之间的组织协调是建筑工程施工顺利实施的关键,是提高施工进度的保障,其重要性毋庸置疑。目前,暖遥、给排水、消防、强弱电等各专业由于受施工现场、专业协调、技术差异等因素的影响,缺乏协调配合,不可避免地存在很多局部的、隐性的、难以预见的问题,容易造成各专业在建筑某些平面、立面位置上产生交叉、重叠,无法按施工图作业。通过BIM技术的可视化、参数化、智能化特性,进行多专业碰撞检查、净高控制检查和精确预留预埋,或者利用基于BTM技术的4D施工管理,对施工过程进行预模拟,根据问题进行各专业的事先协调等措施,可以减少因技术错误和沟通错误带来的协调问题,大大减少返工,节约施工成本。

  3、现场布置优化

  随着建筑业的发展,对项目的组织协调要求越来越高,项目周边环境的复杂往往会带来场地狭小、基坑深度大、周边建筑物距离近、绿色施工和安全文明施工要求高等问题,并且加上有时施工现场作业面大,各个分区施工存在高低差。现场复杂多变,容易造成现场平面布置不断变化,且变化的频率越来越高,给项目现场合理布置带来困难。BIM技术的出现给平面布置工作提供了一个很好的方式,通过应用工程现场设备设施族资源,在创建好工程场地模型与建筑模型后,将工程周边及现场的实际环境以数据信息的方式挂接到模型中,建立三维的现场场地平面布置,并通过参照工程进度计划,可以形象直观地模拟各个阶段的现场情况,灵话地进行现场平面布置,实现现场平面布置合理、高效。

  4、进度优化比选

  建筑工程项目进度管理在项目管理中占有重要地位,而进度优化是进度控制的关键。基于BIM技术可实现进废计划与工程构件的动态链接,可通过甘特图、网络图及三维动画等多种形式直观表达进度计划和施工过程,为工程项目的施工方、监理方与业主等不同参与方直观了解工程项目情况提供便捷的工具。形象直观、动态模拟施工阶段过程和重要环节施工工艺,将多种施工及工艺方案的可实施性进行比较,为最终方案优选决策提供支持,基于BIM技术对施工进度可实现精确计划、眼踪和控制,动态地分配各种施工资源和场地,实时跟踪工程项目的实际进度,并通过计划进度与实际进度进行比较,及时分析偏差对工期的影响程度以及产生的原因,采取有效措施,实现对项目进度的控制,保证项目能按时竣工。

  5、工作面管理

  在施工现场,不同专业在同一区域、同一楼层交叉施工的情况难以避免,对于一些超高层建筑项目,分包单位众多、专业间频繁交叉工作多,不同专业、资源、分包之间的协同和合理工作搭接显得尤为重要。基于BIN技术以工作面为关联对象,自动统计任意时间点各专业在同一工作面的所有施工作业,并依据逻辑规则或时间先后,规范项目每天各专业各部门的工作内容,工作出现超期可及时预警。流水段管理可以结合工作面的概念,将整个工程按照施工工艺或工序要求划分为一个可管理的工作面单元,在工作面之问合理安排施工顺序,在这些工作面内部,合理划分进度计划、资源供给、施工流水等,使得基于工作面内外工作协调一致。BIM技术可提高施工组织协调的有效性,BIM模型是具有参数化的模型,可以集成工程资源、进度、成本等信息,在进行施工过程的模拟中,实现合理的施工流水划分,并基于模型完成施工的分包管理,为各专业施工方建立良好的工作面协调管理而提供支持和依据。

  6、现场质量管理

  在施工过程中,现场出现的错误不可避免,如果能够将错误尽早发现并整改,对减少返工、降低成本具有非常大的意义和价值。在现场将BIM模型与施工作业结果进行比对验证,可以有效地、及时地避免错误的发生。传统的现场质量检查,质量人员一般采用目测、实测等方法进行,针对那些需要与设计数据校核的内容,经常要去查找相关的图纸或文档资料等,为现场工作带来很多的不便。同时,质量检查记录一般是以表格或文字的方式存在,也为后续的审核、归档、查找等管理过程带来很大的不便,BIM技术的出现丰富了项目质量检查和管理方式,将质量信息挂接到BIM模型上,通过模型浏览,让质量问题能在各个层面上实现高效流转。这种方式相比传统的文档记录,可以摆脱文字的抽象,促进质量问题协调工作的开展。同时,将BIW技术与现代化新技术相结合,可以进一步优化质量检查和控制手段。

  7、图纸及文档管理

  在项目管理中,基于BIM技术的图档协同平台是图档管理的基础。不同专业的模型通过BI集成技术进行多专业整合,并把不同专业设计图纸、二次深化设计、变更、合同、文档资料等信息与专业模壁构件进行关联,能够查询或自动汇总任意时问点的模型状态、模型中各构件对应的图纸和变更信息、以及各个施工阶段的文档资料。结合云技术和移动技术,项目人员还可将建筑信息模型及相关图档文件同步保存至云端,并通过精细的权限控制及多种协作功能,确保工程文档快速、安全、便提、受控地在项目中流通和共享。同时能够通过浏览器和移动设备随时随地浏览工程模型,进行相关图档的查询、审批、标记及沟通,从而为现场办公和跨专业协作提供极大的便利。

  8、工作库建立及应用

  企业工作库建立可以为投标报价、成本管理提供计算依据,客观反映企业的技术、管理水平与核心竞争力。打造结合自身企业特点的工作库,是施工企业取得管理改革成果的重要体现。工作库建立思路是适当选取工程样木,再针对样木工程实地测定或测算相应工作库的数据,逐步累积形成庞大的数据集,并通过科学的统计计算,最终形成符合自身特色的企业工作库。

  9、安全文明管理

  传统的安全管理、危险源的判断和防护设施的布置都需要依靠管理人员的经验来进行,而BIM技术在安全管理方面可以发挥其独特的作用,从场容场貌、安全防护、安全措施、外脚手架、机械设备等方面建立文明管理方案指导安全文明施工。在项目中利用BIM建立三维模型让各分包管理人员提前对施工面的危险源进行判断,在危险源附近快速地进行防护设施模型的布置,比较直观地将安全死角进行提前排查。将防护设施模型的布置给项目管理人员进行模型和仿真模拟交底,确保现场按照布置模型执行。利用BIM及相应灾害分析模拟软件,提前对灾害发生过程进行模拟,分析灾害发生的原因,制定相应措施避免灾害的再次发生,并编制人员疏散,救援的灾害应急预案。基于BIM技术将智能芯片植入项目现场劳务人员安全帽中,对其进出场控制、工作面布置等方面进行动态查询和调整,有利于安全文明管理。总之,安全文明!工是项目管理中的重中之重,结合BIM技术可发挥其更大的作用。

  10、资源计划及成本管理

  资源及成本计划控制是项目管理中的重要组成部分,基于BIM技术的成本控制的基础是建立5D建筑信息模型,它是将进度信息和成本信息与三维模型进行关联整合。通过该模型,计算、模拟和优化对应于项目各施工阶段的劳务、材料、设备等的需用量,从而建立劳动力计划、材料需求计划和机械计划等,在此基础上形成项目成本计划,其中材料需求计划的准确性、及时性对于实现精细化成本管理和控制至关重要,它可通过5D模型自动提取需求计划,并以此为依据指导采购,避免材料资源堆积和超支。根据形象进度,利用5D模型自动计算完成的工程量并向业主报量,与分包核算,提高计量工作效率,方便根据总包收入控制支出进行。在施工过程中,及时将分包结算、材料消耗、机械结算在施工过程中周期地对施工实际支出进行统计,将实际成本及时统计和归集,与预算成本、合同收入进行三算对比分析,获得项目超支和盈亏情况,对于超支的成本找出原因。采取针对性的成本控制措施将成本控制在计划成本内,有效实现成本动态分析控制。

  11、BIM模型维护

  BIM模型维护是指根据项目建设进度建立和维护BIM模型,使用BIM平台汇总各项目团队所有的建筑工程信息,消除项目中的信息孤岛,并将得到的信息结合三维模型进行整理和储存,以备项目全过程中项目各相关利益方随时共享。
  BIM的用途决定了BIM模型细节的精度,但仅靠一个BIM工具并不能完成所有的工作。所以,目前业内主要采用“分布式”BIM模型的方法,建立符合工程项目现有条件和使用用途的BIM模型。这些模型根据需要大致可分为:设计模型、施工模型、进度模型、成本模型、制造模型、操作模型等。

  12、场地分析

  场地分析是研究影响建筑物定位的主要因素,是确定建筑物的空间方位和外观、建立建筑物与周围景观的联系的过程。在规划阶段,场地的地貌、植被、气候条件都是影响设计决策的重要因素,往往需要通过场地分析来对景观规划、环境现状、施工配套及建成后交通流量等各种影响因素进行评价及分析。
  传统的场地分析存在诸如定量分析不足、主观因素过重、无法处理大量数据信息等弊端。通过BIM结合地理信息系统(简称GIS)对场地及拟建的建筑物空间数据进行建模,可迅速得出较准确的分析结果,帮助项目在规划阶段评估场地的使用条件和特点,从而作出新建项目最理想的场地规划、交通流线组织关系、建筑布局等关键决策。

  13、建筑策划

  建筑策划是在总体规划目标确定后,根据定量分析得出设计依据的过程。建筑策划利用对建设目标所处社会环境及相关因素的逻辑数理分析,研究项目任务书对设计的合理导向,制定和论证建筑设计依据,科学地确定设计的内容,并寻找达到这一目标的科学方法。在这一过程中,除了运用建筑学的原理,借鉴过去的经验和遵守规范,更重要的是要以实态调查为基础,用计算机等现代化手段对目标进行研究。BIM能够帮助项目团队在建筑规划阶段,通过对空间进行分析来理解复杂空间的标准和法规,从而节省时间,并提供对团队更多增值活动的可能。特别是在客户讨论需求、选择以及分析最佳方案时,能借助BIM及相关分析数据,作出关键性的决定。
  BIM在建筑策划阶段的应用成果还可以帮助建筑师在建筑设计阶段随时查看初步设计是否符合业主的要求,是否满足建筑策划阶段得到的设计依据,通过BIM连贯的信息传递或追溯,大大减少之后详图设计阶段发现问题需要修改设计的巨大浪费。

  14、方案论证

  在方案论证阶段,项目投资方可以使用BIM来评估设计方案的布局、视野、照明、安全、人体工程学、声学、纹理、色彩及规范的遵守情况。BIM甚至可以做到建筑局部的细节推敲,迅速分析设计和施工中可能需要应对的问题。
  方案论证阶段还可以借助BIM提供方便的、低成本的不同解决方案供项目投资方进行选择,通过数据对比和模拟分析,找出不同解决方案的优缺点,帮助项目投资方迅速评估建筑投资方案的成本和时间。
  对设计师来说,通过BIM来评估所设计的空间,可以获得较高的互动效应,以便从使用者和业主方获得积极的反馈。设计的实时修改往往基于最终用户的反馈,在BIM平台下,项目各方关注的焦点问题比较容易得到直观的展现并迅速达成共识,相应地,需要决策的时间也会减少。

  15、可视化设计

  3Dmax、Sketchup这些三维可视化设计软件的出现有力地弥补了业主及最终用户因缺乏对传统建筑图纸的理解能力而造成的和设计师之间的交流鸿沟,但由于这些软件设计理念和功能上的局限,使得这样的三维可视化展现不论用于前期方案推敲还是用于阶段性的效果图展现,与真正的设计方案之间都存在相当大的差距。
  对于设计师而言,除了用于前期推敲和阶段展现,大量的设计工作还是要基于传统CAD平台,使用平、立、剖等三视图的方式表达和展现自己的设计成果。这种由于工具原因造成的信息割裂,在遇到项目复杂、工期紧的情况下,非常容易出错。
  BIM的出现使得设计师不仅拥有了三维可视化的设计工具,所见即所得,更重要的是通过工具的提升,使设计师能使用三维的思考方式来完成建筑设计,同时,也使业主及最终用户真正摆脱技术壁垒的限制,随时知道自己的投资能获得什么。

  16、协同设计

  协同设计是一种新兴的建筑设计方式,它可以使分布在不同地理位置的不同专业的设计人员通过网络的协同展开设计工作。现有的协同设计主要是基于CAD平台,并不能充分实现专业间的信息交流,这是因为CAD的通用文件格式仅仅是对图形的描述,无法加载附加信息,导致专业间的数据不具有关联性。
  BIM使得协同不再是简单的文件参照,BIM技术为协同设计提供底层支撑,大幅提升协同设计的技术含量。借助BIM的技术优势,协同的范畴也从单纯的设计阶段扩展到建筑全生命周期,需要规划、设计、施工、运营等各方的集体参与,因此具备了更广泛的意义,带来综合效益的大幅提升。

  17、性能化分析

  利用计算机进行建筑物理性能化分析始于20世纪60年代甚至更早在CAD时代,无论什么样的分析软件都必须通过手工的方式输入相关数据才能开展分析计算,而操作和使用这些软件不仅需要专业技术人员经过培训才能完成,同时由于设计方案的调整,造成原本就耗时耗力的数据录入工作需要经常性的重复录入或者校核,导致包括建筑能量分析在内的建筑物理性能化分析通常被安排在设计的最终阶段,成为一种象征性的工作,使建筑设计与性能化分析计算之间严重脱节。
  利用BIM技术,建筑师在设计过程中创建的虚拟建筑模型已经包含了大量的设计信息(几何信息、材料性能、构件属性等),只要将模型导入相关的性能化分析软件,就可以得到相应的分析结果,原本需要专业人士花费大量时间输入大量专业数据的过程,通过BIM技术可以自动完成,大大降低了性能化分析的周期,提高了设计质量,同时,也使设计公司能够为业主提供更专业的技能和服务。

  18、工程量统计

  BIM是一个富含工程信息的数据库,可以真实地提供造价管理需要的工程量信息,借助这些信息,计算机可以快速对各种构件进行统计分析,大大减少了繁琐的人工操作和潜在错误,非常容易实现工程量信息与设计方案的完全一致。
  通过BIM获得的准确的工程量统计可以用于前期设计过程中的成本估算、在业主预算范围内不同设计方案的探索或者不同设计方案建造成本的比较以及施工开始前的工程量预算和施工完成后的工程量决算。

  19、管线综合

  随着建筑物规模和使用功能复杂程度的增加,无论设计企业还是施工企业甚至是业主对机电管线综合的要求愈加强烈。利用BIM技术,通过搭建各专业的BIM模型,设计师能够在虚拟的三维环境下方便地发现设计中的碰撞冲突,从而大大提高了管线综合的设计能力和工作效率。这不仅能及时排除项目施工环节中可能遇到的碰撞冲突,显著减少由此产生的变更申请单,更大大提高了施工现场的生产效率,降低了由于施工协调造成的成本增长和工期延误。

  20、施工进度模拟

  建筑施工是一个高度动态的过程,随着建筑工程规模不断扩大,复杂程度不断提高,使得施工项目管理变得极为复杂。
  通过将BIM与施工进度计划相链接,将空间信息与时间信息整合在一个可视的4D(3D+Time)模型中,可以直观、精确地反映整个建筑的施工过程。4D施工模拟技术可以在项目建造过程中合理制定施工计划、精确掌握施工进度,优化使用施工资源以及科学地进行场地布置,对整个工程的施工进度、资源和质量进行统一管理和控制,以缩短工期、降低成本、提高质量。
  此外,借助4D模型,施工企业在工程项目投标中将获得竞标优势,BIM可以协助评标专家从4D模型中很快了解投标单位对投标项目主要施工的控制方法、施工安排是否均衡、总体计划是否基本合理等,从而对投标单位的施工经验和实力作出有效评估。

  21、施工组织模拟

  施工组织是对施工活动实行科学管理的重要手段,它决定了各阶段的施工准备工作内容,协调了施工过程中各施工单位、各施工工种、各项资源之间的相互关系。施工组织设计是用来指导施工项目全过程各项活动的技术、经济和组织的综合性解决方案,是施工技术与施工项目管理有机结合的产物。
  通过BIM可以对项目的重点或难点部分进行可建性模拟,按月、日、时进行施工安装方案的分析优化。对于一些重要的施工环节或采用新施工工艺的关键部位、施工现场平面布置等施工指导措施进行模拟和分析,以提高计划的可行性;也可以利用BIM技术结合施工组织计划进行预演以提高复杂建筑体系的可造性
  借助BIM对施工组织的模拟,项目管理方能够非常直观地了解整个施工安装环节的时间节点和安装工序,并清晰把握在安装过程中的难点和要点,施工方也可以进一步对原有安装方案进行优化和改善,以提高施工效率和施工方案的安全性。

  22、数字化建造

  制造行业目前的生产效率极高,其中部分原因是利用数字化数据模型实现了制造方法的自动化。同样,BIM结合数字化制造也能够提高建筑行业的生产效率。通过BIM模型与数字化建造系统的结合,建筑行业也可以采用类似的方法来实现建筑施工流程的自动化。
  建筑中的许多构件可以异地加工,然后运到建筑施工现场,装配到建筑中(例如门窗、预制混凝土结构和钢结构等构件)。通过数字化建造,可以自动完成建筑物构件的预制,这些通过工厂精密机械技术制造出来的构件不仅降低了建造误差,并且大幅度提高构件制造的生产率,使得整个建筑建造的工期缩短并且容易掌控。
  BIM模型直接应用于制造环节,可以在制造商与设计人员之间形成一种自然的反馈循环,即在建筑设计流程中提前考虑尽可能多地实现数字化建造。同样,与参与竞标的制造商共享构件模型也有助于缩短招标周期,便于制造商根据设计要求的构件用量编制更为统一的投标文件。同时,标准化构件之间的协调也有助于减少现场发生的问题,降低不断上升的建造、安装成本。
  随着建筑行业标准化、工厂化、数字化水平的提升,以及建筑使用设备复杂性的提高,越来越多的建筑及设备构件通过工厂加工并运送到施工现场进行高效的组装。而这些建筑构件及设备是否能够及时运到现场、是否满足设计要求、质量是否合格将成为整个建筑施工建造过程中影响施工计划关键路径的重要环节。
  在BIM出现以前,建筑行业往往借助较为成熟的物流行业的管理经验及技术方案(例如RFID无线射频识别电子标签)。通过RFID可以把建筑物内各个设备构件贴上标签,以实现对这些物体的跟踪管理,但RFID本身无法进一步获取物体更详细的信息(如生产日期、生产厂家、构件尺寸等),而BIM模型恰好详细记录了建筑物及构件和设备的所有信息。
  此外,BIM模型作为建筑物的多维度数据库,并不擅长记录各种构件的状态信息,而基于RFID技术的物流管理信息系统对物体的过程信息有非常好的数据库记录和管理功能,这样BIM与RFID正好互补,从而可以解决建筑行业对日益增长的物料跟踪带来的管理压力。

  23、竣工模型交付

  建筑作为一个系统,当完成建造过程准备投入使用时,首先需要对建筑进行必要的测试和调整,以确保它可以按照当初的设计来运营。在项目完成后的移交环节,物业管理部门需要得到的不只是常规的设计图纸、竣工图纸,还需要能正确反映真实的设备状态、材料安装使用情况等与运营维护相关的文档和资料。
  BIM能将建筑物空间信息和设备参数信息有机地整合起来,从而为业主获取完整的建筑物全局信息提供途径。通过BIM与施工过程记录信息的关联,甚至能够实现包括隐蔽工程资料在内的竣工信息集成,不仅为后续的物业管理带来便利,并且可以在未来进行的翻新、改造、扩建过程中为业主及项目团队提供有效的历史信息。

  24、维护计划

  在建筑物使用寿命期间,建筑物结构设施(如墙、楼板、屋顶等)和设备设施(如设备、管道等)都需要不断得到维护。一个成功的维护方案将提高建筑物性能,降低能耗和修理费用,进而降低总体维护成本。
  BIM模型结合运营维护管理系统可以充分发挥空间定位和数据记录的优势,合理制定维护计划,分配专人专项维护工作,以降低建筑物在使用过程中出现突发状况的概率。对一些重要设备还可以跟踪其维护工作的历史记录,以便对设备的适用状态提前作出判断。

  25、资产管理

  一套有序的资产管理系统将有效提升建筑资产或设施的管理水平,但由于建筑施工和运营的信息割裂,使得这些资产信息需要在运营初期依赖大量的人工操作来录入,而且很容易出现数据录入错误。
  BIM中包含的大量建筑信息能够顺利导入资产管理系统,大大减少了系统初始化在数据准备方面的时间及人力投入。此外,由于传统的资产管理系统本身无法准确定位资产位置,通过BIM结合RFID的资产标签芯片还可以使资产在建筑物中的定位及相关参数信息一目了然。

  26、空间管理

  空间管理是为节省空间成本、有效利用空间、为最终用户提供良好的工作生活环境而对建筑空间所进行的管理。BIM不仅可以用于有效管理建筑设施及资产等资源,也可以帮助管理团队记录空间使用情况,处理最终用户要求空间变更的请求,分析现有空间的使用情况,合理分配建筑物空间,确保对空间资源的最大利用。

  27、建筑系统分析

  建筑系统分析是对照业主使用需求及设计规定来衡量建筑物性能的过程,包括机械系统如何操作和对建筑物能耗分析、内外部气流模拟、照明分析、人流分析等涉及建筑物性能的评估。
  BIM结合专业的建筑物系统分析软件,避免了重复建立模型和采集系统参数。通过BIM可以验证建筑物是否按照特定的设计规定和可持续标准建造,通过这些分析模拟,最终确定、修改系统参数甚至系统改造计划,以提高整个建筑的性能。

  28、灾难应急模拟

  利用BIM及相应灾害分析模拟软件,可以在灾害发生前模拟灾害发生的过程,分析灾害发生的原因,制定避免灾害发生的措施以及发生灾害后人员疏散、救援支持的应急预案。
  当灾害发生后,BIM模型可以提供救援人员紧急状况点的完整信息,与通过与楼宇自动化系统及时获取建筑物及设备的状态信息相结合,BIM模型能清晰地呈现出建筑物内部紧急状况的位置,甚至找到到达紧急状况点最合适的路线,提高应急行动的成效。
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